視覺假體：技術和社會經濟挑戰(zhàn)

一、視覺假體發(fā)展歷程（一）發(fā)展之初幫助盲人恢復視覺的技術可回溯到20世紀60年代末，英國劍橋大學的在一位失明的52歲女性患者身上進行了視皮層假體的嘗試。試圖通過電刺激大腦皮層中負責處理視覺信息的部分來產生視覺感受。當時，研究人員認為人類大腦枕葉皮層是對視覺信息進行高級處理的中心，并且證實了對這一部位進行電刺激可引發(fā)稱為光幻覺的視覺感受，即在視覺區(qū)域產生光點感知。更為重要的是，他們證明即便失明多年，也可通過電刺激誘發(fā)光幻覺。第一例視覺假體試驗的結果令人倍感鼓舞，在論文的結論中預言，若將他們的假體原型加以改進就能“使失明患者不僅在走路時可避開障礙，還可閱讀打印或手寫文章，閱讀速度甚至可能與正常人相比”。（二）興衰過程視覺假體自發(fā)展之初到現(xiàn)在的幾十年來經歷了興盛和衰退，其興衰歷程可作為醫(yī)療技術發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)的個案來研究。大膽預測的失敗給視覺假體領域的研究熱情潑了一盆冷水。一項醫(yī)療技術的發(fā)明者需要在狂熱推介產品以獲得上市資金支持與避免過分夸大短期效果而帶來損害效應之間謹慎前行。發(fā)明者需要善于定義現(xiàn)實中的里程碑，同時，還要闡明其更有意義的長期效果。投資界已習慣了技術發(fā)展的歷程，而患者由于渴望治療易受到夸大效果的影響，同時一旦療效沒有達到預期，就很難諒解。近半個世紀后的今天，要實現(xiàn)所提出的視覺功能將很快由視覺假體重建的預言還有很長的路要走?，F(xiàn)有的視覺假體還遠達不到他們提出的視覺功能水平，而且還存在許多沒有預測到的技術難題等待解決。（三）近期發(fā)展由于近年來取得的一些重大研究進展，目前人們對視覺假體的興趣重新被燃起。由美國超視公司(SecondSight)和德國視網膜植入技術公司(RetinalImplantAG)生產的視網膜假體現(xiàn)在已成為臨床產品。最初視網膜假體針對的是視網膜色素變性(RP)導致的失明患者。2015年7月，視網膜假體首次應用于干性年齡相關性黃斑變性(AMD)患者：RayFlynn，80歲，就診于英國曼徹斯特皇家眼科醫(yī)院。RP和AMD都是由于視網膜光感受器受損而導致的失明。RP的發(fā)病率顯著低于AMD，且好發(fā)于相對年輕的患者。因此，將視網膜假體應用于RP患者具有突出意義，緊隨其后的是AMD患者。當然，對于投資者來說，將這項技術應用于AMD患者的潛力極具吸引力，因為AMD患者數(shù)量很多，而且隨著發(fā)達國家老齡化程度的加深，這類患者必將在未來幾十年內顯著增加。確實，開發(fā)出將該新技術應用于AMD患者的潛能是必然的趨勢。這是由于開發(fā)與中樞神經系統(tǒng)接口的技術成本高昂，如果沒有日后在大量患者群體中的應用作為支撐，那么從商業(yè)角度考慮這是不可能的。二、視網膜假體和視皮層假體多種原因使得視網膜假體比視皮層假體或植入視覺系統(tǒng)中其他部位的假體更早進入臨床。每個需要視覺假體的患者一定是雙目失明的，并且希望重獲視覺，即使僅僅是單眼的部分視覺也好。視網膜假體的優(yōu)點有：一是單一視網膜假體可恢復部分視覺功能，而視皮層假體則需要兩個植入體，每個半球各一個，因為右半球視覺皮層從左邊視野接收信息，而左半球視覺皮層從右邊視野接收信息。二是整個視野都會呈現(xiàn)在視網膜表面。而對于視皮層假體來說，視野中相當一部分并不在大腦皮層表面呈現(xiàn)，而是隱藏在腦溝(大腦皮層內褶)中，使得電刺激更難到達。三是視網膜假體在組織排斥性方面比視皮層假體表現(xiàn)得更好。一旦植入體損傷了血管，那么組織的不良反應將會加劇。視網膜有兩個血供來源：脈絡膜毛細血管供給和視網膜中央動脈系統(tǒng)供給。兩種視網膜假體，即置于退化的光感受器位置的視網膜下視覺假體和與視網膜內界膜相鄰的視網膜上視覺假體，都不會接觸到血管。相反，利用了刺入式電極的視皮層假體會侵入大量為大腦皮層供血的毛細血管床和大血管。影響視覺假體的技術難題與影響其他大腦植入體的難題是一樣的。例如，在植入假體和電刺激的過程中，如何將其對組織和電極的損害降到最??；如何在大腦的電解質環(huán)境中保護電子設備；如何更好地匹配植入體堅硬的機械性能與大腦柔軟的性能；如何對植入體進行供電以及在植入體之間進行信號傳導；如何保證植入體不會干擾大腦細胞的養(yǎng)分供給；如何將電刺激過程中的組織發(fā)熱降到最低等。視皮層假體還有一些特定的技術難題。若要達到所提出的利用視覺假體使失明患者達到正常人的閱讀速度這一目的，需要的電極數(shù)量要比現(xiàn)在可用的視網膜假體數(shù)量多很多。事實上，若要達到這一目的，需要開發(fā)由新材料制成的電極，但該應用尚未獲得監(jiān)管部門的認可。許多研究人員已經開始研究電荷傳輸能力高于標準鉑電極的材料，因為要想獲得更高的電極密度，電極體積需要更小，所以開發(fā)更多的這種材料十分必要。在獲得更快的閱讀速度方面，視皮層假體優(yōu)于視網膜假體。事實上，與周邊視覺不同，中央視覺的呈現(xiàn)在視皮層是被放大的，因此合理的電極分布可獲得更好的視覺敏銳度。但對于視網膜假體來說，刺激中央視網膜卻無法完成。因為此區(qū)域的視網膜神經節(jié)細胞(即輸出細胞)擁擠堆疊，并且從中央凹錯位，所以如果植入視網膜假體，很難想象這些中央視覺的重要推動力，即主要完成仔細觀查物體和閱讀的視覺功能，能夠有效地工作。視皮層假體還有另外一個重要優(yōu)點：解決了那些因視網膜神經節(jié)細胞缺失導致的失明問題，如眼球摘除或青光眼，這是不可治愈性失明的主要原因，也是患者所患的疾病。但技術問題也許并不是阻礙視覺假體發(fā)展的主要原因。除此之外，還有許多經濟和社會因素需要考慮在內。（一）經濟考量因素關注視覺假體的經濟學家提出了關于醫(yī)療保健分布的問題。也許在視覺假體的開發(fā)期就給其成本定價有些過早，但是回想起來耳蝸和腦深部刺激(DBS)植入體也存在相同的問題。這些醫(yī)療技術都存在著分布不均的問題，從總體上也反映了世界性醫(yī)療保健資源的分布不均。歐洲、北美洲、亞洲的發(fā)達地區(qū)和大洋洲是最早的受益者。中國等發(fā)展較快的國家也會受益，這些國家起初通常是期望通過捐助機構來打開商業(yè)市場。分布不均的問題同樣也存在于發(fā)達國家。在美國，一項涉及50多萬帕金森病醫(yī)療保險受益人的研究中，男性、白人患者比女性、非裔美國患者或亞裔患者更易獲得DBS植入體。另外還存在成本效益的問題。無論是耳蝸還是DBS植入體，都是評估這類治療的收益與成本的研究對象。將貨幣價值賦予視覺、聽覺功能的修復或運動性能的提高顯然不是大家都認可的事情，但是如果我們要評估大腦植入體技術的成效，這種做法就是必須的。對帕金森病患者DBS植入體有效性進行評估的研究表明患者術后生活質量有所提升。但是，據(jù)筆者所知，并沒有經濟學家參與這項評估，因此一定會有人質疑其經濟價值。這項研究的另一個問題在于生活質量的測量標準。世界衛(wèi)生組織(WHO)有“世界衛(wèi)生組織生存質量測定量表簡表”(WHOQOL-BREF)，美國疾病控制與預防中心(USCenterforDiseaseControl)設立了“健康相關生活質量”的項目(HRQOL)，美國健康人民戰(zhàn)略(USHealthyPeople.gov)也對“健康相關生活質量”(HRQoL)進行了定義。此外，還有為特殊醫(yī)療群體制定的標準：①美國東部腫瘤協(xié)作組(EasternCooperativeOncologyGroup)量表，②紐約心臟病協(xié)會(NewYorkHeartAssociation)量表，③腦卒中專用生活質量量表(SS-QOL)。聽覺方面，有格拉斯哥效果評定表(GBI)。因此，總體來說，并沒有一個被廣泛接受的標準可以用來評估患者能夠從視覺假體中獲得多大益處，而且也沒有建立一個在經濟學上合理的評估手段來確定該種治療的合理貨幣價值，即成本效益的評估還遠沒有完成。（二）社會考量因素給醫(yī)學技術帶來影響的挑戰(zhàn)來自技術本身想要幫助的患者群體。聽力障礙人群反對耳蝸植入體，害怕這項技術會使他們的團體分崩離析。聽力障礙人群由于自身缺陷而團結在一起，手語和唇讀發(fā)展完善，讓他們能夠進行簡單交流、凝聚，并形成一個團體。如果團體中的成員將離開這個團體并加入更大的聽力正常群體，那么團體中的其他人可能會很自然地由于害怕被拋棄而抵制這項會改變現(xiàn)狀的技術。一項革命性的技術同時也是破壞性的，并且需要付出代價。其中會有勝利者，也會有失敗者，但我們并非總能夠準確預測我們究竟屬于勝利者還是失敗者。我們還需要看到來自科學界的反對。沒人能比在這項技術領域或相關領域工作的科學家更清楚新技術的缺點。對于很多視覺神經系統(tǒng)科學家來說，視覺假體看上去過于簡單。當建立他們的視皮層假體時，人們就已經知道在視覺皮層中接收中央視野信息的皮層組織遠多于接收同樣視野大小區(qū)域的周邊視野信息的皮層組織。當時，諾貝爾獎得的工作極大地推動了人們在細胞水平對視皮層信息處理的認知。但這種認知在假體設計過程中并沒有被考慮在內，也許是因為當時人們認為不需要這么多細節(jié)?，F(xiàn)在我們對視覺信息在大腦皮層中的處理有了更復雜的理解，這其中涉及很多獨立的皮層區(qū)域，大量不同的細胞類型，以及許多皮層區(qū)域間和皮層與皮層下區(qū)域間的周期性連接。現(xiàn)代視皮層假體的設計者在設計這些比當時更為復雜的系統(tǒng)時，很難涵蓋我們現(xiàn)在已有的對視覺認知的了解，但也許這樣做是對的。針對帕金森病的DBS植入體已經取得了巨大成功，盡管研究人員并不十分清楚其發(fā)揮作用的機理，并且植入體的開發(fā)對DBS涉及的神經通路的理解的應用也十分有限。然而，這種做法受到了來自神經系統(tǒng)科學團體的阻力，這些科學家很自然地認為他們的發(fā)現(xiàn)應該被接收并應用到視覺功能修復技術中。技術開發(fā)者所面臨的問題是解釋目前為何我們的很多認知已經到了很細節(jié)的水平但卻不能應用到技術中，此外還應該考慮到知識進步。今天，我們對視皮層的理解遠比20世紀60年代發(fā)明他們的視覺假體時豐富得多。盡管五年后我們的知識將比現(xiàn)在豐富很多，但失明患者也有權利期待我們現(xiàn)在就開發(fā)出能夠提高他們生活質量的技術，即使這些技術并不完善。今天的神經系統(tǒng)科學的發(fā)現(xiàn)也許在2115年才能夠更好地幫助患者恢復視覺，但這不應成為阻礙目前技術研發(fā)的理由。三、大腦可塑性和視覺恢復不管視覺假體如何發(fā)展，我們都清楚若要獲得視覺假體的最大功能就需要在病人個體上進行康復訓練。在發(fā)明視覺假體時，人們普遍認為成年人大腦有著最小的可塑性。但是，隨著時間的推移，人們對視皮層和大腦可塑性的認識也發(fā)生了極大的變化，成年人大腦的可塑性也得到了很好的確認，如卒中的康復就是基于此原理。在過去，人們很難想象成年人大腦的改變能力，比如成年人學習外語比兒童更困難。然而，成年人和兒童的這種學習能力的差異在視覺假體的應用中還是應該考慮的：視覺假體成年接受者在理解假體呈現(xiàn)的不完整符號表達的含義時，與功能正常的視覺系統(tǒng)提供的信息相比，可能要困難得多。一些視覺假體領域的研究團體已經開始考慮制定訓練常規(guī)流程?？祻陀柧氁彩沁@項技術發(fā)展的一個重要組成部分，但研究人員卻很容易忽略。四、結論總的來說，在經歷了一系列假曙光之后，我們也許迎來了視覺假體時代的真正曙光。但是為了確保我們現(xiàn)在迎來的是真正的曙光，還有很多挑戰(zhàn)需要面對和突破。技術難題留給工程師團體解決，我們需要保持警覺以確?；颊呷后w的期待始終處于現(xiàn)實水平。除此之外，開發(fā)者還要考慮取得成功的路徑，包括考慮該技