[发明专利]用于提高对比敏感度的人造视网膜系统

说明书

提供了一种用于提高对比敏感度的人造视网膜系统。根据本发明的一个实施例，该人造视网膜系统包括：人造视网膜(100)，其安装在视网膜之下并包括多个光电二极管单元(110)；微计算机(200)，其用于将从光电二极管单元(110)中的每个的光电二极管(111)输出的电信号的大小与至少一个参考值进行比较，并且根据比较结果来控制以放大或减少从光电二极管单元(110)中的每个输出的电信号，其中，可以利用由微计算机(200)控制的电信号来刺激与光电二极管单元(110)中的每个对应的视细胞。

技术领域

本发明涉及一种与相关的人造视网膜相比具有提高的对比敏感度的人造视网膜系统。

背景技术

视网膜是重要的神经组织，其将通过角膜和晶状体进入的外部图像转换成电信号并将电信号传送到大脑。视网膜的宽度大约是6.25cm²，并且在视网膜中存在大约1亿个视细胞。占据了视细胞层大部分的视杆细胞将图像转换成电信号，并且这些电信号进入视神经并且以大约480km/h的速度传送到大脑。大脑解读微弱的电信号，感知图像并确定物体。视网膜是每单位面积供血量最大的组织之一，并且需要顺利地去除作为化学作用的副产物而产生的废物。出于任何原因，当在视网膜血管或脉络膜血管中发生异常时，视网膜中就发生异常，从而引起各种疾病。

作为一种视网膜疾病的色素性视网膜炎(RP)是由分布在视网膜中的光感受器功能障碍引起的进行性视网膜退行性疾病，其特征在于视网膜光感受器和视网膜色素上皮为主要病变并且在双眼中均有发生。据报道，全球每5000人中有1个患RP。老年性黄斑变性(AMD)是另一种类型的视网膜疾病，是三种主要致盲疾病中的一种，并且具有患病率由于人口快速老龄化而迅速上升的趋势。据报道与因RP疾病而视力低下的患者不同，AMD患者更可能在较短的时间内视力恶化，并且AMD患者因眼睛引起的实际生活受损和心理萎缩的程度大于其它疾病。

为了治疗盲人患者，尝试了各种治疗，例如，基因治疗、干细胞和药物治疗。同时，在很多情况下，大多数盲人患者的视网膜视细胞层通常已经受损，并很可能得不到及时的基因治疗或药物治疗。然而，在例如RP和AMD的老年疾病中，因为只是作为视网膜外层的视细胞层受损，所以如果视细胞层的功能被替代，则有可能恢复视觉。因此，人造视网膜对视网膜的视细胞层进行电刺激以恢复盲人患者的视觉是有前景的新疗法。

参照图1，人造视网膜可以根据安装的位置划分成视网膜前膜和视网膜下膜型。视网膜前膜型位于视网膜的前方，视网膜下膜型位于视网膜后面的视细胞上。视网膜前膜型人造视网膜刺激视网膜细胞中的神经节细胞层，视网膜下膜型人造视网膜刺激后侧中的双极细胞层。视网膜前膜型的人造视网膜具有位于视网膜前方的神经细胞刺激器，因此不进行内视网膜中的神经细胞的中间信号处理。因此，视网膜前膜型人造视网膜单独配备有外部摄像头。外部摄像头内置在眼镜中，并且摄像头获取的图像信息通过感应线圈无线地到达眼内微电极阵列并直接刺激视网膜神经节细胞而不进行内视网膜中的神经细胞的中间信号处理。同时，电刺激的响应阈值根据患者而不同，并且所采用的电刺激的强度也根据视网膜细胞受损区域而不同。视网膜前膜型人造视网膜具有独立控制外部图像处理器中的电极的方法。因此，具有可以根据患者或受损区域自由改变电脉冲的强度的优点。

在现有技术中，可从美国第二视力(Second Sight)公司买到的Argus II产品中能够独立地控制64个电极，并且由电极产生的电刺激的强度也是可控的。然而，在视网膜前膜型人造视网膜的情况下，考虑到视网膜非常薄且脆弱，具有很难固定电极的缺点。此外，位于视网膜内的电极，可能暴露于玻璃体，并且因为它还被纤维组织所包围，所以存在电刺激不能被传送的可能。此外，还具有的缺点是，当电刺激被施加到视网膜的上侧时，因为视网膜神经纤维层被刺激而传播信号或同时刺激视网膜的多个层的细胞，因此难于提高空间分辨率。因为视网膜前膜型人造视网膜可以不在视网膜内进行信号处理，刺激电极网格的形状和患者实际感知到的形状可能不同，这相应地需要针对每个患者定制图像处理。因此，与视网膜下膜型的人造视网膜相比，还具有需要各种元件以及用于连接这些元件的信号传输单元的缺点。