一種放置在眼睛後部的微型無線晶元，結合一副先進的智慧眼鏡，已經部分恢復了患有晚期年齡相關性黃斑變性患者的視力。 在斯坦福醫學院和國際合作者領導的臨床研究中，32名參與者中有27人在接受植入后一年內恢復了閱讀能力。
在可調節縮放和增強對比度等數位功能的説明下，一些參與者達到了相當於20/42視力的視覺清晰度。
研究結果於10月20日發表在《新英格蘭醫學雜誌》上。
恢復功能性視力的里程碑
這款名為PRIMA、由斯坦福醫學院開發的植入物，是首個能夠為原本無法治療的視力喪失患者恢復可用視力的假眼設備。 該技術使患者能夠識別形狀和圖案，這種水平的視力被稱為形態視力。
“之前所有通過假體設備提供視力的嘗試基本上只產生了光敏感度，而非真正的形態視力，”該論文的共同資深作者、斯坦福醫學院眼科教授Daniel Palanker博士說。 “我們是首個提供形態視力的團隊。”
該研究由匹茲堡大學醫學院眼科教授José-Alain Sahel博士共同領導，德國波恩大學的Frank Holz博士擔任主要作者。
PRIMA系統的工作原理
該系統包括兩個主要部分：附著在眼鏡上的小型攝像頭和植入視網膜的無線晶元。 攝像頭捕捉視覺資訊，並通過紅外光將其投射到植入物上，植入物將資訊轉換為電信號。 這些信號替代了通常檢測光線並將視覺數據發送到大腦的受損感光細胞。
PRIMA專案代表了幾十年的科學努力，涉及眾多原型、動物測試和初步人體試驗。
Palanker在20年前與眼科鐳射一起工作治療眼部疾病時首次萌生了這一想法。 “我意識到我們應該利用眼睛透明的事實，通過光來傳遞資訊，”他說。
“我們在2005年設想的設備現在在患者身上運作得非常好。”
替代喪失的感光細胞
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最新試驗的參與者患有稱為地理性萎縮的晚期年齡相關性黃斑變性，這種疾病會逐漸破壞中央視力。 這種疾病影響全球500多萬人，是老年人不可逆失明的主要原因。
在黃斑變性中，中央視網膜中的感光細胞退化，只留下有限的周邊視力。 然而，處理視覺信息的許多視網膜神經元保持完好，PRIMA利用了這些存活的結構。
該植入物僅2×2毫米大小，被放置在感光細胞已經喪失的視網膜區域。 與對可見光有反應的自然感光細胞不同，晶元檢測眼鏡發射的紅外光。
“之所以使用紅外線進行投射，是因為我們要確保它對植入物外部剩餘的感光細胞不可見，”Palanker說。
結合自然視力和人工視力
這種設計使患者能夠同時使用自然周邊視力和新的人工中央視力，提高了他們定位和移動的能力。
“他們能夠同時看到假體視力和周邊視力這一事實很重要，因為他們可以融合並充分利用視力，”Palanker說。
由於植入物是光伏的——僅依靠光來產生電流——它無線運行，可以安全地放置在視網膜下方。 早期的人工眼設備需要外部電源和延伸到眼睛外部的電纜。
重獲閱讀能力
新試驗包括38名60歲以上患有年齡相關性黃斑變性導致的地理性萎縮的患者，其中至少一隻眼睛的視力低於20/320。
在一隻眼睛植入晶元后四到五周，患者開始使用眼鏡。 儘管有些患者可以立即識別圖案，但所有患者的視力在數月的訓練后都有所提高。
“可能需要幾個月的訓練才能達到最佳性能——這類似於人工耳蝸需要掌握假體聽力的要求，”Palanker說。
在完成一年試驗的32名患者中，27名能夠閱讀，26名在視力上表現出具有臨床意義的改善，這被定義為能夠在標準視力表上多讀至少兩行。 平均而言，參與者的視力提高了5行; 有一人提高了12行。
參與者在日常生活中使用假體閱讀書籍、食品標籤和地鐵標誌。 眼鏡允許他們調整對比度和亮度，放大倍數最高可達12倍。 三分之二的參與者報告對設備的滿意度中等至高。
19名參與者經歷了副作用，包括眼壓升高（眼睛內壓力高）、周邊視網膜撕裂和視網膜下出血（血液積聚在視網膜下方）。 這些副作用均不危及生命，且幾乎全部在兩個月內解決。
未來的願景
目前，PRIMA設備僅提供黑白視力，沒有中間色調，但Palanker正在開發軟體，很快將實現完整的灰度範圍。
“患者願望清單上的第一位是閱讀，但緊隨其後的是面部識別，”他說。 “而面部識別需要灰度。”
他還在設計能提供更高解析度視力的晶片。 解析度受晶元上圖元大小的限制。 目前，圖元寬度為100微米，每個晶元有378個圖元。 已在大鼠身上測試的新版本，圖元可能小至20微米寬，每個晶元有10,000個圖元。
Palanker還希望將該設備測試用於其他由感光細胞喪失引起的失明類型。
“這是晶片的第一個版本，解析度相對較低，”他說。 “下一代晶片將具有更小的圖元、更好的解析度，並與外觀更時尚的眼鏡配對。”
Palanker表示，具有
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20微米像素的晶元可使患者獲得20/80的視力。 “但使用電子縮放，他們可以接近20/20。”
來自德國波恩大學、法國A. de Rothschild基金會醫院、倫敦摩菲爾德眼科醫院和倫敦大學學院、德國路德維希港學術教學醫院、義大利羅馬第二大學、德國石勒蘇益格-荷爾斯泰因醫學中心和呂貝克大學、法國里昂克魯瓦魯斯大學醫院和克勞德·伯納德里昂第一大學、義大利聖喬瓦尼·阿多洛拉塔醫院、法國馬賽大學蒙蒂塞利天堂中心、法國克雷泰伊和亨利·蒙多醫院的社區間醫院、 德國薩爾克納普沙夫特醫院、法國南特大學、德國圖賓根大學眼科醫院、德國明斯特大學醫學中心、法國波爾多大學醫院、法國15-20國家醫院、荷蘭伊拉斯謨大學醫學中心、德國烏爾姆大學、Science Corp.、加州大學三藩市分校、華盛頓大學、匹茲堡大學醫學院和索邦大學的研究人員為該研究做出了貢獻。
該研究得到了Science Corp.、國家健康與護理研究所、摩菲爾德眼科醫院國家醫療服務體系信託基金和倫敦大學學院眼科研究所的資金支援。