中南大学湘雅三医院神经外科杨靓团队联合中南大学肖嘉莹团队，围绕神经重症患者脑功能评估与神经外科术中监测需求，开展“超声脑机”临床研究。截止9月28日，团队已在10余名患者中完成床旁重复检测，获得脑血管结构与功能数据，并在脑出血、脑肿瘤、癫痫患者中开展术中超声成像，积累病灶及周围组织血管影像资料。通过将功能超声成像、个体化扫描装置与机器人技术结合，相关临床转化持续推进。

9月22日上午，在中南大学湘雅三医院手术室，一名57岁的高血压脑出血患者正在接受血肿清除手术。患者4小时前突发右侧肢体无力，随后出现意识障碍。头颅CT提示左侧基底节区脑出血约45毫升。经紧急评估，神经外科主任姜交德为其实施血肿清除手术。对这类深部脑出血，既要尽可能清除血肿，也要减少对周围脑组织的牵拉和损伤。常规CT提供的是术前信息，开颅后血肿腔和周围组织的位置可能发生变化。为获得手术当时的实时图像，脑血管团队决定在既定手术方案中，联合功能神经外科团队进行多参数3D功能超声监测。

术中，手术团队打开颅骨后，将超声探头置于术区，屏幕随即显示血肿及周围血管信号，清晰精准的选择最佳路径进行血肿清除并保护正常大脑功能。整个过程中，神经外科团队负责术野判断和操作，工科团队同步完成设备参数设置与数据采集。术后第2天，患者意识恢复，能够按指令睁眼和握手。随后，团队进一步开展床旁功能超声采集，与术中图像进行对照，连续记录病灶周围脑血流信号变化。目前患者已于9月27日顺利出院，团体会定期随访，并进行功能超声检测，收集脑功能恢复的相关超声影像，探索中风后偏瘫康复的关键生物学标记。该技术是超声脑机接口临床研究的前驱工作，它标志着湘雅三医院“超声脑机”研究迈向了一个新的台阶。

图1 术中超声采集现场，前方屏幕显示血管成像结果。

图2 床旁功能超声采集现场及探头固定装置。

图3 静息与握拳任务下的功能超声采集结果。左侧为血管图像，中间标出分析区域，右侧曲线对应各区域的信号变化，灰色背景标示任务时段。

床旁重复检测对探头固定、扫描定位和术后佩戴适配要求较高。早期应用中，探头固定不稳、患者体动等曾影响图像和功能信号。肖嘉莹团队根据患者CT数据设计个体化头架，配套可控旋转扫描机构，使探头沿设定路径获取多截面图像，用于长期可重复的三维脑血管和神经功能检测。双方还开展超声图像与CT配准研究，建立采集位置与解剖结构对应关系，并完善体动干扰处理和功能数据分析，提高跨时点数据可比性。

图4 超声成像结果与 CT 影像配准图

在床旁评估之外，术中监测是另一重要方向。围绕病灶定位及周围血管观察，杨靓团队在脑出血和脑肿瘤患者中开展超声采集，比较病灶与周边组织的血管成像表现，为研究病灶血管特征提供参考。在此基础上，研究进一步聚焦扫描路径控制、图像空间定位及病灶与血管三维显示，探索术中监测和导航技术。

术中超声积累的经验，也为机器人辅助监测和导航奠定基础。肖嘉莹团队已完成六轴机器人与超声成像平台集成，开展探头标定、三维重建和路径规划研究，建立超声图像与实际操作空间的对应关系，并将三维超声结构与微血管网络融合显示。在活体兔脑血肿模型中，团队完成从标定、导航、路径规划到机器人引导穿刺的全流程验证。人体术中成像与动物验证分别积累临床场景数据和集成系统实验依据，为小颅窗条件下三维成像、路径规划及临床研究提供基础。

在床旁评估、术中监测和机器人验证基础上，联合团队进一步布局脑卒中后康复，设计脑—脊髓端联合刺激超声脑机接口系统，推动神经刺激与脑部响应监测相结合的双向脑机研究。目前，已完成双向脑机系统闭环反馈设计，实现脑卒中后患者临床检测，在脊髓电刺激联合功能超声研究中完成相关患者基线成像和装置固定，并开展聚焦超声焦点精准调控研究，相关研究已积累多项授权国家发明专利。下一阶段，双方将进一步验证功能信号重复性及其与临床状态的关联，推进机器人超声系统患者临床试验，完善刺激响应研究方案，通过影像与功能数据同临床评价结合，持续检验超声脑机技术在患者评估、术中监测和个体化神经调控中的应用前景。

图5 阵列式聚焦超声头盔设计及脊髓电刺激装置。