关于植入慢性微电子人工视网膜假体的失明实验者的视觉的研究课件

Visual perception in a blind subject with a chronic microelectronic retinal prosthesis 关于植入慢性微电子人工视网膜假体的 失明实验者的视觉的研究 论文检索过程 被引频次 影响因子 摘要 Abstract A retinal prosthesis was permanently implanted in the eye of a completely blind test subject. This report details the results from the first 10 weeks of testing with the implant subject. The implanted device included an extraocular case to hold electronics, an intraocular electrode array (platinum disks, 4 4 arrangement) designed to interface with the retina, and a cable to connect the electronics case to the electrode array. The subject was able to see perceptions of light (spots) on all 16 electrodes of the array. In addition, the subject was able to use a camera to detect the presence or absence of ambient light, to detect motion, and to recognize simple shapes 摘要 已经有将视网膜假体永久植入已完全失明的测试对象 的眼睛内的实例。这份报告中详述了接受植入测试的实验 者的前10周的测试结果。植入包括一个用来容纳电子的眼 外装置，一个用来接合视网膜的电极阵列（铂盘，44排 列），以及用来连接前面两部分的电线。测试者能够在全 部的16个电极阵列处感知到光线。此外，测试者能够用照 相机来侦测周围光线的存在或缺失，检测运动并且辨认出 简单的形状。 内容简介 由于视网膜功能的退化（例如，视网膜色素病变（RP）或年龄相 关性视网膜退化（AMD），数以百万计的人丧失了视力。植入视网 膜假体通过直接电刺激视网膜神经元使视力部分恢复。 通过形态测量学对因为RP或AMD所导致的光感受器几乎完全消失 的情况进行分析后得出结论，多达90的内在视网膜神经元组织仍保 持完整。在测试中，电刺激实验装置暂时性的安装在了视网膜上，失 明的测试对象表明在相对应的电刺激的时间和地点会有视觉感知。几 个研究小组已经从电刺激视网膜神经元到外科植入方法对视网膜假体 做了多方面的研究。取决于用于电刺激的电极阵列的位置的两种截然 不同的视网膜假体的努力已经成为现实。 第一个方法，电极位于视网膜神经元细胞；第二种方法，电极位 于视网膜和视网膜色素上皮细胞之间。这两种方法各有优劣。 用于这项研究的设备包含一个定位于视网膜表面的16电极刺激阵 列，一个位于眼睛外部的用于产生电刺激脉冲的植入电子和一个用于 图像采集、加工、无线通信的外部系统。在此，我们对我们的一位患 有色素性视网膜炎的试验者进行的第一次人工视网膜植入得出相应的 报告。 图1 示意图显示了视网膜假体的 概念。 （A）玻璃框架上的摄像机; （B）无线发射器; （C）眼外电子元件（接收器 ）（D）眼内植入体（电极阵 列） 图2 (A)手术2周后拍摄的照片显示视网膜 上的电极位置 (黑箭头表示色素变化 的相关的点)。 (B)示意图显示试验者视野上形成的视 点位置。这些视点是从试验者的视野 上得到的(即试验者所看到的)。一般 来说,电极的方位对应于诱导认知相接 的所在地。这张图已经针对正确的水 平定向。并不是所有的电极都包括在 内，因为在那个时候阈值电流引发的 电极反应相对较高。 图3。图形显示手术后2.5个月测试得到的所有的16个电极的 阈值电流 (范围,平均)。临床单位相关的微安对数,例如，100 CU=14 A, 150 CU=77 A, 200 CU=400 A。 图4 (A)电极的阈值电流图，用 来测量第一天的刺激的反 应(手术后1周)。 (B)手术后2.5个月的电极 的阈值电流图。网格上的 每一个交点处对应于一个 电极位置。位置1，网格 上1对应与中央最接近的 电极。 临床单位相关的微安对数 ，例如，100 CU=14 A, 150 CU=77 A, 200 CU=400 A。 图5。图形显示所有16个电极在21/2个月的测试中的阻抗(范围,平均)。 形式多数结结果为圆为圆 形光点，少数为为黑色圆环圆环 包围围的光亮中 心 大小光点的大小在1-1/4火柴头之间变化 位置知觉对象的位置大体上与激活的刺激电极相对应 范围120 arc min (2) 或者 20/2400 亮度测试电 极有10个等级的亮度 颜色多数时候为黄色和白色，有时为橙红色和蓝色 持续时间大多数视觉感知同电刺激的持续时间 相对应（约0.1s ） 表1 视觉感知 实验类实验类 型实验实验 描述正确结结果概率试验试验 数量结结果 垂直方向电极 移动 上和下50210/12，12/12 水平方向电极 移动 左和右5036/8，8/8，8/8 一组电极的 激活顺序 上下和下上5017/8 左右和右左5018/8 上下，下上， 左右，右左 2526/8 摄像机测试手电筒开与关50110/10 漆黑房间闪 光的移动方向 N/A310/10，10/10， 10/10 黑盒子的移动 方向 5014/5 表2 实验结果 图6。电动诱发反应记录了八个并 行的刺激电极:M1，M5，L3，L7 ，M2，M6，L4，L8的阈值。本 图显示了较短的延迟和视觉诱发 反应(VEPs)相对于N1与P1的鲜 明的反应的对比。N1-P1振幅是 4.29 V， N1与P1的脉冲是23.2 和52ms。 VEPs没有被任何一只 眼睛记录。尽管在刺激中只有一 半的电极被激活，这些电极只占 有视网膜直属的阵列上一