安装义眼能否让小斌斌重见光明?专家解读电子仿生眼
2013-12-04 09:26:00   来源:科技日报
内容摘要
据介绍,由于外伤、发育迟缓及一些疾病导致病人不得不摘除眼球,眼眶处没有填充物时,很容易导致眼眶、眼睑组织萎缩、塌陷,因此医生一般会采取义眼植入来补救患者的面部缺陷。由此可见,义眼只是起到美观的作用,小斌斌如何“看见”仍是个问题。专家表示,“就现有条件,如果真想让小斌斌‘重见’光明,也许可以试一试触觉导盲。”

电子仿生眼:技术不成熟仅适于部分人群 科技世界网日前,深圳希玛林顺潮眼科医院举行媒体见面会,曾广受各界关注的山西被挖眼男孩小斌斌的主治医生林顺潮说,小斌斌现已佩戴了为其度身订制的义眼片,目前他的康复状态良好。其家人觉得义眼片效果很好,眼睛看上去跟以前差不多。

林顺潮说,如果小斌斌康复良好就可以出院,但还要为他佩戴电子导盲仪,利用其中的摄影机将影像化为黑、白像素,协助他重组眼前事物的形状、大小、方位及动态。

什么是义眼和义眼片,小斌斌装了义眼之后为什么还要装义眼片,安装义眼和义眼片有什么作用?电子导盲仪的工作原理是什么,能否助小斌斌重见光明?

 

义眼包括义眼台和义眼片

可缓解眼部组织萎缩起到美容作用

义眼和义眼片究竟有什么区别,这恐怕不是一般民众能够说清楚的。北京某专门眼科医院的一位医生表示:“义眼和义眼片是一个东西,都起到美容的作用。”既然是同一个东西,为什么小斌斌装了义眼之后还要再装义眼片呢?

“义眼的概念更广泛,从专业上讲,它包括义眼台和义眼片。”窦宏亮说,小斌斌第一次做的手术应该是安装义眼台,义眼台安装完之后,才能装义眼片。

此前,不少人对小斌斌要植入义眼的手术表示疑问,网上甚至存在一种声音:若只是一种装饰,为何还要让孩子受手术之苦?

对此,北京大学第三医院眼科主任医师窦宏亮表示,由于外伤、发育迟缓及一些疾病导致病人不得不摘除眼球,眼眶处没有填充物时,很容易导致眼眶、眼睑组织进一步萎缩、塌陷,因此医生一般会采取义眼植入的方式,补救患者的面部缺陷。这好比一个柔软的袋子,如果里面不装东西,肯定撑不起来。义眼台其实就是一种替代植入体,放进眼眶这个“袋子”中起到支撑作用,使“袋子”不会变形。

“上世纪90年代,义眼台经常用珊瑚做材料,也使用过玻璃、金属、塑料等,目前最流行的义眼台是由羟基磷灰石制成。”窦宏亮认为,羟基磷灰石之所以会备受青睐,是因为如今义眼台的植入并不只是简单地将它放进眼眶里,还要将其与眼肌缝合或包裹。

“羟基磷灰石这种材料是一种多孔微结构,这些小孔可使血管及增生的组织深入,使之成为患者自体的一部分,使义眼台在植入后并不受身体排斥,会像正常人的眼球一样转动。达到这种程度才算是义眼台植入成功。”窦宏亮说。

义眼片就安装在义眼台上。但是 “不是所有义眼片都一定要装载在义眼台上,对于一些眼球萎缩程度轻微的病患,是可以直接带上义眼片的,也能起到修复容貌、填充眼眶的作用。”窦宏亮介绍,“小斌斌义眼片的使用跟隐形眼镜差不多,只是要随着其年龄的增长,眼部大小的变化而更换。”

 

电子仿生眼技术不成熟

电子仿生眼:技术不成熟仅适于部分人群 科技世界网仅适于视网膜光信号传输能力丧失者

由此可见,义眼只是起到美观的作用,小斌斌如何“看见”仍是个问题。

其实,就在惨案发生后不久,林顺潮曾提出给小斌斌安装电子仿生眼,利用最新的科学技术帮助孩子再次“看见”。就在人们为此欢呼雀跃的同时,质疑声也一浪高过一浪,电子仿生眼技术真的已经达到如此先进的地步了吗?

窦宏亮介绍,电子仿生眼技术也叫电子视觉假体,包括摄像头、视频处理器、发射器、接收器、微芯片等组成部分,它适用于那些丧失视网膜光信号传输能力的人。

其中微芯片是连接神经系统的,也是技术的核心部分。至于其工作原理,窦宏亮解释说,电子仿生眼技术主要是通过在视觉通路的神经组织上植入一个微电极阵列,将采集到的外界视觉信息转换成视觉神经组织的电刺激信息,从而在大脑视觉中枢上产生光幻视,让盲人获得光感,重建视觉。

“根据微芯片植入位置不同,电子仿生眼分为两类:一种是在视网膜处植入芯片,另一种是在大脑枕叶视中枢位置植入芯片。”窦宏亮说,在视网膜处植入芯片的技术,对视细胞受到损伤但视网膜神经节细胞完好的患者有用,这意味着,患者必须有从视网膜到大脑的视神经细胞及一些完整的视网膜细胞,像视网膜色素变性或老年黄斑变性等病的患者,就可以采用这样的技术,但也只能恢复一部分视力,如光感、轮廓等;而在大脑枕叶视中枢位置植入芯片还没有临床的案例。

林顺潮也表示,在大脑枕叶视中枢位置植入芯片是最理想的,但是这项技术还不够成熟,而且放置这些装置需要在脑内进行手术,存在感染及其他风险。目前医学家们正在积极研究,距离这种技术成熟完善或许还需要5到10年的时间。

 

触觉导盲作用有限尚可一试

电极刺激感知线条视觉经验重塑画面

“就现有条件,如果真想让小斌斌‘重见’光明,也许可以试一试触觉导盲。”窦宏亮说。

他解释说,触觉导盲就是现在人们经常提起的前额导盲仪和舌头导盲仪,通过电极的刺激,失明者能感觉到眼前物体的线条和轮廓,但必须依靠以前的视觉经验来丰富这些线条的“血肉”,让它们变得栩栩如生起来。也就是说,如果使用者之前从来没有看见过,这类设备对他来说就无法起到任何作用。

前额导盲仪利用微摄像头拍摄失明者前方信息,拍摄到的影像信息被传送到微电脑里。微电脑先将影像轮廓线条数据化,然后把这些数据转换为电子脉冲信号,脉冲信号会从使用者前额部位装载的数百个电极处输出。使用者通过前额的触觉感知这些输出信号,进而在大脑中形成对物体轮廓线条的认知。如同使用手指触摸点字阅读一样,使用者可以通过前额感知电子信号所传达的物体的位置、动作、形状,来想象眼前空间的具体情况。

前额导盲仪由日本一家公司在2005年研发。实际上,其发明者也毫不讳言这种设备的局限。它携带的摄像头要在光线充足的地方才能捕捉到影像,因此在光线很暗的房间或夜晚街灯不够明亮的道路上无法使用。夏天炎热的天气里,前额出汗时,脉冲信号的刺激会变弱,甚至没有,只有将汗水擦干才能使用。因此,前额导盲仪并不适合需要剧烈运动的失明者。

电子仿生眼:技术不成熟仅适于部分人群 科技世界网舌头导盲仪则是通过一个安装在太阳镜上的微型摄像头拍摄使用者眼前的影像,影像信息传递到一个手动控制器上,控制器先把这些信息转变为低像素的黑白灰画面,再转换为对应的电子脉冲信号。此时,“再造画面”的脉冲信号通过电极传感器刺激舌头,脉冲强度根据影像黑白两色决定——白色会有强烈脉冲信号,黑色则没有脉冲信号。电极传感器约有400个触头,脉冲信号刺激舌头并通过神经传递至大脑,大脑的“视觉区域”会帮助还原画面中影像的轮廓。这样,失明人士就可以通过舌头感觉到不同的电脉冲刺激,“看”到一些东西。

不过,对舌头导盲仪能起到的作用,有专家质疑说,如果使用者在走动时,可能会影响舌头触觉的感知功能,因此在日常生活中尚难以应用。

“就目前技术而言,这些设备只能帮助失明者看到模糊的物体轮廓;他们‘看’到的世界是一片黑白,没有色彩。而且使用这些设备还要经过长期的适应性锻炼,短时间内还无法引入国内。” 窦宏亮说。

 

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电子仿生眼研发历程

第一代 让病人恢复明暗视觉

2002年,第一代电子仿生眼的视网膜植入装置只集成了16个电极。也就是说,植入了这种人工眼的6名自愿者只能看到16像素的明暗色块,这会让病人恢复明暗视觉。

第二代 让人看到光明、分辨基本形状

2009年7月中旬,第二代电子眼获得美国食品与药品监督管理局的认可进入临床试验。

二代产品拥有60个电极,植入这种人工仿生眼的患者可以看到60像素的图案,它除了能帮助使用者看到明暗外,还能让他们分辨物体基本形状。

第三代 正在试验,有望辨认亲人面部特征

目前,拥有200多个像素的第三代产品正在进行试验,别小看了这不起眼的200像素,如果它能顺利推广,将能让至少2000万盲人重新拥有辨认亲人面部特征的能力。但从实验室进入临床应用,保守估计起码还要5到10年。