外層視網膜變性疾病是發達國家患病人數和致盲率最高的眼病，在發展中國家的發病人數也僅次于白內障而成為嚴重影響人們健康生活的疾病。最常見的此類疾病主要有視網膜色素變性（Retinitis Pigmentosa,RP）和老年性黃斑變性（Age-related Macular Degeneration,AMD）。RP是一類導致光感受器喪失的遺傳缺陷的統稱，發病率約為1/3500，患者多為青年；AMD則是嚴重的致盲疾病，全球每年約有50萬人因AMD致盲，其中50歲以上人群的患病率較高。目前對這兩種疾病傳統藥物治療僅能減緩病程，若采用視網膜色素上皮細胞移植等方法也存在免疫排斥等問題，所以至今為止還沒有有效的治療方法。


研究發現，在這些疾病中，雖然將光信號轉化為電信號的視網膜光感受細胞層退化了，但是位于其后的水平細胞、雙極細胞和神經節細胞等在一定程度上還是功能完好的。如果旁路掉光感受細胞，利用植入的假體將外部視覺信號轉化為電信號直接刺激內部的視網膜，使患者產生光幻視，便可以達到一定程度的視覺恢復。這就是采用視網膜視覺假體治療該類眼疾的基本原理。


上世紀七十年代初，Machemer等人發展了現代視網膜外科手術，使眼內植入視網膜電刺激裝置獲得了基本的手術條件支持。1977年，Dawson和Radtke第一次應用這項技術在貓的眼內進行了視網膜上多電極陣列的植入實驗。由于當時的技術水平限制，直至九十年代初期，假體植入的實驗才得以繼續。近年來，微機電系統（Micro Electromechanical System,MEMS）技術的迅猛發展，使視網膜假體研究中的許多關鍵的技術取得了突破性進展，包括電極制作成本的降低、生物相容性的提高和結構的微型化等。


視網膜視覺假體根據植入的位置不同，又分為視網膜上視覺假體和視網膜下視覺假體。其中，前者是將刺激電極植入到神經節細胞與玻璃體腔之間，而后者是將刺激電極植入到視網膜外層和視網膜色素細胞層之間，見圖1所示。


視網膜上視覺假體


早期的動物實驗證明，視網膜上電極刺激可以產生神經反應，于是使用手持式電極的即時實驗開始在人體內進行。結果表明，被試者通過視網膜電刺激能夠感知到光幻視，還能夠探測運動物體、辨別形狀，獲得粗略的形態視覺[3]。國際上許多科研機構都加入到視網膜上假體的研究行列。

圖1視網膜上和視網膜下假體植入位置的示意圖


第一個在人體內進行長期實驗的是Humayun小組，該實驗由美國FDA批準，始于2002年2月。植入的刺激陣列由16個圓形的鉑（Pt）電極以4×4的形式組成，每個電極的直徑為520μm，電極間隙為200μm；陣列通過一個固定釘插入鞏膜附著于視網膜上。接受電極植入的6名RP患者不僅能夠辨別物體的運動方向，而且可以區別不同位置的電極產生的光幻視。該小組的ArgusTMⅡ代假體電極數上升為60個，于2007年初進入為期3年的第一階段長期人體實驗，已從最初的18名患者的實驗中得到了良好的反饋結果，包括完成簡單的視覺任務?，F正在繼續招募新的被試者。


Eckmiller小組的長期臨床實驗于2003年開始，被試為20名RP患者。假體Intelligent Retinal Implant SystemTM植入眼球內的部分為49個鉑電極陣列，襯底為聚酰亞胺（polyimide,PI）。其中的19名被試者在電極激活后獲得了視覺感知，植入的假體沒有引起并發癥等副作用。在EPI-RET研究小組的臨床實驗中，6名被試均為失明多年的RP患者，假體植入持續4周，結果表明所有被試者都能在電刺激后感知到單個點和弧線的光幻視，并且所需的電流閾值在一個非常低的范圍內，為長期植入性帶來了希望。