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原文链接:https://www.sciencedaily.com/releases/2025/10/251022023118.htm
原文作者:Stanford Medicine
一个放置在眼球后部的小型无线芯片,结合一副先进的智能眼镜,已经部分恢复了患有晚期年龄相关性黄斑变性(AMD)患者的视力。在由斯坦福医学和国际合作者领导的一项临床研究中,32名参与者中有27名在接受植入后一年内恢复了阅读能力。
借助可调节缩放和增强对比度等数字功能,一些参与者达到了与20/42视力相当的视觉清晰度。
这项研究的结果于10月20日发表在《新英格兰医学杂志》上。
恢复功能性视力的里程碑
该植入物名为PRIMA,由斯坦福医学开发,是第一个为视力已无法治疗的个体恢复可用视力的假体眼部设备。该技术使患者能够识别形状和图案,这种水平的视力被称为形态视觉(form vision)。
论文的联合高级作者、眼科学教授Daniel Palanker博士说:“所有以往使用假体设备提供视力的尝试,结果基本上只是光敏感性,而不是真正的形态视觉。” 他补充道:“我们是第一批提供形态视觉的人。”
这项研究由匹兹堡大学医学院眼科学教授José-Alain Sahel医学博士共同领导,德国波恩大学的Frank Holz医学博士担任首席作者。
PRIMA系统的工作原理
该系统包含两个主要部分:一副眼镜上安装的一个微型摄像头,以及一个植入视网膜的无线芯片。摄像头捕捉视觉信息,并通过红外光将其投射到植入物上,植入物再将信息转换为电信号。这些信号取代了通常负责检测光线并将视觉数据发送到大脑的受损光感受器。
PRIMA项目代表了数十年的科学努力,涉及无数原型、动物测试以及初步的人体试验。
Palanker博士在二十年前使用眼科激光治疗眼部疾病时首次构思了这个想法。他说:“我意识到我们应该利用眼睛是透明的这一事实,并通过光来传递信息。”
“我们于2005年设想的设备现在在患者身上效果惊人地好。”
替代丢失的光感受器
最新试验的参与者患有晚期年龄相关性黄斑变性,称为地理萎缩(geographic atrophy),这种疾病会逐渐破坏中央视力。该疾病影响全球超过500万人,是老年人不可逆失明的主要原因。
在黄斑变性中,中央视网膜上对光敏感的光感受器细胞会退化,只留下有限的周边视觉。然而,许多处理视觉信息的视网膜神经元仍然完好无损,PRIMA技术正是利用了这些幸存的结构。
该植入物尺寸仅为2x2毫米,放置在光感受器已丢失的视网膜区域。与响应可见光的天然光感受器不同,该芯片检测来自眼镜发出的红外光。
Palanker解释说:“投射是通过红外线完成的,因为我们想确保它对植入物外部剩余的光感受器是不可见的。”
自然视觉与人工视觉的结合
这种设计使患者能够同时使用他们的自然周边视觉和新的人造中央视觉,从而提高他们的定向和活动能力。
Palanker表示:“他们同时看到假体视觉和周边视觉这一事实非常重要,因为他们可以融合它们,充分利用视觉。”
由于植入物是光伏的——完全依靠光来产生电流——它无需电线即可运行,可以安全地放置在视网膜下方。早期版本的人造眼部设备需要外部电源和延伸到眼外的电缆。
再次阅读
新试验包括38名60岁以上的患者,他们患有因年龄相关性黄斑变性引起的地理萎缩,并且至少一只眼睛的视力差于20/320。
在单眼植入芯片后四到五周,患者开始使用眼镜。尽管一些患者立即就能分辨出图案,但所有患者的视力都在数月训练后得到了改善。
Palanker说:“可能需要几个月的训练才能达到最佳表现——这与人工耳蜗植入物需要掌握假体听力的情况相似。”
在完成为期一年的试验的32名患者中,27名能够阅读,26名表现出临床上有意义的视力改善,这被定义为能够在标准视力表上额外阅读至少两行。平均而言,参与者的视力提高了5行;其中一人提高了12行。
参与者在日常生活中使用假体来阅读书籍、食品标签和地铁标志。眼镜使他们能够调节对比度和亮度,并可放大高达12倍。三分之二的受试者对该设备表示中等到高度的用户满意度。
十九名参与者经历了副作用,包括眼内高血压(眼内压力高)、周边视网膜撕裂和视网膜下出血(血液积聚在视网膜下)。没有危及生命的情况,并且几乎所有副作用都在两个月内自行消退。
未来的愿景
目前,PRIMA设备只提供黑白视觉,没有中间色调,但Palanker正在开发软件,很快将支持全灰度范围。
他说:“排在患者愿望清单第一位的是阅读,但紧随其后的是第二位的面部识别。” 他接着说:“而面部识别需要灰度。”
他还正在设计能提供更高分辨率视觉的芯片。分辨率受到芯片上像素大小的限制。目前,像素宽度为100微米,每个芯片上有378个像素。在老鼠身上已经测试过的新版本,像素可能小至20微米,每个芯片上有10,000个像素。
Palanker还希望测试该设备对由光感受器丢失引起的其他类型失明是否有效。
“这是芯片的第一代版本,分辨率相对较低,”他说。“下一代芯片拥有更小的像素,将具有更好的分辨率,并与更时尚的眼镜相匹配。”
Palanker表示,一个拥有20微米像素的芯片可以为患者带来20/80的视力。“但通过电子缩放,他们可以接近20/20。”
来自德国波恩大学、法国A. de Rothschild基金会医院、英国Moorfields眼科医院和伦敦大学学院、德国路德维希港教学医院、意大利罗马托尔维加塔大学、德国石勒苏益格-荷尔斯泰因医疗中心(吕贝克大学)、法国里昂第一大学附属医院和克洛德·贝尔纳大学、意大利阿桑尼亚医院、地中海蒙塞利中心和法国Aix-Marseille大学、克雷泰伊区际医院和亨利·蒙多尔医院、德国Knappschaft医院、法国南特大学、德国图宾根大学眼科医院、德国明斯特大学医疗中心、法国波尔多大学医院、法国15-20国家医院、荷兰伊拉斯姆斯医疗中心、德国乌尔姆大学、Science Corp.、美国加州大学旧金山分校、华盛顿大学、匹兹堡大学医学院以及法国索邦大学的研究人员为这项研究做出了贡献。
这项研究得到了Science Corp.、国家卫生与临床研究所(National Institute for Health and Care Research)、Moorfields眼科医院国家医疗服务信托基金以及伦敦大学学院眼科研究所的资助支持。
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