经过数十年的反复试验,斯坦福医学院的科学家们为盲人患者带来了医学上罕见的奇迹——重见光明的机会。
他们的无线 PRIMA 植入物,描述本周《新英格兰医学杂志》刊登的一篇文章,利用不可见光和米粒大小的芯片,帮助患有晚期黄斑变性的人们恢复阅读视力。
PRIMA 系统由斯坦福大学物理学家和生物医学工程师 Daniel Palanker 领导,将视网膜下光伏植入物与增强现实眼镜配对,将图像直接投射到视网膜上,绕过受损的光感受器。
“这不是矫正视力,而是帮助盲人恢复视力,”帕兰克告诉解密。
该临床试验由匹兹堡大学医学院的 José-Alain Sahel 共同领导,合作者来自一个国际联盟,包括斯坦福大学、索邦大学、伦敦大学学院、伊拉斯姆斯大学医学中心、波恩大学和波尔多大学医院。
PRIMA 系统如何运作
这系统这项技术将微型植入物与为其供电的眼镜相结合,微型植入物可以替代丢失的光感受器。眼镜捕捉视觉场景,并通过不可见的红外光将其投射出来,植入物将红外光转换成激活视网膜细胞的电信号。
“每个像素就像一块小型太阳能电池板,将光转化为电流,”帕兰克解释道。
这种基于光的方法允许植入物在没有电缆或外部电源的情况下运行,利用眼睛的自然透明度和存活的神经元。
帕兰克在参加一次假肢会议后萌生了这个想法,当时大多数设计仍然依赖于金属丝。
“我看到其他团队尝试用有线植入物来实现这一点,我认为这是错误的,因为眼睛是一个透明的器官——我们可以通过光来传递能量和信息,”他说。
不像脑机接口PRIMA 绕过眼睛,直接解码来自大脑皮层的信号,在眼睛现有的电路中工作。每个像素将光转换成电脉冲,并通过视神经传输到大脑的视觉皮层。
这使得PRIMA的侵入性远低于皮质接口。帕兰克表示,该系统采用与自然视觉相同的生物线路,让患者在视觉信息到达大脑后能够正常处理。
从创意到人体试验
Palanker 于 2004 年开始开发 PRIMA。
“2013年,我们在动物身上获得了良好的临床前数据。随后,法国成立了一家名为Pixium Vision的公司,将我们的植入物商业化,供人类使用,”他说。
人体试验于2018年启动,对欧洲17家医院的38名患者进行了为期五年的随访。所有参与者年龄均超过60岁,且患有地图样萎缩(一种晚期黄斑变性)。
Palanker 的团队正在开发 PRIMA 的更高分辨率版本,其像素尺寸缩小了五倍,可以显著提高视觉清晰度。他们还计划针对其他视网膜疾病(例如 Stargardt 病和视网膜色素变性)进行试验。
虽然目前的植入物只能恢复黑白视觉,但未来的版本可以带来彩色和更精细的细节——使该技术更接近模仿自然视觉。
对于失去阅读、驾驶或识别亲人能力的患者来说,这种进步代表着医学很少能提供的东西:恢复失去的感觉。
“病人,当你能再次阅读、玩牌和填字游戏时,你的社交联系就会恢复,”帕兰克说。“这非常令人感动。”