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視覺假體

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視覺假體(英文:visual prosthesis,或vision prosthesis)是一種植入式醫用電子設備,其功能是在一定程度上恢復重度失明病人的視覺

工作原理

視覺假體技術屬於功能電刺激的一種。它利用大多數盲人往往只有視覺通路的一部分發生病變,而其餘部分神經組織的結構和功能尚完好的特點,對視覺通路的完好部位施加特定的人工電刺激,來興奮神經細胞,模擬自然光刺激的效果,使盲人產生視覺感受。

視覺假體系統包括一個位於病人體外的視頻採集設備(通常為小型攝像機),視頻處理模塊,電刺激編碼模塊和植入到視覺通路特定部位的(參見分類)多電極陣列(Multielectrode array)。視覺假體的工作原理與人工耳蝸相似。由視頻採集設備採集到的實時視頻圖像經過處理,轉化為驅動多電極陣列的信號。多電極陣列對視覺神經組織施加一定幅度波形頻率電流刺激,興奮視覺神經元,從而使病人產生視覺感受。

單個電極的定點電刺激所產生的視覺感受叫做光幻視(Phosphene)。據病人描述,光幻視是點狀或其他簡單形狀的小光斑,亮度、顏色、大小等由於電刺激參數等因素的影響而變化。所以視覺假體所產生的視覺感受是由一系列類孤立的光點所組成的像素化的圖像。

分類

視覺假體按照植入部位的不同,大致可以分為視網膜植入物(retinal implant),視神經植入物(optic nerve implant),和視皮層植入物(visual cortical implant)。其中視網膜植入物又可以分為視網膜上植入物(epi-retinal implant),和視網膜下植入物(sub-retinal implant)。前者的植入部位在視網膜神經節細胞層與玻璃體之間,後者的植入部位在視網膜色素上皮層光感受細胞層之間。

主要適用病症

等其它一些眼球、視網膜、視神經和視覺皮層病變與損傷,以及先天性失明

研究與開發的現狀

雖然已經有一些組織(例如葡萄牙的Dobelle研究所)聲稱成功研製出了具有臨床價值的視覺假體,但是總體來說,視覺假體仍然處在研究和開發的初級階段。目前的研究工作從多電極陣列的改進、電極與神經組織的相互作用、視覺假體的動物模型和動物實驗、視覺假體的心理物理學、相關的視頻與圖像處理等方面展開。

目前全世界範圍內已經接受植入的病人較之佩戴人工耳蝸的病人要少得多,最近美國食品藥品監督局(FDA)批准阿格斯視網膜假體臨床應用。

參看

參考文獻

  1. Dobelle, W.H. (2000) Artificial vision for the blind by connecting a television camera to the visual cortex. ASAIO Journal, 46(1):3-9.
  2. Norman, R.A., E.M. Maynard, P.J. Rousche, D.J. Warren (1999). A neural interface for cortical vision prosthesis. Vision Research, 39:2577-2587.頁面存檔備份,存於網際網路檔案館
  3. Humayun, M.S., E. de Juan Jr., G. Dagnelie, R.J. Greenberg, R.H. Propst and D.H. Phillips (1996). Visual perception elicited by electrical stimulation of retina in blind humans, Arch. Ophthalmol., 114(1):2577-2587.頁面存檔備份,存於網際網路檔案館

外部連結