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视网膜芯片:失明者重见光明的救星

发布日期:2013-03-08   http://www.zgjsyw.com
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导读:如果用数码相机来作类比,人眼的角膜和晶状体就相当于镜头,眼球后方的视网膜是感光器件,视神经等同于连接感光器件和存储卡之间的线路,而大脑后部的视觉皮层则是存储卡和后期处理软件。色素性视网膜炎或老年性黄斑变性这样的疾病会让视网膜失去功能,让这部相机无法感知任何图像。   目前,人工视网膜芯片技术主要是针对色素性视网膜炎的患者。它和人工耳蜗的原理类似——使用电流刺激依然完好的神经,让大脑能够接收到信号并认为感官依然在正常工作。

视网膜芯片:点亮人生的“火柴” 

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人工视网膜芯片植入示意图  图片来源:德国视网膜植入AG公司官网

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  视网膜芯片  图片来源:谷歌图片

通过视觉,人和动物获得对机体生存具有重要意义的各种信息,至少有80%以上的外界信息经视觉获得。对于曾经拥有却失去了视觉能力的人来说,才更加能够体会,也更渴望再次拥有。对于无法再生的视觉,人工替代是目前最有效的方法…… 

  “医生们开启芯片的一刹那就像是在黑暗的房间里点燃了一根火柴。这太不可思议了……在术后的试验中,我能看到桌子上的物体,能看到亮光,大部分时间里我还能看清时钟。” 

  这段话是英国残奥会主席、前残奥会盲人游泳运动员蒂姆·雷迪什(Tim Reddish)在接受视网膜芯片植入手术后所说。 

  目前,全球有多个机构和公司在进行有关视网膜芯片的研究工作,(中国近视网www.zgjsyw.com)已经有几十名患者在临床实验中接受手术,重新获得视力。 

  看清奖牌 

  2月19日,雷迪什向媒体表示,他已经能够看到外界物体的轮廓,甚至能自己看表。 

  今年55岁的雷迪什在31岁的时候患上眼部色素性视网膜炎,并在38岁时丧失全部视力。但雷迪什并未就此放弃生活热情,而是积极投身残疾人运动。在其运动生涯中,他共获得了50余枚奖牌。但不幸的是,由于视力不断退化,他几乎没有亲眼见过自己赢得的这些荣誉。如今,在仿生眼技术的帮助下,雷迪什终于能够看到这些奖牌的样子。 

  英国牛津大学眼科医院和伦敦国王大学医院共对包括雷迪什在内的9名完全失明的英国病患进行了人造视网膜植入手术。参与手术的外科医生罗伯特·玛格罗兰向媒体表示,目前已经证实,这项技术有望帮助患者在完全失明前恢复部分视力。 

  据悉,此种手术尚处于临床试验阶段,因此医生们只在患者的一只眼睛中植入了视网膜芯片。 

  芯片替代感光细胞 

  如果用数码相机来作类比,人眼的角膜和晶状体就相当于镜头,眼球后方的视网膜是感光器件,视神经等同于连接感光器件和存储卡之间的线路,而大脑后部的视觉皮层则是存储卡和后期处理软件。色素性视网膜炎或老年性黄斑变性这样的疾病会让视网膜失去功能,让这部相机无法感知任何图像。 

  目前,人工视网膜芯片技术主要是针对色素性视网膜炎的患者。它和人工耳蜗的原理类似——使用电流刺激依然完好的神经,让大脑能够接收到信号并认为感官依然在正常工作。 

  牛津大学和伦敦国王医院手术使用的芯片是德国视网膜植入(Retina Implant AG)公司发明的。这种长宽均为3毫米的微型芯片装有1500个感光像素点,能够取代视网膜中感光细胞视杆和视锥工作。 

  2005年到2011年,该公司与医学机构合作进行了两期临床试验。2012年,第三期临床试验在世界范围内展开,香港大学李嘉诚医学院眼科研究所受到了邀请,在5月进行了亚洲首例视网膜芯片植入手术。 

  参与亚洲首例视网膜植入手术的香港大学眼科医生王逸轩告诉《中国科学报》记者,这种芯片质地柔韧,只有9平方毫米,不到1毫米厚。附带的金属电缆和线圈会被分别植入头皮下和耳后,而芯片将被放入视网膜底的黄斑区域。外置的磁力控制器能透过耳后皮肤,通过电缆为芯片供电。简单来说,芯片会代替失去功能的感光细胞接收图像,发出信号刺激视神经,将图像传输到大脑。“就像一部照相机,我们加了个新‘CCD’(电荷耦合元件,能把光学影像转化为数字信号),其他部件都是原装的。”他说。 

  此外,由于芯片需要依靠部分神经细胞接收信息,患者必须拥有一些能够正常运作的视网膜神经节细胞,还必须曾经拥有正常视力。 

  临床阶段带来希望 

  目前已知的拥有这种技术的公司,除了德国还有美国的第二视觉公司。参与的学术机构则来自世界各国的院校和研究所。目前都处于临床试验阶段。 

  早在1924年,人们就已经发现使用电刺激作用与视觉皮层时会产生幻视觉,但直到1967年,植入视觉皮层的人工视觉装置才被开发出来。但是这种方式产生的视觉质量很差,对这一领域的研究便开始逐渐由视觉皮层植入转向视网膜植入。 

  在过去的30年里,许多研究机构和厂商都投入到这一领域当中,研究思路也分成了两类:视网膜下植入和视网膜外植入技术。 

  视网膜下植入技术是将芯片植入到视网膜黄斑区的神经感觉上皮和色素上皮之间的区域,代替光感细胞感受光照,直接利用视网膜本身的编码和解码机制来将电信号转化成视觉。这就是德国图宾根大学与德国视网膜植入公司合作的一种技术。美国芝加哥大学也在进行相关研究。 

  视网膜外植入技术则是将电极阵列紧贴于视网膜外表面,用眼外传来的信号直接刺激神经细胞,相当于完全替换了镜头和感光器件。这一领域的主要研究者有德国波昂大学、美国霍普金斯大学、麻省理工学院和哈佛大学,以及南加州大学的多汉尼(Doheny)眼科研究所。 

  如今参与了德国产品的临床试验的患者已有36名,雷迪什是其中一位,与他一同参与最新一轮临床试验的9名患者,目前都被证实均获得了能够识别面部表情的视力水平。这项临床结果公布在了2月20日的《英国皇家社会学报B:生物学》上。 

  雷迪什和王逸轩参与治疗的香港患者胡雪婉都是经历了9个多小时的手术,并且经过了3周到1个月的恢复期。当芯片的电源开关打开,16个电极直接刺激视觉神经,就产生了人工视觉。雷迪什和胡雪婉都重新见到光明。 (记者 马佳)

 

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