光驱动视网膜修复术

2013-12-12 admin1 64

  光驱动视网膜移植可以用一个简单手术恢复患者的一些视力。

  这种新移植将数字成像芯片和光电阵列组合起来,比之前的设计方案对大型硬件的需求要少。虽然这一设备尚未在活体动物和人类患者身上试验,但这一疗法正在研究人员中激起兴奋的火花,因为该方法有更高的像素密度,可以比其他正在应用中的视网膜修复术为患者恢复更多的视力。

  罹患黄斑褪化(macular degeneration)(该病是老年人致盲的最常见原因)和其他形式的眼盲患者,他们的视网膜上失去了大量的感光细胞,但细胞之下负责向大脑传达视觉信息的神经系统仍然存活。视网膜植入就是使用电极来刺激这些神经。一般来说,视网膜修复需要置于眼睛上的大容量电源来供电和进行数据成像,或者将这两个任务交给视网膜内部的一块芯片。在患者体内安装的硬件越多,患者的风险就越大。而且电的复杂性一般都会限制这些系统的像素点数量。

  在《自然•光子学》杂志上发表的新设计方案,通过使用光作为成像源和动力源而解决了上述问题,该方案由位于加州帕洛阿尔托的斯坦福大学的研究人员所设计。新设备把红外视频发射镜和植入视网膜内的小型无线芯片结合起来。

  镜上的摄像头会向图像处理器发送视频,再由处理器将信号返回至镜内的红外线投影屏上。在过去,也有研究人员尝试开发光电视网膜移植术,但未能成功。斯坦福大学的一位研究人员詹姆斯•劳丁(James Loudin)表示:“即使在赤道上的晴天,透到视网膜后面的光也不足以支持视网膜植入。”所以斯坦福的这套系统并不依靠射入眼睛的光;而是使用一个投射系统来制造出更强烈的信号。研究人员选择了红外光,因为它不会对眼内组织造成任何损伤或加温,而且不会被任何残存的感光细胞捕捉到,而干扰成像,劳丁说。

  红外成像图被移植入眼内的一组光电像素阵列所捕捉到,植入位置正是健康的眼睛内感光细胞的位置。每个像素包含朝向眼内的三个红外光敏二极管。二极管将光转化为电,产生脉冲信号,利用朝向眼睛后方的电极来刺激神经细胞。

  斯坦福的科学家们已经设计出由此带来的小鼠的神经活动变化。现在他们正在对几种方案进行试验,其中包括使用可弯曲至与眼球相同曲率的柔性硅。目前最高像素密度可达每平方毫米178个像素点。相比之下,于去年3月在欧洲推向市场的首个视网膜修复膜一共只有60个像素点,而且需要更大型的硬件。

  下一步,斯坦福的这套设备在临床试验前,先要进行为期数年的安全性测试。

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