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视网膜假体专用集成电路研究进展
近些年来,人工视网膜假体的研究成为视觉修复领域的一个热点.文中根据不同的视网膜假体实现方案,概括介绍了视网膜假体专用集成电路的主要种类及实现方法;分析比较了视网膜上假体和视网膜下假体两种实现方式的优缺点.重点论述了视网膜假体专用集成电路中能量和数据收发、全局数字控制器以及神经驱动阵列等模块的基本原理及研究进展.后讨论了视网膜假体专用集成电路设计上所面临的一些挑战及关注问题的展望.
关键词： 视网膜假体 专用集成电路(ASIC) 神经刺激 植入式芯片 仿生系统 -
视网膜假体的研究进展
目前视网膜假体是所有视觉假体中研究成熟、广泛的一种,其研究目标是帮助失明患者恢复有用视力,尤其针对因视网膜色素变性和年龄相关性黄斑变性等致视力丧失者.依电刺激部位不同,视网膜假体分为视网膜上假体和视网膜下假体.前者通过玻璃体手术将微电极植入并固定于视网膜上;后者通过巩膜途径或玻璃体途径将微电极置于视网膜神经上皮层和视网膜色素上皮层之间.近年来对视网膜上假体的阵列电极、刺激电流等进行了改进;对视网膜下假体的芯片、供能方式等做了改进.有望为不可逆盲者提供帮助.
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视网膜假体的研究现况
经过生物技术、材料科学的发展及对视功能和视网膜神经科学的研究,目前主要有两种视网膜假体用于临床,分别是Argus?II和alpha-IMS.视网膜假体主要通过获取图像、图像转化、内层视网膜产生激动的途径来部分重建外层视网膜的功能,使视觉信息通过视神经传递到视皮质,达到视觉重建的目的.
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视网膜色素变性的诊断及治疗新策略
视网膜色素变性(RP)是一组遗传性视网膜疾病,其特征是视杆细胞变性,进而视锥细胞受累,所有感光细胞变性,致严重的视觉功能障碍,终双眼失明.本文在简述RP概况的基础上,重点评述RP的基因检测及相关新型治疗策略,包括基因治疗、细胞移植和视网膜假体,为后续视网膜色素变性相关的诊断、治疗和研究提供依据.
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基于MEMS技术的高密度视网膜假体微电极阵列的研制
提出了一种基于MEMS技术设计和制作应用于视网膜假体的柔性神经微电极阵列的工艺流程，引入离子束刻蚀的工艺大幅度减小了导线和线间的宽度，在单层聚合物上制作了高密度的微电极阵列（120通道，10×12阵列）。对实际制得的微电极阵列测试表明，其在1 kHz频率的电脉冲刺激下阻抗均值为16 kΩ±2 kΩ，相位差均值为-85o±3o，达到了预期设计目标。
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视觉假体的发展与面临的挑战
主要介绍了视觉假体的发展国内外的研究现状以及目前所面临的问题.
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视觉假体的研究进展
视觉是人类认识世界的重要途径之一.失明不但给患者带来巨大的痛苦和严重的生活障碍,还给家庭和社会带来沉重的负担.视觉假体是通过植入体内的微电极阵列直接刺激视觉通路上完好的部分,帮助盲人恢复部分视觉感知的电子设备.近年来视觉假体发展迅速,取得了从概念到临床应用的卓越成果.本文介绍了视觉假体的发展历程,根据刺激电极在视觉通路上的植入部位对视觉假体进行了分类说明,并对视觉假体近年来临床试验的结果及目前能实现的功能进行了总结.
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基于二氯代环二聚体的微电极阵列芯片兔眼脉络膜上腔植入术的实验研究
目的 探讨基于二氯代环二聚体的微电极阵列(microelectrode array,MEA)芯片兔眼脉络膜上腔植入的手术方法及并发症和该芯片的组织相容性.方法 12只健康成年青紫兰兔,左眼为术眼,右眼为对照眼,于鼻下方角膜缘后6.0 mm处切开巩膜,暴露脉络膜,将MEA芯片放置于兔眼脉络膜上腔,术后3 d、14 d、1个月时用裂隙灯显微镜观察眼前节情况,用间接检眼镜观察玻璃体、视网膜及芯片情况,用OCT进行眼底扫描及眼底照相.结果 12眼均成功植入MEA芯片,其中1眼发生脉络膜、视网膜破裂,缝合切口后在另一眼植入芯片;5眼在术中发生脉络膜出血,待出血停止后再切除血块继续手术;2眼发生芯片前端折叠,取出芯片展平后重新植入.术后眼底检查、OCT检查及组织病理学检查发现芯片位置稳定,未见明显的视网膜、脉络膜损伤.结论 兔眼脉络膜上腔MEA芯片植入术是一种安全有效的MEA芯片植入方式,二氟代环二聚体MEA芯片组织相容性良好.
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视网膜假体改良技术及临床应用研究进展
视觉假体是一种能帮助盲人恢复部分视觉的新科技产物.按其植入部位的不同可分为视皮层假体、视神经假体和视网膜假体.对于视网膜假体,人们己开展了大量的动物实验和临床应用研究,其临床效果得到肯定.但在刺激参数、生物相容性、长期稳定性以及临床应用等方面仍存在许多缺陷和局限性.现就近年来视网膜假体改良技术及临床应用的研究加以综述.
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Argus Ⅱ人工视网膜系统研究进展
Argus Ⅱ人工视网膜植入系统是首例经美国FDA和欧洲CE批准临床应用的视网膜植入设备,临床用于外层视网膜致盲患者的功能视觉恢复,是目前广泛应用的人工视觉植入系统.Argus Ⅱ系统的工作原理是通过摄像机捕捉图像,转化为特定频率的电信号,传输至位于视网膜前的电极芯片,直接刺激内层视网膜形成视觉,从而取代了光受体细胞的功能.植入Argus Ⅱ系统的患者辨认视觉、靶向定位、运动识别和导航能力均有显著提高,少数会发生由植入设备或手术引起的结膜糜烂、低眼压和无菌性眼内炎等不良事件,但均可通过医疗干预缓解.Argus Ⅱ系统未来的发展不仅包括图像处理软件的升级和电极芯片等硬件系统的完善,视网膜视觉信号传输处理机制的研究突破更会助力其发展.本文就Argus Ⅱ人工视网膜系统的生理基础、工作原理、疗效评估和未来的发展趋势进行综述.
关键词： 视觉假体 微电极 视网膜假体 Argus Ⅱ人工视网膜系统 -
视觉假体及神经微电极的研究进展
借助视觉假体有望使某些难治的视网膜病变,如年龄相关性黄斑变性(AMD)和原发性视网膜色素变性(RP)患者恢复部分视力.神经微电极是视觉假体系统中的重要部件,具有对神经进行电刺激并记录神经信号的重要作用.随着微电子技术、医疗技术、生物技术及材料加工技术的不断发展,许多新型材料和微加工工艺被逐渐应用于神经微电极的研制,从而为视觉假体提供更好的脑-机接口组件.对近年来视觉假体和神经微电极的研究现状和发展趋势进行综述,以更好地理解视觉恢复的机制,不断优化视觉假体系统的功能.
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基于LabVIEW的多通道柔性薄膜微电极阵列阻抗自动测试分析系统
目的:构建、设计多通道柔性薄膜微电极阵列阻抗自动测试分析系统,并在该系统下对视网膜柔性薄膜微电极阵列进行阻抗测试分析与性能评估.方法:通过分析电极-电解液界面电化学理论、阻抗模型及三电极测试原理,构建系统的硬件平台,并基于LabVIEW开发阻抗测试系统软件平台.结果:系统能自动完成微电极阵列的阻抗测试、数据处理与分析.视网膜柔性薄膜微电极阻抗幅值与相位随频率变化而减小,在1 kHz下阻抗幅值为:22.8 kΩ ±2.9 kΩ.结论:多通道柔性薄膜微电极阵列阻抗自动测试分析系统具有高效、快捷简便、高精度、数据自动处理分析与存档等优良特性.视网膜柔性薄膜微电极阵列的阻抗性能符合神经电极的设计要求.
