人工視網膜進展

人工視網膜進展第一頁，共五十八頁，2022年，8月28日

各種視網膜變性，包括年齡相關性黃

斑變性是一組嚴重的致盲眼病。

近年來，國內外學者對其做了深入研

究，但目前尚無有效治療方法。第二頁，共五十八頁，2022年，8月28日

發(fā)達國家大約50%的失明是由視網膜

病變引起，其中大部分為RP和ARMD。

全世界共有約150萬RP患者。

在65歲以上的老年人中，有近25%患有RMD。

第三頁，共五十八頁，2022年，8月28日

因此，研究該組眼病的發(fā)病機

理，尋找有效的治療方法，是

眼科界亟待解決的問題。第四頁，共五十八頁，2022年，8月28日

目前，對于視網膜變性最令人興奮奮和極富前景的三種治療方式為:

移植;

基因治療;

人工視網膜（微芯片）。

第五頁，共五十八頁，2022年，8月28日

由于器械的進步,在眼科領域,

眼球內的觀察和治療已到無所

不能的地步。第六頁，共五十八頁，2022年，8月28日

美國、德國、澳大利亞、印度等國正

在臨床上嘗試將胎兒的視網膜色素上

皮、光感受器細胞及全層視網膜移植

至視網膜下治療視網膜變性的方法。第七頁，共五十八頁，2022年，8月28日

也有通過培養(yǎng)取自對人眼無排

斥反應的自身虹膜色素上皮細

胞,并將其移植至視網膜下的方

法。第八頁，共五十八頁，2022年，8月28日

雖然上述視網膜移植實驗正取得相當

程度的進展,但在諸方面還有很大困難:

移植技術;

移植細胞的生物學功能;第九頁，共五十八頁，2022年，8月28日

移植的視網膜色素上皮(RPE)細胞附

著及重新貼附到玻璃膜上;

如何解決免疫排斥反應;

移植視網膜在與中樞神經結合等。第十頁，共五十八頁，2022年，8月28日

基因技術的導入也正在研究之

中。但這些方法均因其局限性

而未能在臨床上取得提高視力

的效果。

第十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日

人工視網膜的研究也正在進行

人工視網膜應用于視網膜色素

變性等因視細胞變性無法識別

光線狀態(tài)時。第十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日

用電子裝置將光變換成電信號,將電

信號送至視網膜雙極細胞或視網膜

神經節(jié)細胞,使之興奮,傳導沖動到

大腦，使腦識別光線進而識別圖像。第十三頁，共五十八頁，2022年，8月28日

絕大多數視網膜病變的患者仍然保留有部

分正常的視網膜結構和功能，即使是晚期

RP患者仍然保留一定數量的正常神經節(jié)

細胞、內核層細胞及雙極細胞等。從而使

視網膜電刺激產生視覺信號成為可能。第十四頁，共五十八頁，2022年，8月28日目前，有許多種用電子裝置激發(fā)

視網膜神經節(jié)細胞來產生視覺的

方法。人工視網膜大致可分為視

網膜下電極和視網膜前電極兩種。第十五頁，共五十八頁，2022年，8月28日

視網膜下電極法第十六頁，共五十八頁，2022年，8月28日

在視網膜下插入微光電二極管來

起光感受器的作用。每個微光電

二極管2020微米大小，由

3500—7600個微光電二極管陣

列構成直徑2—3毫米的硅芯片。第十七頁，共五十八頁，2022年，8月28日

視網膜下電極植入方法

1、經玻璃體切割的途徑：

在視網膜下注入生理鹽水以產生一個局部神經上皮與色素上皮之間的分離，然后做一個小的視網膜切開，

植入微芯片于視網膜下。第十八頁，共五十八頁，2022年，8月28日第十九頁，共五十八頁，2022年，8月28日

2、經鞏膜途徑：

平行角膜緣在睫狀體扁平部后方預定植入的部位先做一個鞏膜瓣，做毫米小切口,穿過鞏膜和脈絡膜,微芯片裝入定制的植入工具中，通過植入工具將將微芯片植入視網膜下腔。大部分植入物被放在眼的上方象限，切口用10-0縫線縫合。第二十頁，共五十八頁，2022年，8月28日

微光電二極管可對光產生反應并產生電流脈沖，刺激雙極細胞神經節(jié)細胞和其他神經細胞網絡結構，然后經視神經傳入大腦從而感知圖象。

第二十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日

視網膜上電極的優(yōu)點：

植入操作較容易；

易于長期固定；

構造簡單不需外在的圖象感受及處理系統(tǒng)；電極直接刺激保留有信號處理和傳導功能的視網膜內層神經細胞軸突網絡，感知的視覺圖象較為準確；

眼球運動仍可用于定位。第二十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日

視網膜上電極缺點：

需保存充分的視網膜內層；

需要透明的曲光間質；

Zrenner等觀察鼠眼植入硅芯片后4個月，視網膜外核層，神經節(jié)細胞及神經纖維變薄，但視網膜內層結構保持完整。第二十三頁，共五十八頁，2022年，8月28日

它不需要電池，但是它們產生的

電流太微弱，需要一個將它們相

聯系到眼外的電纜或者借助近紅

外光源的高能量增加光的刺激。第二十四頁，共五十八頁，2022年，8月28日

目前正在通過視網膜電流圖（ERG、

多焦ERG,視覺誘發(fā)電位（VEP）驗證

其在家兔、鼠、豬等動物上的有效性。第二十五頁，共五十八頁，2022年，8月28日

視網膜前電極法第二十六頁，共五十八頁，2022年，8月28日

在視網膜表面固定多電極陣列芯

片，眼外裝置提供能量，信息及

調節(jié)進入眼內的刺激參數。第二十七頁，共五十八頁，2022年，8月28日

視網膜前電極植入方法

眼外裝置固定在眼鏡框架上，眼內裝置固

定在人工晶體上，通過視網膜玻璃體手術

將硅制頭端電極刺激器用電化學纖維膠或

視網膜釘固定于視網膜表面來直接刺激鄰

近的神經節(jié)細胞軸突及胞體，將外界信息

經視神經傳入大腦，產生光的感覺。第二十八頁，共五十八頁，2022年，8月28日

視網膜前電極法優(yōu)點：

是直接刺激神經節(jié)細胞；

不需殘留的內層視網膜神經連接網絡和感光細胞；

不需要透明的曲光間質；

眼外裝置可調節(jié)眼內電信號的刺激參數強弱；

電活動時產生的熱量可通過玻璃體散發(fā)，從而減少熱對視網膜的損傷。第二十九頁，共五十八頁，2022年，8月28日

視網膜前電極法缺點：

植入和固定方法較難；因為視網膜很脆弱以至

這種聯系不穩(wěn)定，在波士頓，另一個組織介紹了

一種可膨脹的人工視網膜，它可解決此領域的難

題。當無膨脹時，此裝置可通過小切口放入眼內，

然后膨脹覆蓋視網膜表面。第三十頁，共五十八頁，2022年，8月28日

視網膜前電極法缺點：

此時必須存在殘存神經節(jié)細胞及神經節(jié)細胞纖維；

可能引起玻璃體視網膜增殖；

另外電極芯片對神經節(jié)細胞刺激的準確定位較為困難，缺乏選擇性；

需要復雜的眼外圖象感受及處理系統(tǒng)裝置。第三十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日

現在正在用家兔及犬做實驗。

Majji和Walter等研究發(fā)現，植入視網

膜前芯片后2個月及6個月，電生理未

見異常，局部視網膜組織學檢查未見

異常，僅見局部色素細胞增殖。

第三十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日

視神經電極

最近一個布魯塞爾的科學家試著把電

極放到眼外的視神經，通過外置設備

采集和處理信息，在通過視神經外套

圈上的電極刺激視神經而產生光覺。

視神經更穩(wěn)定但操作難度大。第三十三頁，共五十八頁，2022年，8月28日

枕葉電極

最有效的方法是在腦枕葉皮質

放電極,直接刺激皮質,可以獲

得光的感覺,但需要做神經外科

手術，更復雜也不可預測。

第三十四頁，共五十八頁，2022年，8月28日

Normann等于2001年報道,用100根極

細的電極刺激皮質。但由于神經元在持

續(xù)的電極刺激下很快失去興奮，而且皮

質神經元刺激編碼更難譯解,這使枕葉

皮質刺激器難以獲得有效的圖像。

第三十五頁，共五十八頁，2022年，8月28日

人工視網膜在臨床上的應用第三十六頁，共五十八頁，2022年，8月28日

2001年，作為FDA認可的安全和

可行性研究的一部分，芝加哥3個

患進行視網膜色素變性的病人接

受2mm直徑的人工硅視網膜移植。第三十七頁，共五十八頁，2022年，8月28日

此手術花了2-3個小時。觀察4

個多月，患者并未因此芯片發(fā)

生眼內并發(fā)癥。第三十八頁，共五十八頁，2022年，8月28日

一家大公司生產出相當規(guī)模的用

許多微solar細胞做成的硒微芯片，

它們被放入3個盲人的視網膜上。第三十九頁，共五十八頁，2022年，8月28日

Humayun等于1996年和1999年共對15例

視網膜色素變性和老年性黃斑變性及不明

原因而失明的人眼進行了視網膜前微光電

二極管陣列植入術，結果發(fā)現14例患者術

后能分辨不同的形狀，4例能描述出光點的

空間位置及光點的大小，形態(tài)及顏色。第四十頁，共五十八頁，2022年，8月28日

Chow等對6例視網膜色素變性的患者進

行了視網膜前微光電二極管陣列植入

術，術后觀察6-8個月無明顯組織反

應，并且均有不同程度的視力提高。第四十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日

華裔周業(yè)鈞領導的小組2000年對6名視網膜色

素病變而失明的病人進行了他協助發(fā)明的人工

硅片視網膜下腔移植術。術后追蹤21個月，6

名病人的視力都有顯著改善，甚至能辨認眼前

人的容貌。而且都沒有出現排斥或感染跡象。

周業(yè)鈞設在伊利諾州的光學仿生學公司正發(fā)展這種人工視網膜。

第四十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日

對人工視網膜微芯片的看法是

盡管目前看來微芯片治療含有

許多問題待解決，但它有著廣

闊的前景。第四十三頁，共五十八頁，2022年，8月28日

它的作用超過了視網膜色素上

皮（RPE）移植或基因治療，

因為它有在光感受器功能丟失

后存儲光感受器的功能。第四十四頁，共五十八頁，2022年，8月28日

這個研究有使人追隨的吸引力，

現在國外由許多不同的實驗室

分頭承擔。

第四十五頁，共五十八頁，2022年，8月28日在這個領域里有眾多的問題亟待解決：

1.是否一個人因光感受器的缺失而變盲但仍然保持視神經與大腦的聯系.第四十六頁，共五十八頁，2022年，8月28日2.決定放置微芯片的理想位置：

在受體水平放于視網膜深部;

在神經節(jié)水平放于視網膜表面;第四十七頁，共五十八頁，2022年，8月28日

在遠離視網膜的視神經處或

在遠離視網膜的大腦處。

所有的方法正在試驗當中。

第四十八頁，共五十八頁，2022年，8月28日

另一個難題是如何保持電子芯

片不被鹽水溶液破壞。第四十九頁，共五十八頁，2022年，8月28日

到目前為止有21個月在浸潤到

鹽溶液的芯片中未發(fā)現明顯損

害。第五十頁，共五十八頁，2022年，8月28日

然而，在活體條件下芯片的二氧化硅

鈍化層在6-12個月內被溶解，隨后，

內層硅被腐蝕了,在波士頓的在Keck

神經修復術研究中心的科學家發(fā)明了

硅酮塑膠可能解決問題.

第五十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日

目前為止微芯片修復術的最大障礙

是與視覺神經的長期聯系，它們和

宿主視網膜神經的聯系，這也是光

感受器移植面臨的同樣的問題。第五十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日

實驗策略應制定出在其它的任

一種方法奏效之前，建立芯片

與活光感受器細胞及其它神經

細胞的溝通。

第五十三頁，共五十八頁，2022年，8月28日

以上尚都處于實驗階段。

目前存在問題，歸納如下：

電極的固定方法、

植入芯片的能量供應、

芯片結構的改進、

刺激參數的大小和安全閾值及刺激的調節(jié)、

第五十四頁，共五十八頁，2022年，8月28日

目前存在問題：

視網膜是否能夠經受長期的電刺激、

局部視網膜受刺激是否能夠產生對整個圖

象的感知及其程度、

眼內植入是否對周邊視力產生影響、

人工視網膜植入后是否能產生真正有用的視力、第五十五頁，共五十八頁，2022年，8月28日