新的视网膜植入技术预计有助于恢复景点

视网膜植入物预计将恢复盲人的视力

为了提高视网膜植入技术,研究人员开发了一种使用微秒脉冲,片上电极和电极的控制射击来塑造电场的新方法,这可能有助于失去视力的人更远只是轻盈和模糊的形状。

亚利桑那大学和蒂宾根大学的研究人员在视网膜植入技术中取得了突破,这可以帮助那些失去视力的人不仅仅是轻盈和模糊的形状。

沃尔夫冈·福尔斯(Wolfgang Fink)是UA电脑工程和生物医学工程部门的副教授,正在研究新的植入物设计和电气刺激的方法,使视网膜植入物能够产生更清晰的图像。

Fink在德国德国廷根大学理论原子和核物理学教授共同开展了这项研究。Fink将在11月6日至8日在圣地亚哥展示球队的调查结果,2013年IEEE神经工程国际会议,由医学与生物学协会工程组织。yabo124

只有少数少数公司和全球研究机构正在开发视网膜植入物,这刺激了由于常见的退化性疾病,如黄斑变性和视网膜炎的人们失去了视线的人中存活的视网膜细胞。植入患者通常可以检测光的存在,但它们感知的图像是非常低的分辨率。

“目前的技术和方法远远落后于什么可以做到的,”福克斯在技术发射亚利桑那州专利新技术并许可给视网膜植入开发人员。

The conference presentations – “Simultaneous vs. Sequential and Unipolar vs. Multipolar Stimulation in Retinal Prostheses” and “Electric Stimulation of Neurons and Neural Networks in Retinal Prostheses” – will reflect the team’s view that implants on the market don’t work, and will propose new methods for achieving higher resolution images so implant patients can see in greater detail.

Fink表示,目前可实现的低级视力,使植入患者能够在黑色电脑屏幕上制作白色条纹,或者区分杯子和一个板上的白色物体在黑暗的房间里的黑色背景上。“但只有在提前告诉患者,他们是在杯子和盘子之间做出选择,”Fink说。

研究团队认为可以使用其发现,恢复愿景的水平是植入患者能够在天空中制作鸟类。为了实现这种细节水平,该团队的电气刺激方法使用微秒脉冲,片上对电极和电极的控制射击来塑造电场。

视网膜植入技术

视网膜植入物由一系列电极,其被激活 - 通过进入眼睛的光或来自安装在眼睛外部的摄像机的信号,以发射电场,这反过来刺激向大脑发送信号的视网膜细胞。

为了实现更大的分辨率,一些公司正在开发具有更密集的电极的植入物,同时保持阵列相同的小足迹。然而,只要添加更多电极,就不是答案,Fink说,强调没有刺激方法的训练方法,通过使用数百个甚至数千个电极实现的视力将不会比使用数十电极实现的更好。

“刺激方法是实现了改善的视觉,而不是电极密度的原因”。

刺激方法,而不是电极密度,是关键

电流植入物的一个问题是,解释说明,返回电极或反电极离电极阵列或芯片,通常在患者头部内的某处。该配置不允许微调刺激芯片上方微米的视网膜细胞。

研究团队的解决方案是将芯片上的电极用作返回电极,因此电刺激可以更加集中。

一些电极被编程为短突发 - 这是刺激视网膜细胞的微秒高压脉冲 - 而其他电极的高压脉冲是在更长的时间内进行射击的。该团队发现,由较长发射电极发出的场可以用于塑造在短脉冲段中烧制的电极发射的场。

它很容易但错误,以可视化芯片上的电极与它们刺激以形成像素的视网膜电池之间的一对一关系。电极不能用激光样焦点发射电场 - 否则物理定律规定。实际上,当单独烧制时,每个电极发射刺激其附近的所有视网膜细胞的半球形。当阵列上的所有电极同时发射时,田地束缚在一起但从不重叠,再次因物理而再次。然而,可以通过在特定图案中选择性地烧制电极来控制电场的形状。

For example, an electrode’s stimulating field can be shaped by fields from adjacent electrodes into what the team calls a “fountain” – a tall, focused electric field that pushes upward directly into a localized region of the retina and then cascades down, fountain-like, to the return electrodes on the chip.

芯片级字段整形提高了视觉感知

与由Fink和Schmid开发的技术不同,目前的视网膜植入物依赖于较长的脉冲,通常以毫秒为单位测量,以及单个远端反电极。它们还缺乏启动序列控制,使得能够成形为磁场。

“如果你看看杯子和板场景中的电极阵列,则只有少数整个阵列的电极射击并刺激视网膜 - 所有其他电极都是静态的,”施密德说。“这就是为什么当前植入物看起来很好的原因。”

相反,施密德说,能够看到一只鸟飞 - 一种小,深色的形状,穿过蓝色和白色 - 是视网膜植入的高度复杂任务。它是杯子和板式场景的负面:除了跟踪鸟类的人外,每个电极都在射击。

“随着每个电极同时烧制,该场被迫进入非常薄的,几乎平行的电场线。有很多批判在没有电流可以留下芯片。你基本上扼杀了从芯片排出的刺激,“施密人说,喜欢在一堆吸管中挤压的效果。

在由植入物产生的人工视觉中,该鸟由非燃烧电极表示。然而,在那些电极上方没有电场留下真空,该真空易于进入,从而消除了鸟的图像。该团队的新型野性塑造和神经刺激方法将让鸟类感到遗憾。

超越视网膜植入物

在其更广泛的背景下采取,Fink和Schmid的研究是关于神经刺激。

“我们认为这种相同的方法可以为所有形式的神经刺激工作,”福克斯说。“它可以应用于瘫痪,深脑刺激,类似的东西。探索超越视野的透明意义肯定有一些很酷的想法。“

Fink是视觉和自治勘探系统研究实验室的创始导演,以及爱德华和玛丽亚凯恩建的首次持有人捐赠了椅子。他在UA电脑工程,生物医学工程,系统和工业工程,航空航天和机械工程和眼科和视力科学中拥有联合任命。

In 2012 he was elected to the College of Fellows of the American Institute for Medical and Biological Engineering for his outstanding contributions in the field of ophthalmology and vision sciences with particular focus on diagnostics and artificial vision systems.

The U.S. Department of Energy and the National Science Foundation have funded Fink’s research into artificial vision, and his research contribution to the DOE Artificial Retina project involved developing a real-time image-processing system, determining the most effective electric stimulation patterns (awarded two patents to date), and designing a robotic surrogate for patients with a vision implant. In 2009, the DOE Artificial Retina project won R&D Magazine’s R&D 100 Award and the Editors’ Choice Award as one of the top three of the 100 award winners that year.

图片:亚利桑那大学

1条评论关于“新的视网膜植入技术,预期有助于恢复瞄准”

  1. 我SM糖尿病视网膜病变患者严重NPDR.PLEASE建议我对待我的眼睛。

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