外层视网膜变性疾病是发达国家患病人数和致盲率最高的眼病，在发展中国家的发病人数也仅次于白内障而成为严重影响人们健康生活的疾病。最常见的此类疾病主要有视网膜色素变性（Retinitis Pigmentosa,RP）和老年性黄斑变性（Age-related Macular Degeneration,AMD）。RP是一类导致光感受器丧失的遗传缺陷的统称，发病率约为1/3500，患者多为青年；AMD则是严重的致盲疾病，全球每年约有50万人因AMD致盲，其中50岁以上人群的患病率较高。目前对这两种疾病传统药物治疗仅能减缓病程，若采用视网膜色素上皮细胞移植等方法也存在免疫排斥等问题，所以至今为止还没有有效的治疗方法。


研究发现，在这些疾病中，虽然将光信号转化为电信号的视网膜光感受细胞层退化了，但是位于其后的水平细胞、双极细胞和神经节细胞等在一定程度上还是功能完好的。如果旁路掉光感受细胞，利用植入的假体将外部视觉信号转化为电信号直接刺激内部的视网膜，使患者产生光幻视，便可以达到一定程度的视觉恢复。这就是采用视网膜视觉假体治疗该类眼疾的基本原理。


上世纪七十年代初，Machemer等人发展了现代视网膜外科手术，使眼内植入视网膜电刺激装置获得了基本的手术条件支持。1977年，Dawson和Radtke第一次应用这项技术在猫的眼内进行了视网膜上多电极阵列的植入实验。由于当时的技术水平限制，直至九十年代初期，假体植入的实验才得以继续。近年来，微机电系统（Micro Electromechanical System,MEMS）技术的迅猛发展，使视网膜假体研究中的许多关键的技术取得了突破性进展，包括电极制作成本的降低、生物相容性的提高和结构的微型化等。


视网膜视觉假体根据植入的位置不同，又分为视网膜上视觉假体和视网膜下视觉假体。其中，前者是将刺激电极植入到神经节细胞与玻璃体腔之间，而后者是将刺激电极植入到视网膜外层和视网膜色素细胞层之间，见图1所示。


视网膜上视觉假体


早期的动物实验证明，视网膜上电极刺激可以产生神经反应，于是使用手持式电极的即时实验开始在人体内进行。结果表明，被试者通过视网膜电刺激能够感知到光幻视，还能够探测运动物体、辨别形状，获得粗略的形态视觉[3]。国际上许多科研机构都加入到视网膜上假体的研究行列。

图1视网膜上和视网膜下假体植入位置的示意图


第一个在人体内进行长期实验的是Humayun小组，该实验由美国FDA批准，始于2002年2月。植入的刺激阵列由16个圆形的铂（Pt）电极以4×4的形式组成，每个电极的直径为520μm，电极间隙为200μm；阵列通过一个固定钉插入巩膜附着于视网膜上。接受电极植入的6名RP患者不仅能够辨别物体的运动方向，而且可以区别不同位置的电极产生的光幻视。该小组的ArgusTMⅡ代假体电极数上升为60个，于2007年初进入为期3年的第一阶段长期人体实验，已从最初的18名患者的实验中得到了良好的反馈结果，包括完成简单的视觉任务。现正在继续招募新的被试者。


Eckmiller小组的长期临床实验于2003年开始，被试为20名RP患者。假体Intelligent Retinal Implant SystemTM植入眼球内的部分为49个铂电极阵列，衬底为聚酰亚胺（polyimide,PI）。其中的19名被试者在电极激活后获得了视觉感知，植入的假体没有引起并发症等副作用。在EPI-RET研究小组的临床实验中，6名被试均为失明多年的RP患者，假体植入持续4周，结果表明所有被试者都能在电刺激后感知到单个点和弧线的光幻视，并且所需的电流阈值在一个非常低的范围内，为长期植入性带来了希望。