脊髓损伤导致的神经通路中断，是临床康复领域长期面临的严峻挑战，患者运动功能的丧失不仅严重影响生活自理能力，也给家庭与社会带来沉重负担。近年来，脊髓电刺激（SCS）联合外骨骼（EXS）的被动训练方案逐步应用于临床，通过电刺激激活脊髓神经环路、配合外骨骼辅助肢体运动，可在一定程度上改善关节活动度，但这类体系始终以被动训练为主，无法响应患者的主动运动意图，而患者的主动参与恰恰是神经可塑性重塑与功能长效恢复的核心。与此同时，脑机接口技术虽已实现运动意图的精准解码，但与SCS、外骨骼系统的协同联动仍缺乏系统化方案，且现有康复评估多聚焦单一功能指标，无法完整反映脑-脊髓-肌肉整条神经通路的重建效果，难以支撑个性化康复方案的精准优化。

2026年7月7日，首都医科大学宣武医院新获授权的发明专利“植入式脑机接口控制脊髓电刺激的患者改善效果分析方法”（授权公告号：CN121196470B），构建了覆盖多源数据采集、多模态意图解码、神经级联通路分析到多维度效果评估的完整技术体系，将被动的SCS-EXS康复模式升级为患者主动意图驱动的闭环控制模式，同时建立了量化的通路重建评估标准，为脊髓损伤的脑控康复提供了从技术落地到疗效评价的全流程方法支撑。

植入式脑机接口控制脊髓电刺激的患者改善效果分析方法的流程图

这套方法首先搭建了多维度协同数据采集框架，通过在大脑运动皮层、辅助运动区及顶叶感觉皮层植入阵列电极采集运动相关脑电信号，在脊髓损伤节段下方植入刺激电极记录脊髓诱发电位（SCEP），配合外骨骼关节的运动传感与下肢肌群的肌电传感器，同步采集脑电、SCS刺激参数、外骨骼运动数据与神经肌肉响应数据，并通过高精度时间同步器嵌入统一时间标记，确保多源数据的时间偏差控制在毫秒级，为后续通路关联分析奠定时序基础。针对多源信号混杂的干扰问题，方案采用卡尔曼滤波与小波阈值去噪结合的自适应滤波算法，针对性去除SCS电刺激的工频干扰、外骨骼电机的宽频噪声以及心电、眼电等生理伪迹，精准保留与运动意图相关的脑电频段；同时对SCS刺激参数进行幅值漂移校正、对外骨骼关节数据执行训练前零位校准、对SCEP与肌电信号分别完成基线修正与峰值提取，从信号层面保障了后续分析的准确性。

植入式脑机接口控制脊髓电刺激的患者改善效果分析方法BCI运动意图识别与精度验证步骤的流程图

在此基础上，方案构建了多模态融合的运动意图识别模型，采用EEG-CNN与Transformer结合的架构，同时输入脑电信号的时频特征、空间特征、ERD/ERS特征与SCEP信号的峰值特征，通过交叉熵损失函数优化训练，还引入跨模态关联系数（融合脑电与SCEP特征）计算意图识别置信度，相比单一脑电解码显著提升了可靠性。模型不仅通过准确率、混淆矩阵验证基础识别性能，还会测试不同SCS刺激强度下的鲁棒性，确保在临床康复的动态刺激场景中仍能稳定输出准确的意图识别结果，为脑控SCS-EXS的协同运行提供核心支撑。

区别于传统仅关注解码准确率的评估逻辑，该专利核心创新之一在于建立了脑-脊髓-肌肉级联通路的量化分析方法。通过时间序列互相关算法定位脑电意图触发、脊髓响应峰值、肌肉激活起始的关键时间点，计算整条通路的传导延迟（专利实施例中，完全性损伤患者通路总延迟从450ms降至230ms）；更引入格兰杰因果检验算法，量化脑电意图信号对SCS刺激参数调整、外骨骼运动轨迹变化、肌肉激活的因果驱动强度（该患者脑电对SCS刺激的因果影响强度提升76%），直观反映大脑主动意图对下游通路的控制能力。同时以BCI意图识别结果为基准，采用动态时间规整算法计算外骨骼实际运动轨迹与标准意图轨迹的重合度（该患者抬腿轨迹重合度从0.58提升至0.86），统计SCS刺激参数与运动意图的匹配率（从48%提升至90%），从通路传导、因果驱动、动作匹配多个维度，刻画神经级联通路的重建程度。

最终，方案从神经通路重建、运动功能改善、长期恢复趋势三个维度构建了多维度的综合评估体系。

神经通路层面，基于通路延迟、SCEP幅值变化、肌肉激活同步性等量化指标形成通路完整性评分（该患者从20分升至72分），直观反映神经传导的修复程度；

运动功能层面，在经典Fugl-Meyer量表基础上增设脑控专项评分（该患者从0分升至16分），覆盖关节主动活动度、步态稳定性、动作完成效率等维度，同时结合日常生活场景测试，全面评估患者的实际功能收益（患者可自主完成上下8级楼梯、独立站立10分钟）；

长期恢复层面，通过多随访节点监测运动皮层节律能量与SCEP幅值变化，评估大脑与脊髓的神经可塑性（6个月随访μ节律能量增长20%，SCEP幅值增长28%），追踪康复的长期效果。

整体而言，这项专利的意义不仅在于将脑机接口与SCS-EXS康复体系深度融合，把传统的被动康复训练升级为患者主动意图驱动的闭环神经调控模式，更在于建立了一套可量化、可重复的疗效评估方法，从通路机制到功能表现全面衡量康复效果，能够为个性化康复方案的动态调整提供精准的数据依据，对于提升脊髓损伤康复的精准性与长效性具有重要的临床价值，也为植入式脑机接口在神经康复领域的临床转化提供了标准化的评估范式。