視覺２０２０，人人享有看見的權利

倪顯麗

全世界約有2億人患有視覺殘疾，其中約有5 000萬人失明。世界上每10個盲人中就有9個生活在發(fā)展中國家。事實上，大約60％的盲人居住在撒哈拉以南的非洲、中國和印度。中國現有盲人約500萬，居世界之首。中國盲人總數早已超過諸如丹麥、芬蘭或挪威等國家的人口。每年在中國約有45萬人失明，這意味著幾乎每分鐘就會出現1個新的盲人。如果目前的趨勢繼續(xù)保持不變，預計到2020年中國的盲人將增加4倍?！耙曈X2020”就是要在2020年以前消除致盲的主要成因，改變到2020年視覺損傷人數可能翻倍的狀況。

失明對患者及其家庭都會造成巨大的痛苦，讓盲人重見光明不僅是盲人的福音，也是醫(yī)學界長期奮斗的目標。

骨齒人工角膜

家住英國南約克郡羅瑟拉姆的建筑工人馬丁·瓊斯，現年42歲，12年前，他在一個廢品堆放場施工時發(fā)生意外，一桶熱鋁液在他面前爆炸。他左眼球被摘除，右眼雖然得以保住，卻不能視物。眼科專家曾利用捐獻者提供的干細胞，試圖恢復他的右眼視力，但沒能成功。瓊斯后來聽說薩塞克斯眼科醫(yī)院醫(yī)生克里斯托弗·劉能做一種名為“骨齒人工角膜”的神奇手術，讓患者重見光明。這種手術上世紀60年代首創(chuàng)于意大利。它為失明者眼部植入充當人工角膜支撐物的牙齒或牙部其他骨骼，幫助他們恢復視力。

醫(yī)生在手術開始前的3個月，從馬丁·瓊斯的犬齒上取下一小塊，修整形狀并在中間鑿一個洞，然后將這塊牙齒嵌入瓊斯臉頰內，培養(yǎng)它的“生命力”，讓它長出新組織和血管。接著，醫(yī)生從瓊斯臉頰內側取下一塊皮膚，植入他眼球，培養(yǎng)其“生命力”。一切就緒，醫(yī)生開始手術，把牙齒植入眼球，在中間的洞內嵌入人工晶體，最后在人工角膜上切一小口，以便光通過。手術過程持續(xù)了8個小時。

第二視力

我們如果將蝙蝠眼睛蒙上，它仍能穿梭飛行。可是若把蝙蝠的雙耳塞住，它就會到處瞎撞。這是因為蝙蝠飛行時能發(fā)出一種超聲波，由它特大的耳廓接收回波，來判定出目標或障礙物及其距離。

“仿生眼”就是仿照蝙蝠耳朵“看”東西的本領，幫助盲人走路的。在眼鏡的鼻梁架上裝有一個微型超聲波發(fā)射器，，而兩邊各有一個接受回聲的傳聲器。兩個傳聲器把周圍物體反射回來的聲波，通過眼鏡腿上的耳機，使盲人聽到回聲從哪個方向傳來，由此判斷出障礙物的性質和所在方向。它的電源和電子線路裝在一個香煙盒大小的盒子里，可以隨身攜帶。盲人帶上這種眼鏡，經過一段時間的訓練，憑“聽”細微的回聲，就能發(fā)現道路上的障礙物，甚至可以區(qū)分鋪滿砂礫的小徑和草地。這種“仿生眼”只是盲人的助手，并不能使盲人真正看到景物。

目前，國外正在試驗一種使盲人直接觀察景物的裝置。來自微電子學、信息工程學、計算機科學、神經物理學、材料科學和醫(yī)學等不同領域的科學家，一直在為因視網膜疾病而失明的患者開發(fā)一種視力假體。他們的艱苦努力終于取得了成效，實現了里程碑式的突破。為此，這些科學家獲得了2008年的約瑟夫·馮·弗勞恩霍夫科學獎。在他們的不懈努力下，設計的產品越來越小，其材料也越來越柔軟，性能也越來越高，現在這種裝置已經能舒適地移植到患者的眼睛里了。

英國73歲老人羅恩在40多歲時患上色素性視網膜炎，導致雙目徹底失明。7個月前，英國倫敦摩菲爾茲眼科醫(yī)院的專家給羅恩裝上了一種高科技“電子眼”，他奇跡般地重見光明。這套“電子眼”讓羅恩重新過上了接近正常的生活。他現在可以分辨顏色，可以自由地外出散步，還能夠洗碗、洗衣服。

這套“電子眼”是由美國的“第二視力”公司發(fā)明研制出來的。在過去幾個月里，“電子眼”在世界各地的患者身上進行測試使用。“電子眼”的工作原理是模擬人眼的功能，吸收光線，然后將它們轉化成圖案?！半娮友邸币揽垦b在眼鏡上的一副微型攝像機將圖像傳送到患者的視覺神經上。首先，微型攝像機會將拍攝到的圖像進行數字化處理，然后無線發(fā)送到已經植入眼球里的一個超薄接收器上。接著，接收器會將數字信號以一系列電子脈沖的形式發(fā)送到安裝在視網膜上的一個人造視網膜上，人造視網膜由多個電極組成。最后，電子脈沖會誘導視網膜神經產生反應，從而通過患者的視覺神經將這些信號傳送到他的大腦中，最后在他的大腦中還原成“圖像”。不過目前的“電子眼”還無法做到像真眼一樣清晰視物，包括看清報紙上的文字。盲人們在未來相當一段時間內還不能駕駛汽車，因為正常人能看見數以百萬計的像素，而他們只能看到約1 000個。出現在他們眼中的圖像會很慢，看上去是黃色的。但是不管怎么說，他們可以看見東西了。在未來50年內，隨著“電子眼”科技的發(fā)展，應該可以確保像羅恩這樣的盲人能夠重新讀書看報。

用“舌頭”來看

最近科學家發(fā)明了一種名為“腦港”的儀器。這種儀器，配有一幅裝有攝影機的太陽眼鏡，以及一部手機大小的控制器，控制器會將拍攝到的黑白影像變成電子脈沖，傳到盲人口含的感應器上，再根據影像黑白兩色而決定脈沖的強度，白色會有強烈的脈沖，黑色則沒有脈沖訊號，并由感應器上的電極傳到腦部，構成一幅低像素的圖像。研究員表示，盲人可在15分鐘內學會使用這個儀器，不用20小時就可辨別形狀和符號，以及找到家門、讀字母和數字。在桌子邊，使用者可以看到杯子和刀叉。

視網膜位于眼睛后面，可以將外部物體散射的光信息轉變?yōu)樯窠浢}沖信號，然后通過視覺神經將信號傳輸到大腦。這種裝置的原理，是利用安裝在鏡片中的微型數碼相機拍攝物體散射的光信息，并傳輸到如手機大小的裝置上，再將物體散射的光信息轉變?yōu)殡娒}沖信號，隨后將電脈沖信號傳送到144個微電極上，這些電極如“棒棒糖”狀，分布在舌頭兩側。電脈沖信號不斷刺激舌頭表面的神經，并將這種刺激傳輸到大腦。盡管看起來令人難以置信，但實驗者的大腦確實感知到了這些刺激，并形成了影像。目前有4名盲人正接受測試，一名盲人首次“看見”字母時喜極而泣。美國海軍已經對這種裝置進行了測試，準備挖掘其在海軍海豹突擊隊中的用途。

人造硅片視網膜

“早晨，我能透過窗戶分辨外面是陽光燦爛還是天色陰沉，再也不用打電話向氣象局咨詢該讓我的女兒們穿什么衣服了。對我來說，這可是巨大的進步。”保羅·拉迪只是上千萬名視網膜色素變性患者中的一員。這種基因病通常具有遺傳性，一般從幼年開始發(fā)病，首先造成外圍視力衰退，而后慢慢導致失明。這曾是一種不治之癥，因為它會使位于視網膜邊緣的感光細胞受損，最終會導致患者失明。這類錐形或桿狀的感光細胞肩負著捕捉射入光線、將其轉化為電子信號并通過視覺神經將信號傳輸給大腦的任務。

當醫(yī)生小心地揭開蒙在保羅·拉迪右眼上繃帶的那一刻，他激動不已。重新打量這個日新月異的世界，他覺得一切是那么美好?！澳且惶?，我看到了光明?！彼貞浀?。44歲的保羅·拉迪已經失明多年，他的視力從5歲開始便日益衰退。醫(yī)生將一個微電子芯片植入了他的眼底，而且它無需任何電源便能正常工作。如今，手術結束已經6年多，他一提到這個仿生器官的功能仍然抑制不住內心的驚喜。

現在，我們來看保羅·拉迪的眼睛，根本無法發(fā)現在他的瞳孔后面是一個硅片在發(fā)揮著視網膜的作用。那是一個直徑2毫米，厚度僅為一根頭發(fā)絲直徑1/3的微型芯片。芯片上分布了5 000多個與電極相聯(lián)的電子感光器，這些感光器可以替代受損細胞的功能。當光線由瞳孔射入，就會被芯片上的光電二極管轉換成半安培的電流，傳向鄰近的視網膜神經元。而后者在接收到這一信號后便會通過視覺神經將其傳向大腦。

人造硅片視網膜植入手術耗時不過短短2小時。外科醫(yī)生必須把人工視網膜安置到眼球的最深處，即亞視網膜空間中，它位于視網膜神經元層與視網膜外界膜之間。因此醫(yī)生別無選擇，只能從眼球的前面植入。首先，醫(yī)生要在患者眼白部分切開一個口子，將一個工具伸進去，拉出眼球中部的膠質。接著，切開視網膜的前部，在視細胞受損處做出一個小“口袋”，并將人工視網膜安放在那里。然后，醫(yī)生將視網膜合上，用噴氣流將其重新推人眼球底部并將開口縫合。幾天后，眼白上的針腳會自然消失。

人造硅片視網膜簡稱ASR，為失明患者的治療帶來了初步的希望。在對老鼠、豬和貓進行了長達10年的實驗后，2000年6月，科學家第一次將芯片植入人體。如今，光學仿生學公司的人造硅片視網膜正處于臨床實驗二期，有望在未來5年內推向市場。