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仿生眼:视网膜和视神经损伤患者的视力承诺

工程技术仿生眼:视网膜和视神经损伤患者的视力承诺

研究表明,“仿生眼”有望帮助许多部分或完全失明的患者恢复视力

人眼的结构非常复杂,我们如何看到东西是一个复杂的连续过程,在不到一毫秒的时间内发生。 任何光线首先穿过称为角膜的眼睛保护膜,然后进入晶状体。 我们眼睛中的这个可调节镜片然后弯曲光线,将其聚焦到 视网膜 – 覆盖眼球后部的组织膜。 视网膜中数以百万计的受体含有色素分子,当它们受到光触发电信息的照射时会改变形状,电信息通过 视力 神经。 因此,我们感知我们所看到的。 当这些组织中的任何一个——角膜和视网膜——或视神经无法正常工作时,我们的视力就会受到影响。 虽然视力问题可以通过眼科手术和配戴带矫正镜片的眼镜来矫正,但许多情况会导致失明,有时无法治愈。

“仿生眼”的发明

根据世界卫生组织的数据,全世界估计有 1.5 万人患有一种称为视网膜色素变性 (RP) 的不治之症。 它影响全世界大约 1 人中的 4,000 人,当视网膜中称为光感受器的感光细胞分解最终导致失明时,会导致视力逐渐丧失。 植入式视觉假肢被称为“仿生眼” [正式命名为 Argus® II 视网膜假体系统(“Argus II”)] 由南加州大学的 Mark Humayun 教授发明,可恢复完全或部分失明患者的功能性视力1,2 由于继承 视网膜的 退化性疾病。 Argus II 在安装在眼镜片上的小型摄像机上捕捉图像,将这些图像转换为电脉冲,然后将这些脉冲无线传输到植入视网膜表面的电极上。 因此,它绕过失效的视网膜细胞并刺激有活力的视网膜细胞 细胞 在盲人患者中,导致对大脑中光模式的感知。 然后患者学会解释这些视觉模式,从而重新获得一些有用的视力。 该系统由软件控制,随着研究人员继续开发新算法,该软件可以升级以获得更好的性能。

人类参与者的成功

继续他们的发现,制造商和营销商“仿生眼” Second Sight Medical Products, Inc.(“Second Sight”)3 已经表明,视网膜植入物的五年临床试验结果证明了该设备在改善因视网膜色素变性失明的人的视觉功能和生活质量方面的长期有效性、安全性和可靠性。 他们的研究由 Moorfields Eye Hospital NHS Foundation Trust 的 Lyndon da Cruz 教授领导,评估了临床试验中在美国和欧洲 30 个中心植入 Argus II 的 10 名受试者。 所有患者均因 RP 或类似疾病而失明(即,光感赤裸或更糟)。 结果通过改善患者的视觉功能证明了 Argus II 的整体安全性,并且这些改善持续了五年。 患者报告说,在使用 Argus II 后,他们与外界、家人和朋友重新建立了联系,并感受到了整体生活的积极变化。 这是一项非常了不起的研究,为因视网膜色素变性失明的患者提供了有希望的消息。

奇迹之眼的社会方面

Argus II 是第一款也是唯一一款 视网膜的 通过适当的研究证明植入物的安全性、长期可靠性和益处,从而在美国和欧洲获得批准。 自 2016 年底以来,已有超过 200 名患者接受了 Argus II 的失明治疗。 在患者首次被诊断出患有 RP 时,Argus II 的评估费用约为 16,000 美元,持续时间为 25 年。 在公共资助的医疗保健系统中(在许多发达国家),患者可以很容易地获得它。 这些费用也可以在健康保险范围内证明是合理的,特别是当病情逐渐发生时。 与此类患者的长期“护理”需求相比,高昂的费用可能无法起到威慑作用。 然而,如果我们考虑在低收入和中等收入国家使用这项技术,由于自费支付方案涉及的高成本,这种可能性似乎非常低。

仿生眼的未来:大脑链接

在人体成功测试后,Second Sight 现在包括对 Argus II 的可行性研究以及针对现有和未来 Argus II 患者的硬件和软件升级。 他们专注于开发先进的视觉假体 Orion™ I 视觉皮质假体4,针对几乎所有其他形式的单眼或双眼失明的患者。 这是 Argus II 的略微修改版本 仿生眼,包括一副配备相机和外部处理器的眼镜,但使用了 Argus II 99% 的技术。 与 Argus II 相比,Orion I 是一种绕过眼睛的神经刺激系统,而是在视觉皮层(处理视觉信息的大脑的一部分)表面放置了一组电极。 因此,在该区域传递电脉冲可能会告诉大脑感知光的模式。 这种无线设备最近被植入了一名 30 岁女性患者的视觉皮层,几项测试表明她能够感知光点,并且没有任何重大副作用。

Orion I 目前(2017 年底)已获准进行临床试验,并已获得美国 FDA 的有条件批准,可在两个地点仅对五名人类受试者进行测试4. Second Sight 目前正在对该设备进行进一步测试并在开始实际试用之前回答某些问题。 Orion I 的一个主要缺点是它需要比 Argus II 进行更多的侵入性手术,因为需要移除一小部分人类头骨以暴露将放置电极阵列的大脑区域。 这种脑电植入物有感染或脑部癫痫发作的风险,该公司只计划在 完全失明的受试者。

通过绕过眼睛,猎户座 I 可以成为其他类型的由损坏引起的失明的福音 视力 青光眼、癌症、糖尿病、损伤或外伤等多种原因导致神经受损。 Orion 我提议使用的技术将基本上取代眼睛和 视力 神经彻底治愈 失明. 该设备现已进入试验和批准的快速通道,被视为无法治愈或治疗的人的游戏规则改变者 失明 – 全世界有近 XNUMX 万人失明但不适合使用 Argus II。

Second Sight 估计,全球约有 400,000 名视网膜色素变性患者有资格使用其当前的设备 Argus II。 尽管约有 6 万人因其他原因失明,例如 癌症, 糖尿病、青光眼或外伤可以假设使用 Orion I 代替。 此外,与阿格斯 II 相比,猎户座 I 可能提供更好的视野。 这些是了解这种大脑植入物的第一步,因为与普通人相比,它在医学上具有挑战性。 视网膜的 因为大脑的视觉皮层比眼睛复杂得多。 该设备将需要通过大脑进行更多侵入性手术,使患者更容易感染或癫痫发作。 由于所有这些方面,Orion I 还可能需要监管机构的更多批准。

***

{您可以通过单击下面引用来源列表中给出的 DOI 链接来阅读原始研究论文}

来源(S)

1. 艾伦 C 等人。 2015. 视网膜前假体恢复盲人视力的长期结果。 眼科。 122(8)。 https://doi.org/10.1016/j.ophtha.2015.04.032

2. 达克鲁兹 L 等。 2016. 阿格斯 II 研究组。 Argus II 视网膜假体系统临床试验的五年安全性和性能结果。 眼科。 123(10)。 https://doi.org/10.1016/j.ophtha.2016.06.049

3. Second Sight Medical Products, Inc.: www.secondsight.com [5 年 2018 月 XNUMX 日访问]。

4. 美国国家医学图书馆。 2017. Orion 视觉皮层假体系统的早期可行性研究。 https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT03344848 [9 年 2018 月 XNUMX 日访问]。

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