[东方财富]：医药生物行业专题研究：脑机融合，引领医疗健康新浪潮 -尊龙凯时人生就博

医药生物行业专题研究 / 脑机融合，引领医疗健康新浪潮 挖掘价值投资成长 / 2024年06月24日 【投资要点】 脑机接口（brain-computerinterface，bci)是在大脑与外部环境之间建立起的、不依赖于外周神经通路的交流与控制通道，从而实现大脑与外部设备的直接交互。脑机接口系统可以根据脑信号采集的方 式，分为侵入式和非侵入式脑机接口。脑机接口的学术探索始于20 世纪20年代，经历科学论证阶段，目前正处于应用试验阶段中快速发展。 全球脑机接口产业链仍处于初期发展阶段，上游设备尚未实现标准化量产，bci芯片和算法是核心技术壁垒。目前，我国脑机接口平台的核心组件仍然高度依赖进口，我国在此领域的国产化程度尚显不足。 此外，脑机接口在发展过程中面临着技术基础和商业化挑战等问题，距离成熟产业化仍有很长的路要走。 医疗健康是目前脑机接口最大的市场应用领域，也是最主要且最接近商业化的领域。根据precedencestatistics的数据显示，2023年全球脑机接口市场规模为23.5亿美元，预计到2033年将达到108.9亿 美元，2024-2033年的复合年增长率为16.55%。目前我国脑机接口设备市场规模在十亿量级，至2040年有望达到千亿规模。我国政策上大力支持脑科学与类脑研究的发展，技术上产学研医紧密协同，庞大的患者群体基数带动需求扩张，叠加优秀的脑机接口公司的引领，脑机接口行业在多因素促进下有望迈入发展快车道。 全球脑机接口注册临床中干预性研究占据主导地位，研究重点主要集中在中风、肌萎缩侧索硬化症、脊髓损伤等神经系统疾病；中国临床处于前期阶段居多，逐步迈向临床应用转化阶段。海外脑机接口产业涌现出不同技术方向的代表性公司，在技术水平、融资额度及产品设计方面展现出相对成熟的状态，通过持续的技术创新和资本运作推动行业前行。中国与海外的技术差距相对较小，具备实现弯道超车的潜力。 【配置建议】 脑机接口行业处于发展的早期阶段，国内公司以医疗健康应用居多，我们看好行业在政策、技术、市场驱动下的成长性，谨慎看好诚益通，伟思医疗，建议关注翔宇医疗、三博脑科等。 【风险提示】 技术发展不及预期；市场接受度不及预期；监管政策风险；伦理和法律风险；商业化进程不及预期风险。 强于大市（维持） 东方财富证券研究所 证券分析师：何玮 证书编号：s1160517110001 联系人：崔晓倩 电话：021-23586309 相对指数表现 2.28% -3.06% -8.40% -13.74% -19.08% -24.42%6/248/2410/2412/242/244/24 医药生物沪深300 相关研究 《电生理：澎湃蓝海赛道，增量空间广阔》 2024.05.27 《系列二器械：设备创新 出海获新机遇，高耗扩容 放量启新时代》 2024.02.07 《系列一创新药中药：蓄势待发，高质量发展》 2024.02.05 《骨科器械系列报告一：国采落地常态化，国产关节龙头前景广阔》 2023.12.22 《民营眼科市场广阔，一超多强各显神通》 2023.10.11 行业研究 医药生物 证券研究报告 2017 正文目录 1.1.脑机接口：实现大脑与外部设备直接交互的技术3 1.2发展历程：从学术探索到应用试验，国内外加速发展4 1.3产业链处于早期阶段，成熟产业化道阻且长6 1.3.1关键技术：材料、芯片、数据处理、医学技术为核心竞争力7 1.3.2发展挑战：技术和商业化挑战不减，伦理安全问题仍需重视8 1.4医疗健康是脑机接口最重要的应用领域9 2.市场情况：多因素驱动市场规模增长10 2.1全球脑机接口市场规模2033年将至百亿美元10 2.2政策驱动：全球脑计划兴起，中国战略引领发展11 2.3技术驱动：中国加紧追赶国际水平，产学研医协同驱动16 2.4市场驱动：患者群体扩张需求，优秀公司引领市场增长18 3.市场参与：临床研究偏早期，国内企业快步追赶中19 3.1海内外临床：干预性研究为全球主导，中国临床逐步迈向成果转化阶段19 3.2海外公司多方面表现成熟，国内企业具备弯道超车的潜力20 3.3未来发展趋势：接口材料及植入技术升级，结合ai逐步发展至脑机智能 ......................................................................................................................23 4.投资建议24 5.风险提示24 图表目录 图表1：脑机接口基本原理和框架3 图表2：脑机接口分类情况4 图表3：脑机接口发展沿革5 图表4：脑机接口产业链情况6 图表5：脑机接口技术核心竞争点7 图表6：脑机接口技术和应用存在的问题及挑战8 图表7：脑机接口在医疗健康领域的应用9 图表8：2023-2033e全球脑机接口市场规模（亿美元）10 图表9：全球脑机接口市场按类型细分，2023年11 图表10：全球脑机接口市场按应用细分，2023年11 图表11：各国脑计划概述11 图表12：国家层面脑机接口相关政策12 图表13：地方层面脑机接口相关政策14 图表14：2014-2023年中国脑机接口相关专利申请和授权数量变化趋势16 图表15：2022-2023年8月中国脑机接口核心期刊论文发表数量趋势16 图表16：中国脑机接口主要研究机构及代表性研究成果17 图表17：2018-2030e中国主要认知障碍患病人数（百万人）19 图表18：全球脑机接口临床注册所涉及适应症19 图表19：中国脑机接口临床试验阶段分布情况（截至2024年6月4日）20 图表20：海外应用脑机接口于医疗健康领域的企业21 图表21：中国应用脑机接口于医疗健康领域的企业22 图表22：脑机接口未来发展趋势23 图表23：行业建议关注公司24 2017 1.脑机接口概述 1.1.脑机接口：实现大脑与外部设备直接交互的技术 脑机接口（brain-computerinterface，bci)是在大脑与外部环境之间建立起的、不依赖于外周神经通路的交流与控制通道，从而实现大脑与外部设备的直接交互。脑机接口的基本流程包括脑电采集、信号获取、信号处理、信号输出/执行、触发反馈信号，首先需要通过电极采集到原始脑电数据，并通过降噪、放大等方式排除噪声、电磁等环境影响，得到高质量的脑电数据后，基于深度学习算法/专家知识将脑电信号转换为计算机信号，对计算机信号进行特征提取和分类判断进而形成指令，执行指令进而实现通过电、磁、超声等方式的评估调节治疗，或通过控制外部设备实现人机交互， 或对该过程直接进行科研借鉴。 图表1：脑机接口基本原理和框架 资料来源：uwbioroboticslaboratory-neuralengineering，《脑机接口深度产业分析报告》，量子位，东方财富证券研究所 脑机接口系统可以根据脑信号采集的方式，分为侵入式和非侵入式脑机接口；或根据脑机接口范式/感觉刺激/采用的信号进行分类，可分为单一范式/单一感觉刺激/单一脑信号的脑机接口和混合脑机接口。不同的深度脑机接口检测到的信号的精细度和特征不同，非侵入式脑机接口如头戴式脑电帽，检测到的信号被称为eeg，是距离皮层较近的按特定几何形态排布并被同步激活的大量神经元突触活动。侵入式脑机接口可以分为皮层脑电（ecog）和深部脑电 信号，皮层脑电是指直接从皮层获得的电信号记录。深部脑电信号可分为单个神经元信号（spike）和局部场电位（lfp）。侵入式脑机接口可以获得更高强度、高质量的信号，但具备较高的经济成本和较大安全风险；非侵入式脑机接口采集信号偏弱，但可以有效避免手术及不良反应的发生。 2017 图表2：脑机接口分类情况 资料来源：《脑机接口技术在医疗健康领域应用白皮书（2023年）》，中国信息通信研究院，《脑机接口行业图谱》，国家金融研究院，东方财富证券研究所 1.2发展历程：从学术探索到应用试验，国内外加速发展 脑机接口的发展历程可以分为学术探索阶段、科学论证阶段和应用试验阶段，目前脑机接口技术正在第三个阶段中蓬勃发展。学术探索阶段主要是脑电波以及与大脑不同状态相关的α波和β波的发现，伴随着1969年研究员埃伯 哈德·费兹（eberhardfetz）设计游戏使猴子通过特定思考来触发仪表盘的指针转动从而获得游戏奖励，此后科学家尝试通过解码大脑电信号来控制外部设备，脑机接口发展迈入科学论证阶段，在此期间科学论证的研究日益增多。随着神经科学与相关技术的不断突破，脑机接口技术开始快速发展。21世纪以来，以neuralink为代表的脑机接口公司陆续推出产品，并于2023年获批进行人体实验，脑机接口领域的学术研究、临床应用和产业创新进程持续加速中。 国内脑机接口研究起步较晚，但近年来发展迅猛。自上世纪90年代起，我国陆续在“北上广”及重点省会城市成立脑科学研究相关中心和实验室，并于2017年、2018年、2023年分别成立了类脑智能技术及应用国家工程实验室、北京脑科学与类脑研究中心、中国脑机接口产业联盟，推动脑机接口行业的创 2017 新和发展。2020年，浙江大学完成国内首例侵入式脑机接口人体试验，七旬患者可以完全利用大脑皮层信号精准控制外部机械臂和机械手完成握手、拿取饮料等日常活动。2023年，清华大学医学院在宣武医院完成首例无线微创植入脑机接口neo人体试验，患者可以通过脑电活动驱动气动手套，实现自主喝水等脑控功能，抓握解码准确率超过90%，此外患者脊髓损伤的asia临床评分和感觉诱发电位响应均有显著改善。 图表3：脑机接口发展沿革 资料来源：《脑机接口技术创新与产业发展研究报告（2021年）》，中国信息通信研究院，《脑机接口行业图谱》，国家金融研究院，《脑机接口50年：从科幻概念到产业落地》，医学科学报，cyberdaily，腾讯新闻，清华大学尊龙凯时人生就博官网-清华新闻，东方财富证券研究所 2017 1.3产业链处于早期阶段，成熟产业化道阻且长 脑机接口产业链可以分为上游、中游和下游三个环节，上游包括脑电采集设备（非侵入式电极和侵入式微电极）、bci芯片、处理计算机/数据集和处理算法、操作系统级分析软件和外部嵌套等，参与者包括芯片和脑电采集设备商、操作系统和软件商、数据分析商等；中游主要包括脑电采集平台型公司、脑机接口设备型公司；下游则包括医疗健康、教育培训、游戏娱乐、军事国防等商业应用领域及医疗机构、科研机构、高校等研究应用领域。 全球脑机接口产业链仍处于初期发展阶段，上游设备尚未实现标准化量产，bci芯片和算法是核心技术壁垒。受制于脑机接口现有规模有限性及产业链建设的高成本，目前我国脑机接口产业链发展不够完善，芯片领域是我国脑机接口产业链最薄弱的环节，对德州电气（信号处理芯片tiad1299）、意法半导体 （程序控制单片机stm32）等国外厂商有较强依赖性。设计bci芯片的技术壁垒主要源自模拟电路设计的复杂性、对低功耗的严格要求以及实现无线能量传输的能力。bci芯片设计方案分为通用方案与专用asic（application-specificintegratedcircuit）方案，通用方案因其广泛的适用性而能在多种应用场景中发挥作用，而专用asic方案则针对特定需求进行深度定制，从而在性能和功耗优化上表现更为出色，业内领先的企业和高校，如neuralink、布朗大学和复旦大学等，已着手研发脑机接口专用的asic芯片。此外，脑机接口产业链的体系化特征显著，任一环节的低效率（如手术植入效率的不足）都会直接影响整体植入方案的效果，从而限制应用场景的拓展。目前，我国脑机接口平台的核心组件仍然高度依赖进口，我国在此领域的国产化程度尚显不足。为了在全球脑机接口技术竞争中占据有利地位甚至实现赶超，我国急需提升核心零 部件的国产化率、全面加强脑机接口技术的产业链建设，确保各环节的高效衔接，以推动国内脑机接口产业的持续健康发展。 图表4：