一、“揭榜挂帅”攻关任务

1.攻关任务名称

婴幼儿脑功能发育检测与调控康复技术

2.攻关任务背景和意义

近年来，我国出生率不断降低，人口数量和质量面临严峻挑战，婴儿脑发育的海量筛查和康复成为我国未来人口发展和健康产业的瓶颈问题，而其中对脑发育障碍进行早检测、早修复，成为保证婴幼儿脑功能健康发育的关键所在。传统脑发育诊断主要依赖医师经验主观判断，难以实现大规模海量筛查，诊疗资源利用率低，而且婴儿脑发育障碍传统被动式康复方法疗效也欠佳，缺乏对应的高效康复调控设备。随着脑机接口、人工智能判别与神经调控等新型方法的快速发展，为快速、便捷、客观测量并调控婴幼儿脑状态发育提供了技术基础，通过创新研究、融合设计上述领域技术，构建面向婴幼儿脑功能检测与调控的医工技术交叉应用系统，对保障婴幼儿早期脑功能正常发育意义重大。

3.技术方案

项目重点围绕婴幼儿脑发育异常早期筛查与无损调控干预进行研究，发展多模态脑肌-眼动-行为的婴幼儿脑发育早期筛查与智能诊断技术体系:（1）研究面向婴儿脑功能检测的创新脑机接口技术，探索视听觉脑机接口诱发刺激响应机理及其异常表现；（2）研究面向脑功能评估的肢体行为体感检测技术，结合彩色/深度图像深度学习实现婴儿三维姿态获取和脑瘫特征智能表征和识别；（3）研究多源信息的脑功能发育综合评价技术，融合婴儿姿态运动、脑-眼-肌电等多源异步异构生理信息，实现婴儿脑功能发育的精准综合评价；（4）研究基于闭环脑机接口的脑控神经调控协同康复技术，利用人体大脑随机共振与应激响应机制形成神经诱发-感知-反馈闭环同步可控方法与神经调控协同增强康复技术。

二、团队概况

团队负责人为机械学院徐光华教授，团队成员共11人，其中教授4人、副教授4人、助理教授3人。

主要研究方向包括：脑机交互、数字医疗、人工智能、神经调控和康复机器人。创新婴儿动作彩色视频捕捉与脑瘫早期体感数字筛查系统已临床测试，积累6000余例临床验证；首创稳态运动视觉诱发电位，在基金委BCI大赛中获多次第一；国际首创视觉-运动诱发脑机接口，开发国内首款脑控康复机器人已获批医疗注册证；提出国际领先视功能脑检测方法，获美国专利，幼儿弱视脑检测仪获国际红点奖。近五年主持国基金重大研究计划集成项目、国家863 主题项目、科技创新2030青年科学家等重点项目，及国基金其他项目20多项；发表相关SCI论文100 余篇，授权专利 100 多项。

团队发展历程

 

三、近三年（平台成立起）攻关领域科研情况

近三年承担攻关领域横纵向项目28项，其中省部级项目3项，国家级项目9项，发表论文81篇。成果获专利49项，其中申请专利32项，授权专利17项。主办及参与学术活动11场次，邀请企业及行业专家来校授课及讲座20场次。

                                                                                                          

                                       徐光华教授团队美国专利授权证书         邀请行业专家来校举办讲座

国家医学攻关产教融合创新平台“婴幼儿脑发育早期诊断与调控康复攻关技术”高峰论坛

承办2023年脑机接口产业联盟西部地区会员单位座谈会暨脑机接口技术与应用研讨会

 

四、团队人才培养情况

2023至2025年，共招收本科生0人，硕士生51人，博士生15人。其中14人获得国家级竞赛获奖，4人获得个人荣誉。开设攻关领域必修及选修课共计13门，与企业联合开展实习实训课程5门。获得1项国家级教学成果奖。

                                                                                           

    获得国家级教学成果二等奖            获得西安交通大学优秀博士学位论文

                                                                                          

                                                获得2024世界机器人大赛锦标赛          指导学生获得第十九届中国研究生

                                                  BCI脑控机器人大赛优秀指导教师               电子设计竞赛二等奖

    

   指导学生获得第二十一届中国           指导学生获得2025世界机器人大赛

                                                     研究生数学建模竞赛二等奖              - BCI脑控机器人大赛一等奖

五、合作开展情况

1.合作企业、医院共13家。

2.为企业组织培训

六、成果转化转化成果

1.已转化成果社会经济效益

脑控上下肢康复机器人：

项目团队聚焦于脑控智能康复机器人，自主研发国际首创运动视觉诱发脑控康复技术并转化脑控上下肢康复机器人产品，可实现“感知+控制”的双向闭环神经刺激，覆盖患者早、中、晚全周期康复阶段，通过患者治疗全过程的脑电信号特征，量化评估康复训练效果，并以此针对性设计康复训练策略，有效提升患者术后康复治疗效果。脑控上下肢康复机器人系列产品落地宣武、华山、西京等全国标杆三甲医院与医学研究单位300余家，创造经济效益额将3000万元，有效提升了脑损伤患者康复治疗技术水平，推广了脑机接口智能康复技术临床应用，

团队转化脑机接口上下肢康复训练系统（医院版）

团队转化脑机接口上下肢康复训练系统（社区及居家版）

四足机器人混合智能技术：

团队联合研发四足机器人混合智能技术，融合脑机接口与图像识别技术，可以辨识身份、智能跟随、根据脑电、声音、动作指令进行自然化的人机交互，适用于养老助残、看护巡检与其他特种应用等多种场景。该核心技术已转化应用于载重四足机器人产品，产品参与珠海航展并获得销售，应用案例被CCTV2、CCTV7、CCTV10等多家媒体多次专题报道，产生了良好的社会影响。

团队研发四足机器人混合智能平台获央视报道

2.获批医疗器械证

获批国家药监局第II类医疗器械注册证3项：团队将闭环脑机接口运动功能康复技术研究成果转化到企业，与西安臻泰智能科技有限公司等通过专利权转让、技术合作等方式，联合研发“上下肢主被动康复运动训练系统”、“手功能康复训练与评估系统”、“脑电采集分析系统”等产品，并取得国内II类医疗器械注册证，获证系列产品已推广至300余家医疗或医学研究单位，推进了脑机接口技术在医疗康复行业中的普及应用。

3.标准体系制定

校方团队及孵化企业围绕非侵入式可穿戴脑机接口的传感器、采集分析技术以及仪器设备产品方面主持和参与制定了3项团体标准。

七、创新创业

1.     核心技术支撑企业发展

2.孵化企业

八、潜在可转化技术

（1）仿人变刚度灵巧手、腕、臂系统

团队研发完成仿人变刚度灵巧手、腕、臂系统，通过刚柔结合结构设计使机器人手部、腕部与前臂具备了可变刚度的特性，既具备安全的人机交互能力，又能完成高精度、高负载的仿生手操作任务，同时结合多模态传感与触觉反馈，可实现更接近真人操作的操控体验。可广泛用于手术辅助手、灾害救援机器人、特种作业臂以及康复辅具智能制造等领域

（2）骨关节病术后膝关节康复外骨骼机器人 

团队围绕骨折及关节病术后康复需求，研发膝关节仿生康复外骨骼机器人，构建了基于疼痛感知与生物力学特性的全周期智能康复系统。其技术优势主要体现在精准匹配个体化关节运动曲线的仿生结构设计以及疼痛感知—自适应调控机制，显著提升训练的安全性与舒适性。该技术突破了基于痛觉替代感知的自适应主被动运动训练，实现了全过程、全周期覆盖，可广泛服务于医院康复科、运动医学中心及家庭康复场景，可成为术后膝关节训练的优质替代方案，推动智能康复装备领域的发展。

（3）复杂背景下连续手语识别技术

团队研发复杂背景下的连续手语识别技术，能自动检测手部动作起止，逐帧识别手语词汇并实时显示。通过语言模型，可将词汇序列智能转译为流畅自然语言。该系统可有效消除听障人士的沟通壁垒，推动信息无障碍环境建设，对促进社会包容与公平具有积极意义。 

（4）基于深度学习的中文想象语音脑机接口系统

团队已研发高性能的想象语音脑机接口技术及其系统。基于随机共振机制，从神经信号源头实现了想象语音脑电的增强，同时设计GAN网络以及迁移学习与域对抗训练技术，有效挖掘信号的时空特征，提升小样本数据下解码能力与模型的跨被试泛化能力。集成上述核心技术，开发语音合成软件，实现从“想象”到“语音”的完整、流畅转换，可为失语症患者等人群的沟通交互提供了创新性的解决方案。