人工視網(wǎng)膜進(jìn)展

人工視網(wǎng)膜進(jìn)展第1頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

各種視網(wǎng)膜變性，包括年齡相關(guān)性黃

斑變性是一組嚴(yán)重的致盲眼病。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)其做了深入研

究，但目前尚無有效治療方法。第2頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

發(fā)達(dá)國家大約50%的失明是由視網(wǎng)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3頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

因此，研究該組眼病的發(fā)病機(jī)

理，尋找有效的治療方法，是

眼科界亟待解決的問題。第4頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

目前，對(duì)于視網(wǎng)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(wǎng)膜（微芯片）。

第5頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

由于器械的進(jìn)步,在眼科領(lǐng)域,

眼球內(nèi)的觀察和治療已到無所

不能的地步。第6頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

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(wǎng)膜色素上

皮、光感受器細(xì)胞及全層視網(wǎng)膜移植

至視網(wǎng)膜下治療視網(wǎng)膜變性的方法。第7頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

也有通過培養(yǎng)取自對(duì)人眼無排

斥反應(yīng)的自身虹膜色素上皮細(xì)

胞,并將其移植至視網(wǎng)膜下的方

法。第8頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

雖然上述視網(wǎng)膜移植實(shí)驗(yàn)正取得相當(dāng)

程度的進(jìn)展,但在諸方面還有很大困難:

移植技術(shù);

移植細(xì)胞的生物學(xué)功能;第9頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

移植的視網(wǎng)膜色素上皮(RPE)細(xì)胞附

著及重新貼附到玻璃膜上;

如何解決免疫排斥反應(yīng);

移植視網(wǎng)膜在與中樞神經(jīng)結(jié)合等。第10頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

基因技術(shù)的導(dǎo)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11頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

人工視網(wǎng)膜的研究也正在進(jìn)行

人工視網(wǎng)膜應(yīng)用于視網(wǎng)膜色素

變性等因視細(xì)胞變性無法識(shí)別

光線狀態(tài)時(shí)。第12頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

用電子裝置將光變換成電信號(hào),將電

信號(hào)送至視網(wǎng)膜雙極細(xì)胞或視網(wǎng)膜

神經(jīng)節(jié)細(xì)胞,使之興奮,傳導(dǎo)沖動(dòng)到

大腦，使腦識(shí)別光線進(jìn)而識(shí)別圖像。第13頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

絕大多數(shù)視網(wǎng)膜病變的患者仍然保留有部

分正常的視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)和功能，即使是晚期

RP患者仍然保留一定數(shù)量的正常神經(jīng)節(jié)

細(xì)胞、內(nèi)核層細(xì)胞及雙極細(xì)胞等。從而使

視網(wǎng)膜電刺激產(chǎn)生視覺信號(hào)成為可能。第14頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月目前，有許多種用電子裝置激發(fā)

視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞來產(chǎn)生視覺的

方法。人工視網(wǎng)膜大致可分為視

網(wǎng)膜下電極和視網(wǎng)膜前電極兩種。第15頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

視網(wǎng)膜下電極法第16頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

在視網(wǎng)膜下插入微光電二極管來

起光感受器的作用。每個(gè)微光電

二極管2020微米大小，由

3500—7600個(gè)微光電二極管陣

列構(gòu)成直徑2—3毫米的硅芯片。第17頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

視網(wǎng)膜下電極植入方法

1、經(jīng)玻璃體切割的途徑：

在視網(wǎng)膜下注入生理鹽水以產(chǎn)生一個(gè)局部神經(jīng)上皮與色素上皮之間的分離，然后做一個(gè)小的視網(wǎng)膜切開，

植入微芯片于視網(wǎng)膜下。第18頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第19頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

2、經(jīng)鞏膜途徑：

平行角膜緣在睫狀體扁平部后方預(yù)定植入的部位先做一個(gè)鞏膜瓣，做0.5-1.0毫米小切口,穿過鞏膜和脈絡(luò)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(wǎng)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20頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

微光電二極管可對(duì)光產(chǎn)生反應(yīng)并產(chǎn)生電流脈沖，刺激雙極細(xì)胞神經(jīng)節(jié)細(xì)胞和其他神經(jīng)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，然后經(jīng)視神經(jīng)傳入大腦從而感知圖象。

第21頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

視網(wǎng)膜上電極的優(yōu)點(diǎn)：

植入操作較容易；

易于長期固定；

構(gòu)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(hào)處理和傳導(dǎo)功能的視網(wǎng)膜內(nèi)層神經(jīng)細(xì)胞軸突網(wǎng)絡(luò)，感知的視覺圖象較為準(zhǔn)確；

眼球運(yùn)動(dòng)仍可用于定位。第22頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

視網(wǎng)膜上電極缺點(diǎn)：

需保存充分的視網(wǎng)膜內(nèi)層；

需要透明的曲光間質(zhì)；

Zrenner等觀察鼠眼植入硅芯片后4個(gè)月，視網(wǎng)膜外核層，神經(jīng)節(jié)細(xì)胞及神經(jīng)纖維變薄，但視網(wǎng)膜內(nèi)層結(jié)構(gòu)保持完整。第23頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

它不需要電池，但是它們產(chǎn)生的

電流太微弱，需要一個(gè)將它們相

聯(lián)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24頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

目前正在通過視網(wǎng)膜電流圖（ERG、

多焦ERG,視覺誘發(fā)電位（VEP）驗(yàn)證

其在家兔、鼠、豬等動(dòng)物上的有效性。第25頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

視網(wǎng)膜前電極法第26頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

在視網(wǎng)膜表面固定多電極陣列芯

片，眼外裝置提供能量，信息及

調(diào)節(jié)進(jìn)入眼內(nèi)的刺激參數(shù)。第27頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

視網(wǎng)膜前電極植入方法

眼外裝置固定在眼鏡框架上，眼內(nèi)裝置固

定在人工晶體上，通過視網(wǎng)膜玻璃體手術(shù)

將硅制頭端電極刺激器用電化學(xué)纖維膠或

視網(wǎng)膜釘固定于視網(wǎng)膜表面來直接刺激鄰

近的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞軸突及胞體，將外界信息

經(jīng)視神經(jīng)傳入大腦，產(chǎn)生光的感覺。第28頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

視網(wǎng)膜前電極法優(yōu)點(diǎn)：

是直接刺激神經(jīng)節(jié)細(xì)胞；

不需殘留的內(nèi)層視網(wǎng)膜神經(jīng)連接網(wǎng)絡(luò)和感光細(xì)胞；

不需要透明的曲光間質(zhì)；

眼外裝置可調(diào)節(jié)眼內(nèi)電信號(hào)的刺激參數(shù)強(qiáng)弱；

電活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量可通過玻璃體散發(fā)，從而減少熱對(duì)視網(wǎng)膜的損傷。第29頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

視網(wǎng)膜前電極法缺點(diǎn)：

植入和固定方法較難；因?yàn)橐暰W(wǎng)膜很脆弱以至

這種聯(lián)系不穩(wěn)定，在波士頓，另一個(gè)組織介紹了

一種可膨脹的人工視網(wǎng)膜，它可解決此領(lǐng)域的難

題。當(dāng)無膨脹時(shí)，此裝置可通過小切口放入眼內(nèi)，

然后膨脹覆蓋視網(wǎng)膜表面。第30頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

視網(wǎng)膜前電極法缺點(diǎn)：

此時(shí)必須存在殘存神經(jīng)節(jié)細(xì)胞及神經(jīng)節(jié)細(xì)胞纖維；

可能引起玻璃體視網(wǎng)膜增殖；

另外電極芯片對(duì)神經(jīng)節(jié)細(xì)胞刺激的準(zhǔn)確定位較為困難，缺乏選擇性；

需要復(fù)雜的眼外圖象感受及處理系統(tǒng)裝置。第31頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

現(xiàn)在正在用家兔及犬做實(shí)驗(yàn)。

Majji和Walter等研究發(fā)現(xiàn)，植入視網(wǎng)

膜前芯片后2個(gè)月及6個(gè)月，電生理未

見異常，局部視網(wǎng)膜組織學(xué)檢查未見

異常，僅見局部色素細(xì)胞增殖。

第32頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

視神經(jīng)電極

最近一個(gè)布魯塞爾的科學(xué)家試著把電

極放到眼外的視神經(jīng)，通過外置設(shè)備

采集和處理信息，在通過視神經(jīng)外套

圈上的電極刺激視神經(jīng)而產(chǎn)生光覺。

視神經(jīng)更穩(wěn)定但操作難度大。第33頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

枕葉電極

最有效的方法是在腦枕葉皮質(zhì)

放電極,直接刺激皮質(zhì),可以獲

得光的感覺,但需要做神經(jīng)外科

手術(shù)，更復(fù)雜也不可預(yù)測(cè)。

第34頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

Normann等于2001年報(bào)道,用100根極

細(xì)的電極刺激皮質(zhì)。但由于神經(jīng)元在持

續(xù)的電極刺激下很快失去興奮，而且皮

質(zhì)神經(jīng)元刺激編碼更難譯解,這使枕葉

皮質(zhì)刺激器難以獲得有效的圖像。

第35頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

人工視網(wǎng)膜在臨床上的應(yīng)用第36頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

2001年，作為FDA認(rèn)可的安全和

可行性研究的一部分，芝加哥3個(gè)

患進(jìn)行視網(wǎng)膜色素變性的病人接

受2mm直徑的人工硅視網(wǎng)膜移植。第37頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

此手術(shù)花了2-3個(gè)小時(shí)。觀察4

個(gè)多月，患者并未因此芯片發(fā)

生眼內(nèi)并發(fā)癥。第38頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

一家大公司生產(chǎn)出相當(dāng)規(guī)模的用

許多微solar細(xì)胞做成的硒微芯片，

它們被放入3個(gè)盲人的視網(wǎng)膜上。第39頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

Humayun等于1996年和1999年共對(duì)15例

視網(wǎng)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(jìn)行了視網(wǎng)膜前微光電

二極管陣列植入術(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)14例患者術(shù)

后能分辨不同的形狀，4例能描述出光點(diǎn)的

空間位置及光點(diǎn)的大小，形態(tài)及顏色。第40頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

Chow等對(duì)6例視網(wǎng)膜色素變性的患者進(jìn)

行了視網(wǎng)膜前微光電二極管陣列植入

術(shù)，術(shù)后觀察6-8個(gè)月無明顯組織反

應(yīng)，并且均有不同程度的視力提高。第41頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

華裔周業(yè)鈞領(lǐng)導(dǎo)的小組2000年對(duì)6名視網(wǎng)膜色

素病變而失明的病人進(jìn)行了他協(xié)助發(fā)明的人工

硅片視網(wǎng)膜下腔移植術(shù)。術(shù)后追蹤21個(gè)月，6

名病人的視力都有顯著改善，甚至能辨認(rèn)眼前

人的容貌。而且都沒有出現(xiàn)排斥或感染跡象。

周業(yè)鈞設(shè)在伊利諾州的光學(xué)仿生學(xué)公司正發(fā)展這種人工視網(wǎng)膜。

第42頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

對(duì)人工視網(wǎng)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43頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

它的作用超過了視網(wǎng)膜色素上

皮（RPE）移植或基因治療，

因?yàn)樗性诠飧惺芷鞴δ軄G失

后存儲(chǔ)光感受器的功能。第44頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

這個(gè)研究有使人追隨的吸引力，

現(xiàn)在國外由許多不同的實(shí)驗(yàn)室

分頭承擔(dān)。

第45頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月在這個(gè)領(lǐng)域里有眾多的問題亟待解決：

1.是否一個(gè)人因光感受器的缺失而變盲但仍然保持視神經(jīng)與大腦的聯(lián)系.第46頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2.決定放置微芯片的理想位置：

在受體水平放于視網(wǎng)膜深部;

在神經(jīng)節(jié)水平放于視網(wǎng)膜表面;第47頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

在遠(yuǎn)離視網(wǎng)膜的視神經(jīng)處或

在遠(yuǎn)離視網(wǎng)膜的大腦處。

所有的方法正在試驗(yàn)當(dāng)中。

第48頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

另一個(gè)難題是如何保持電子芯

片不被鹽水溶液破壞。第49頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

到目前為止有21個(gè)月在浸潤到

鹽溶液的芯片中未發(fā)現(xiàn)明顯損

害。第50頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

然而，在活體條件下芯片的二氧化硅

鈍化層在6-12個(gè)月內(nèi)被溶解，隨后，

內(nèi)層硅被腐蝕了,在波士頓的在Keck

神經(jīng)修復(fù)術(shù)研究中心的科學(xué)家發(fā)明了

硅酮塑膠可能解決問題.

第51頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

目前為止微芯片修復(fù)術(shù)的最大障礙

是與視覺神經(jīng)的長期聯(lián)系，它們和

宿主視網(wǎng)膜神經(jīng)的聯(lián)系，這也是光

感受器移植面臨的同樣的問題。第52頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

實(shí)驗(yàn)策略應(yīng)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(xì)胞及其它神經(jīng)

細(xì)胞的溝通。

第53頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

以上尚都處于實(shí)驗(yàn)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(yīng)、

芯片結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、

刺激參數(shù)的大小和安全閾值及刺激的調(diào)節(jié)、

第54頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

目前存在問題：

視網(wǎng)膜是否能夠經(jīng)受長期的電刺激、

局部視網(wǎng)膜受刺激是否能夠產(chǎn)生對(duì)整個(gè)圖

象的感知及其程度、

眼內(nèi)植入是否對(duì)周邊視力產(chǎn)生影響、

人工視網(wǎng)膜植入后是否能產(chǎn)生真正有用的視力、第55頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2