斯坦福微型芯片让盲人重见光明

### 恢复功能性视力的里程碑
斯坦福医学院研发的名为PRIMA的植入物，是首款能为患有无法治愈视力丧失的人恢复可用视力的人工眼设备。该技术使患者能够识别形状和图案，即“形状视觉”。此前的人工眼设备仅能让患者感知光线，而PRIMA首次实现了形状视觉。该研究由匹兹堡大学医学院眼科教授何塞-阿兰·萨赫尔医学博士共同领导，德国波恩大学的弗兰克·霍尔茨医学博士为主要作者，研究结果于10月20日发表在《新英格兰医学杂志》。

### PRIMA系统的工作原理
该系统包括两部分：一副眼镜上的小型摄像头和植入视网膜的无线芯片。摄像头捕捉视觉信息后，通过红外光投射到植入物，植入物将其转换为电信号。这些信号替代了原本检测光线并向大脑发送视觉数据的受损感光细胞。

PRIMA项目凝聚了数十年的科研努力，包括众多原型机、动物实验和初步人体试验。帕兰克尔博士二十年前在研究眼科激光治疗眼疾时萌生此想法：“我意识到可以利用眼睛透明的特性，通过光线传递信息。2005年设想的设备如今在患者身上效果显著。”

### 替代受损感光细胞
最新试验的参与者均患有晚期年龄相关性黄斑变性（地图样萎缩），这种疾病会逐渐破坏中心视力，全球超500万人受其影响，是老年人不可逆失明的主要原因。在黄斑变性中，视网膜中央的感光细胞退化，仅留下有限的周边视力，但许多处理视觉信息的视网膜神经元仍完好，PRIMA正是利用了这些残存结构。

植入物大小仅2×2毫米，放置在感光细胞已丧失的视网膜区域。与对可见光敏感的自然感光细胞不同，该芯片检测眼镜发出的红外光。“使用红外光投射是为确保植入物外残存的感光细胞无法察觉，”帕兰克尔解释道。

### 自然与人工视力结合
这种设计让患者能同时使用自然周边视力和新的人工中央视力，提升定向和移动能力。“患者同时看到人工视力和周边视力很重要，这样他们能融合并充分利用视力，”帕兰克尔说。

由于植入物是光伏的——仅依靠光线产生电流——它可无线运行，能安全放置在视网膜下。早期人工眼设备需外部电源和伸出眼外的电缆。

### 重获阅读能力
新试验纳入38名60岁以上患者，均因年龄相关性黄斑变性患有地图样萎缩，且至少一眼视力低于20/320。单眼植入芯片后4-5周，患者开始使用眼镜。部分患者可立即辨认图案，所有患者的视力在数月训练后均有提升。“可能需要数月训练才能达到最佳效果，这与人工耳蜗掌握人工听力所需时间相似，”帕兰克尔说。

32名完成一年试验的患者中，27人能阅读，26人视力有临床意义改善（标准视力表至少多读两行）。参与者视力平均提升5行，1人提升12行。他们在日常生活中使用该假体阅读书籍、食品标签和地铁标志。眼镜可调节对比度、亮度，放大达12倍。三分之二的患者对设备满意度为中到高。

19名患者出现副作用，包括高眼压、周边视网膜撕裂和视网膜下出血，均无生命危险，几乎均在两个月内消退。

### 未来展望
目前PRIMA设备仅提供黑白视觉，无中间色调，帕兰克尔正开发软件以实现全灰度范围。“患者愿望清单上，阅读排第一，人脸识别紧随其后，而人脸识别需要灰度，”他说。

他还在研发更高分辨率的芯片。分辨率受芯片像素大小限制，目前像素宽100微米，每片378个像素。已在大鼠中测试的新版本像素可能小至20微米，每片10000个像素。帕兰克尔还希望测试该设备对其他因感光细胞丧失导致的失明类型的效果。“这是芯片的首个版本，分辨率较低。下一代更小像素的芯片将有更高分辨率，并搭配更轻薄的眼镜，”他说。20微米像素的芯片或能让患者获得20/80视力，“借助电子变焦，可接近20/20。”

### 合作与资助
该研究由多国多机构研究者合作完成，包括德国波恩大学、法国罗斯柴尔德基金会医院、英国 Moorfields眼科医院等。研究获Science Corp.、英国国家卫生与护理研究院等资助。