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原文链接:https://www.sciencedaily.com/releases/2025/10/251022023118.htm
原文作者:Stanford Medicine
一个微小的无线芯片被放置在眼球后部,并与一副先进的智能眼镜相结合,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名在植入假体后一年内恢复了阅读能力。
借助可调节变焦和增强对比度等数字功能,一些参与者实现了与 20/42 视力相当的视觉清晰度。
该研究结果已于 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
这项由斯坦福医学开发、名为 PRIMA 的植入物,是首个能为那些视力丧失已无法治疗的患者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,这种视力水平被称为“形觉”(form vision)。
论文的联席资深作者、眼科学教授 Daniel Palanker 博士说:“之前所有试图通过假体设备恢复视力的尝试,结果基本都只是光感应能力,而不是真正的形觉。我们是第一批提供形觉的。”
这项研究由匹兹堡大学医学院眼科学教授 José-Alain Sahel 博士和德国波恩大学的 Frank Holz 博士(担任首席作者)共同领导。
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,并通过红外光投射到植入物上,植入物将其转换为电信号。这些信号替代了正常情况下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,涉及众多原型、动物测试以及初步的人体试验。
Palanker 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的透明性,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年龄相关性黄斑变性的晚期阶段,称为地理萎缩(geographic atrophy),它会逐渐破坏中心视力。这种疾病影响全球超过 500 万人,是老年人不可逆失明的主要原因。
在黄斑变性中,中心视网膜中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 正是利用了这些幸存的结构。
该植入物尺寸仅为 2 毫米 x 2 毫米,被放置在光感受器已丢失的视网膜区域。与响应可见光的自然光感受器不同,该芯片检测来自眼镜发出的红外光。
Palanker 解释说:“之所以采用红外光投射,是因为我们想确保它对植入物外部的剩余光感受器是不可见的。”
结合自然视觉和人工视觉
这种设计允许患者同时使用他们的自然周边视觉和新的人工中心视觉,从而提高了他们定向和移动的能力。
Palanker 说:“他们同时看到人工和周边视野这一事实非常重要,因为他们可以将它们融合起来,充分利用视觉。”
由于该植入物是光伏的——完全依靠光来产生电流——它可以无线工作,并可以安全地放置在视网膜下方。早期版本的仿生眼设备需要外部电源和延伸到眼外的电缆。
再次阅读
新的试验招募了 38 名 60 岁以上的患者,他们因年龄相关性黄斑变性导致地理萎缩,且至少一只眼睛的视力低于 20/320。
在其中一只眼睛植入芯片后四到五周,患者开始使用眼镜。虽然有些患者能立即分辨出图案,但所有患者的视敏度都随着数月的训练而提高。
Palanker 说:“要达到最佳性能可能需要几个月的训练——这与人工耳蜗植入物掌握假体听力所需的时间相似。”
在完成为期一年的试验的 32 名患者中,有 27 人能够阅读,26 人表现出临床上有意义的视敏度改善,这被定义为能够在标准视力表上多阅读至少两行。平均而言,参与者的视敏度提高了 5 行;其中一人提高了 12 行。
参与者在日常生活中使用该假体来阅读书籍、食品标签和地铁指示牌。眼镜使他们能够调节对比度和亮度,并提供高达 12 倍的放大倍数。三分之二的受试者对该设备表示中度到高度满意。
十九名参与者经历了副作用,包括眼部高血压(眼内压力升高)、周边视网膜撕裂和视网膜下出血(血液聚集在视网膜下方)。没有危及生命的事件发生,几乎所有症状都在两个月内消退。
未来的展望
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,很快将支持全范围的灰度显示。
他说:“排在患者愿望清单第一位的是阅读,但紧随其后的是面部识别。而面部识别需要灰度。”
他还正在设计能够提供更高分辨率视觉的芯片。分辨率受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。新版本已经在老鼠身上进行了测试,其像素宽度可能小至 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的适用性。
他说:“这是芯片的第一代版本,分辨率相对较低。下一代芯片,像素更小,将具有更好的分辨率,并与更时尚的眼镜配合使用。”
Palanker 估计,一个具有 20 微米像素的芯片可以为患者提供 20/80 的视力。“但通过电子变焦,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;路德维希港学术教学医院;罗马托尔维加塔大学;石勒苏益格-荷尔斯泰因医学中心,吕贝克大学;里昂第一大学和克鲁瓦-鲁斯大学医院;圣乔瓦尼-阿多洛拉塔医院;蒙蒂切利天堂中心和艾克斯-马赛大学;克雷泰伊市际医院和亨利·蒙多医院;萨尔邦大学克纳普沙夫特医院;南特大学;图宾根大学眼科医院;明斯特大学医学中心;波尔多大学医院;15-20 医院;伊拉斯姆斯医学中心;乌尔姆大学;Science Corp.;加州大学旧金山分校;华盛顿大学;匹兹堡大学医学院;以及索邦大学的研究人员为这项研究做出了贡献。
该研究获得了 Science Corp.、国家健康与护理研究所、Moorfields 眼科医院国家卫生服务基金会信托基金以及伦敦大学学院眼科研究所的资金支持。
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