視網(wǎng)膜假體微電極的研究進(jìn)展

李天翱，曹征，隋曉紅，蔣霞，任秋實(shí)，柴新禹上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系，上海，200240

視網(wǎng)膜假體微電極的研究進(jìn)展

【作者】李天翱，曹征，隋曉紅，蔣霞，任秋實(shí)，柴新禹上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系，上海，200240

【摘要】從視網(wǎng)膜上假體和視網(wǎng)膜下假體兩個方面，介紹了視網(wǎng)膜假體微電極陣列的研究進(jìn)展和面臨的挑戰(zhàn)，并且對今后的微電極

陣列的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

【關(guān)鍵詞】MEMS技術(shù)；視覺假體；視網(wǎng)膜假體；微電極陣列；神經(jīng)電極

外層視網(wǎng)膜變性疾病是發(fā)達(dá)國家患病人數(shù)和致盲率最高的眼病，在發(fā)展中國家的發(fā)病人數(shù)也僅次于白內(nèi)障而成為嚴(yán)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(wǎng)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(dǎo)致光感受器喪失的遺傳缺陷的統(tǒng)稱，發(fā)病率約為1/3500，患者多為青年；AMD則是嚴(yán)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(tǒng)藥物治療僅能減緩病程，若采用視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)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(fā)現(xiàn)，在這些疾病中，雖然將光信號轉(zhuǎn)化為電信號的視網(wǎng)膜光感受細(xì)胞層退化了，但是位于其后的水平細(xì)胞、雙極細(xì)胞和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞等在一定程度上還是功能完好的。如果旁路掉光感受細(xì)胞，利用植入的假體將外部視覺信號轉(zhuǎn)化為電信號直接刺激內(nèi)部的視網(wǎng)膜，使患者產(chǎn)生光幻視，便可以達(dá)到一定程度的視覺恢復(fù)。這就是采用視網(wǎng)膜視覺假體治療該類眼疾的基本原理。

上世紀(jì)七十年代初，Machemer等人[1]發(fā)展了現(xiàn)代視網(wǎng)膜外科手術(shù)，使眼內(nèi)植入視網(wǎng)膜電刺激裝置獲得了基本的手術(shù)條件支持。1977年，Dawson和Radtke[2]第一次應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)在貓的眼內(nèi)進(jìn)行了視網(wǎng)膜上多電極陣列的植入實(shí)驗(yàn)。由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平限制，直至九十年代初期，假體植入的實(shí)驗(yàn)才得以繼續(xù)。近年來，微機(jī)電系統(tǒng)（Micro Electromechanical System, MEMS）技術(shù)的迅猛發(fā)展，使視網(wǎng)膜假體研究中的許多關(guān)鍵的技術(shù)取得了突破性進(jìn)展，包括電極制作成本的降低、生物相容性的提高和結(jié)構(gòu)的微型化等。本文就將對基于MEMS工藝的視網(wǎng)膜假體微電極陣列的研究進(jìn)展進(jìn)行介紹。

1　視網(wǎng)膜視覺假體微電極陣列的研究進(jìn)展

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

1.1視網(wǎng)膜上視覺假體

1.1.1人體長期臨床實(shí)驗(yàn)

早期的動物實(shí)驗(yàn)證明，視網(wǎng)膜上電極刺激可以產(chǎn)生神經(jīng)反應(yīng)，于是使用手持式電極的即時(shí)實(shí)驗(yàn)開始在人體內(nèi)進(jìn)行。結(jié)果表明，被試者通過視網(wǎng)膜電刺激能夠感知到光幻視，還能夠探測運(yùn)動物體、辨別形狀，獲得粗略的形態(tài)視覺[3]。國際上許多科研機(jī)構(gòu)都加入到視網(wǎng)膜上假體的研究行列，目前，已經(jīng)開展人體臨床實(shí)驗(yàn)的主要有美國南加州大學(xué)的Humayun小組[3-5]、德國波恩大學(xué)的Eckmiller小組[6-8]和德國亞琛大學(xué)的EPI-RET小組[9-10]。

2005CB724303）；國家自然科學(xué)基金（60671059, 60871091,

30700217）；國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863 項(xiàng)目：

2009AA04Z326）

圖1　視網(wǎng)膜上和視網(wǎng)膜下假體植入位置的示意圖Fig.1　Implant position of microelectrode array: epi-retinal and sub-retinal prosthesis

第一個在人體內(nèi)進(jìn)行長期實(shí)驗(yàn)的是Humayun小組[3]，該實(shí)驗(yàn)由美國FDA批準(zhǔn)，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520 μm，電極間隙為200 μm；陣列通過一個固定釘插入鞏膜附著于視網(wǎng)膜上。接受電極植入的6名RP患者不僅能夠辨別物體的運(yùn)動方向，而且可以區(qū)別不同位置的電極產(chǎn)生的光幻視[11]。該小組的ArgusTMⅡ代假體電極數(shù)上升為60個，于2007年初進(jìn)入為期3年的第一階段長期人體實(shí)驗(yàn)，已從最初的18名患者的實(shí)驗(yàn)中得到了良好的反饋結(jié)果，包括完成簡單的視覺任務(wù)?，F(xiàn)正在繼續(xù)招募新的被試者[12]。

Eckmiller小組的長期臨床實(shí)驗(yàn)于2003年開始，被試為20名RP患者。假體Intelligent Retinal Implant SystemTM植入眼球內(nèi)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(fā)癥等副作用[8]。在EPI-RET研究小組的臨床實(shí)驗(yàn)中，6名被試均為失明多年的RP患者，假體植入持續(xù)4周，結(jié)果表明所有被試者都能在電刺激后感知到單個點(diǎn)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(nèi)，為長期植入性帶來了希望[9]。

1.1.2襯底材料的發(fā)展

基于MEMS工藝的視網(wǎng)膜上假體柔性微電極采用聚合物作為基底材料，可以與生物組織緊密貼附，可減小對生物組織的損傷，并確保微電極在體內(nèi)穩(wěn)定工作。其中，聚酰亞胺以其良好的生物相容性、耐腐蝕性和較低的加工成本，廣泛應(yīng)用于視網(wǎng)膜電極陣列的柔性襯底[13-16]。但是，即使是非常薄的聚酰亞胺，如果植入操作不當(dāng)，其相對的硬度也會損傷視網(wǎng)膜。為此，Humayun小組通過在狗的視網(wǎng)膜上植入非激活的微電極陣列來研究聚二甲基硅氧烷（PDMS）作為封裝和襯底材料的可行性[17]。該陣列包含8個金（Au）電極，每個電極的直徑為300-350 μm，另有一個直徑為400 μm的固定釘孔。術(shù)后6個月，對植入位點(diǎn)的組織病理學(xué)評估表明，除了直接接觸視網(wǎng)膜的局部部位有一些變薄，視網(wǎng)膜整體上分層保持完好。實(shí)驗(yàn)證明了PDMS襯底可以支持高密度視網(wǎng)膜電極陣列，物理性質(zhì)穩(wěn)定，與內(nèi)部視網(wǎng)膜表面有很好的貼合度。

加州理工大學(xué)微細(xì)加工實(shí)驗(yàn)室和南加州理工大學(xué)杜漢尼眼科研究所合作研究，研制了一種基于二氯對二甲苯二聚體（parylene C）絕緣襯底的彈性微電極陣列[18]。電極材料為鈦/鉑（Ti/Pt），直徑125 μm，以16×16排列，導(dǎo)線間隔達(dá)12 μm。相對于PDMS、聚酰亞胺、硅等材料，聚對二甲苯的優(yōu)勢表現(xiàn)為：無氣孔的保形性，相較比聚酰亞胺更低的滲水性，具有美國藥典（USP）VI級和眼球內(nèi)的生物相容性，透明性以及合適的彈性和物理強(qiáng)度（楊氏模量4 GPa）。

隨著視覺假體研究的進(jìn)一步進(jìn)展，要求刺激電極的通道數(shù)量越來越多，除了減小電極的面積和間距，還能通過雙金屬層（dual-metal-layer）工藝來實(shí)現(xiàn)。加州理工學(xué)院、南加州大學(xué)和加州大學(xué)[19]合作，研制了一種新型的高密度電極陣列，在大約5 mm×5 mm的區(qū)域內(nèi)利用雙層加工的方法容納了1024個直徑75 μm的鉑電極。襯底采用一種聚對二甲苯的變體——Parylene HT，該材料能夠進(jìn)行熱成型加工，形成近似于被試眼球的曲率。光學(xué)相干層析（OCT）顯示，植入動物體內(nèi)的電極與神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層貼合緊密（間隙小于50 μm）。

1.1.3刺激電極材料的發(fā)展

電極的材料、大小和與組織接觸界面的大小對刺激阻抗都有很大的影響[20]，具有低阻抗、高電荷密度的耐腐蝕的金屬鉑、金和銥（Ir）是目前應(yīng)用得比較廣泛的電極材料。隨著MEMS工藝的發(fā)展，電極表面的修飾和加工有效地改善了刺激電流的傳輸效率，也提高了電極在眼球組織內(nèi)的穩(wěn)定性。德國亞琛大學(xué)的W. Mokwa等人[10]在視網(wǎng)膜上第三代假體（EPI-RET-3）的臨床實(shí)驗(yàn)中制作了凸起的金電極，直徑為100 μm，凸起高度25 μm，電極外層電鍍氧化銥（IrOx）薄膜，使得最高電荷輸入量增大到95 mC/cm2。電鍍后的粗糙表面擴(kuò)大了有效面積，從而增大了電荷輸入量。

國內(nèi)，上海交通大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系和中國科學(xué)院微系統(tǒng)所合作，制成了一種具有圓滑外形的三維丘形柔性神經(jīng)刺激微電極陣列，以改善電極位點(diǎn)與靶細(xì)胞的接觸并優(yōu)化刺激效果[21]。該電極陣列以光敏性聚酰亞胺作為襯底，利用各向同性電鍍工藝制作丘形電極位點(diǎn)，直徑為150 μm，凸起高度50 μm。相對同面積的平面電極，丘形電極位點(diǎn)的阻抗在1kHz的電刺激下降低了4倍；相對于有棱角塔形電極，丘形電極具有更均勻的表面電流密度分布，能夠保證電極長期工作的安全性。

在視網(wǎng)膜電極的逐步微型化的同時(shí)，研究者面臨電極的界面阻抗和電荷密度的需求之間的兩難。Kevin J. Otto等人[22]研究了聚二乙烯二羥噻吩（PEDOT）作為硅基銥電極的神經(jīng)接觸面材料的性能。該電極陣列由4個15 μm厚的硅柄（shank）相距125 μm組成，每個柄上有4個銥電極位點(diǎn)，位點(diǎn)的直徑達(dá)到15 μm和23 μm，其面積大約為177 μm2和413 μm2。與氧化銥涂層電極測試的結(jié)果相比，PEDOT涂層不僅具有更低的阻抗、更高的電荷注入限度，而且在較高電流密度的重復(fù)脈沖刺激下也能保持其電化學(xué)穩(wěn)定性。同時(shí)，PEDOT可以聚合在活的神經(jīng)組織內(nèi)部或周圍，形成混合的聚合活細(xì)胞電極（hybrid polymer-live cell electrode）[23]，表現(xiàn)出良好的生物相容性。因此，該材料的研究非常具有前景，但還需要進(jìn)一步長期動物實(shí)驗(yàn)來評測其在視覺假體內(nèi)的可應(yīng)用性。

1.1.4面臨的挑戰(zhàn)

從前面提到的各種臨床實(shí)驗(yàn)來看，視網(wǎng)膜上視覺假體已經(jīng)能夠使盲人被試者恢復(fù)一部分視覺功能，包括運(yùn)動探測和識別簡單的物體。為了取得更進(jìn)一步的發(fā)展，幫助盲人獲得面部識別和簡單閱讀的視覺功能，研究表明至少需要1000個電極才能滿足要求[24]。Weiland等人[25]提出在黃斑區(qū)（中心視野20o以內(nèi)），100 μm是比較合適的電極直徑值[26]。為了突破視野的局限，Humayun小組[27]提出了一個創(chuàng)新的寬視野（wild-field）視網(wǎng)膜上假體，結(jié)構(gòu)不僅能夠貼合視網(wǎng)膜曲率，還能擴(kuò)張視野范圍達(dá)到34o，將會有效改善視運(yùn)動的完成質(zhì)量。在視網(wǎng)膜上有限的區(qū)域內(nèi)，布局高密度的刺激電極是視網(wǎng)膜上假體面臨的挑戰(zhàn)之一。

同時(shí)，電極材料的生物相容性和組織內(nèi)的耐久性也是電極設(shè)計(jì)需要考慮的一項(xiàng)重要指標(biāo)。前文所提到的電極材料如鉑、金、銥、氧化銥、氮化鈦和導(dǎo)電聚合物等都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。比如，鉑的耐久性更好，鉑銥合金具有良好的抗腐蝕能力和高電荷傳輸能力[28]，氮化鈦雖然比氧化銥和鉑具有更高的安全刺激限度，但其視網(wǎng)膜細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果反映細(xì)胞存活率較低[12]。發(fā)展新型的電極材料和電鍍聚合材料，降低所需的刺激能量，減小對生物組織的損傷，并延長在生物體內(nèi)使用的壽命，也是現(xiàn)階段的研究熱點(diǎn)之一。

1.2視網(wǎng)膜下視覺假體

1.2.1人體和動物臨床實(shí)驗(yàn)

早在上世紀(jì)90年代初，美國的Chow氏兄弟就提出了視網(wǎng)膜下假體的概念：通過在雙極細(xì)胞層和視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞之間植入微型光電二極管陣列（microphotodiode array, MPDA），替代原先的光感受細(xì)胞將入射光轉(zhuǎn)化為電信號，然后由尚存的雙極細(xì)胞和水平細(xì)胞來進(jìn)行信號傳遞，以達(dá)到視覺重建的目的。根據(jù)該原理，視網(wǎng)膜下假體能夠像太陽能電池一樣無需任何形式的電源輸入維持功能[29]。他們研制的人工硅視網(wǎng)膜（Artificial Silicon Retina, ASR）直徑2 mm，包含了5000個微型光電二極管，僅通過射入人眼的光來供能[30]。6名RP患者接收了眼內(nèi)植入，隨訪持續(xù)了6到18個月，所有患者的視覺都有一定程度的改善。然而，Chow表示這一結(jié)果并不能簡單的歸因于假體的電刺激效應(yīng)，可能的解釋是ASR對視網(wǎng)膜帶來的間接神經(jīng)營養(yǎng)效應(yīng)改善了視覺，而且光電二極管轉(zhuǎn)換的微弱電流也不能達(dá)到神經(jīng)節(jié)細(xì)胞電位發(fā)放的閾值[31]。

德國的Zrenner小組研制的假體MPDA由7600個微電極以棋盤形式組成，直徑3 mm，厚度50 μm，材料為生物相容的硅和氧化硅，設(shè)計(jì)使其絕緣并且透光[32]。通過將假體植入兔子、貓和豬的視網(wǎng)膜下，Zrenner小組證明在視網(wǎng)膜變性的情況下，視網(wǎng)膜下電刺激可以激發(fā)視網(wǎng)膜節(jié)細(xì)胞的動作電位。

1.2.2襯底材料的研究

在視網(wǎng)膜下假體植入材料的生物相容性研究方面，由Rizzo領(lǐng)導(dǎo)的哈佛醫(yī)學(xué)院和MIT醫(yī)療研究所的聯(lián)合小組[33]通過豬的動物實(shí)驗(yàn)，對不同材料做了一個比較全面的評估，選取的6種材料分別為：聚酰亞胺、聚對二甲苯、非晶氧化鋁（Amorphous aluminum oxide，AAO）、非晶碳（Amorphous carbon，AC）、聚乙烯基氫吡咯酮（Poly vinyl pyrolidone，PVP）和聚乙二醇（Poly ethylene glycol，PEG）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，假體在植入豬視網(wǎng)膜下三個月后，PEG、聚對二甲苯和PVP對正常組織的改變最小，不過，所有的材料都對視網(wǎng)膜組織有一定的影響，還需要長期實(shí)驗(yàn)來確定各自的生物相容性。

1.2.3刺激電極的研究

斯坦福大學(xué)的Palanker小組[34]針對電極和對應(yīng)的視網(wǎng)膜細(xì)胞之間的貼合度問題，研究了不同3維幾何形態(tài)對假體貼合視網(wǎng)膜的效果。假體的襯底材料為SU-8膠，適用于塑造具有垂直側(cè)壁和高深寬比的3維結(jié)構(gòu)，它還具有良好的力學(xué)性能、抗化學(xué)腐蝕性和熱穩(wěn)定性。該研究對三種幾何形態(tài)——平坦（flat）、柱狀（pillars）和腔體（chambers）的體外膠質(zhì)細(xì)胞培養(yǎng)進(jìn)行了比較（圖2）。實(shí)驗(yàn)證明了3維設(shè)計(jì)的假體能夠利用視網(wǎng)膜的生物適應(yīng)性，使視神經(jīng)細(xì)胞遷移接近電極，從而增強(qiáng)了電極和靶細(xì)胞之間的貼合度。在之前的工作中，Palanker小組已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了充滿孔隙的假體在植入72h后，視網(wǎng)膜細(xì)胞體遷移進(jìn)入了孔隙內(nèi)的現(xiàn)象[35]。然而，腔體內(nèi)視網(wǎng)膜細(xì)胞被分隔的情況可能會影響其長期的存活，相對而言柱狀結(jié)構(gòu)對內(nèi)部視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)的影響較小，更適合用作今后的長期實(shí)驗(yàn)[34]。

圖2　假體的3維結(jié)構(gòu)掃描電鏡圖。Fig.2 SEM of three-dimensional implant structures. A. 柱狀陣列的3個密度等級；B. 放大圖，每個柱體直徑10 μm，高65 μm。所有的比例尺均為100 μm；C. 腔體結(jié)構(gòu)的兩個加工層次；D. 放大圖，清晰看到腔體中間的孔穴[34]

1.2.4面臨的挑戰(zhàn)

視網(wǎng)膜下假體相比視網(wǎng)膜上假體有著一定的優(yōu)勢：微型光電二極管代替了受損的光感受細(xì)胞，直接利用了視網(wǎng)膜本身的圖像處理機(jī)制，而視網(wǎng)膜上假體則需要進(jìn)行復(fù)雜的圖像編碼；再者，視網(wǎng)膜下假體的位置與仍具有活性的視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞十分貼近，從而可以降低刺激電流[30]。

然而視網(wǎng)膜下假體也存在許多亟待解決的問題。入射自然光的能量不足以誘發(fā)視網(wǎng)膜的動作電位。對此，Zrenner小組曾通過豬的動物實(shí)驗(yàn)提出通過紅外輻射源或高頻線圈來解決供能的方案[36]。然而，他們在研究體外供能對兔子視網(wǎng)膜下產(chǎn)生的熱效應(yīng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)含有1500個電極的視網(wǎng)膜下假體需要3 mW的電能，考慮到供能效率，一般需要15mW的紅外能量，這將導(dǎo)致視網(wǎng)膜溫度從36oC升到39.8oC[37]，可能會燒傷組織，因此需要尋求更有效和安全的供能方式。再者，由于RP和AMD都是進(jìn)行性的疾病，殘存的雙極細(xì)胞和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞可能會隨著病程而產(chǎn)生生理功能的變化，視網(wǎng)膜下假體的優(yōu)勢也會隨之瓦解。此外，對于不同程度的患者，刺激閾值的大小也會不同，希望在下一階段的研究中能夠攻克MPDA無法調(diào)節(jié)刺激幅度的難題。

2　總結(jié)與展望

總體上，基于MEMS工藝的視網(wǎng)膜假體微電極采用的襯底材料可以分為硅樹脂（例如PDMS），環(huán)氧基樹脂和各種聚合物（包括聚酰亞胺、聚對二甲苯、聚氨酯等）三類。其中，聚對二甲苯具有良好的保形性，作為保護(hù)性涂層材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，其變體parylene C具有很低的化學(xué)滲透性，在眼球內(nèi)的生物相容性良好，是優(yōu)良的襯底材料。而聚酰亞胺用于微電極加工的成本更低、周期更短，是現(xiàn)階段視覺假體臨床實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用最廣泛的襯底材料。

視網(wǎng)膜假體的刺激電極主要分為兩類：平面電極和3維或柱狀電極。材料主要為稀有金屬（鉑、金、銥等）、金屬復(fù)合物（TiN，IrOx等）、合金和導(dǎo)電聚合物等。理想的電極材料在承受較高電荷密度的同時(shí)，還要避免發(fā)生不可逆的電化學(xué)反應(yīng)，包括金屬的腐蝕和溶解、氣體逸出和產(chǎn)生有毒化學(xué)物質(zhì)。研究表明，鉑、銥和鉑銥合金相對其他材料具有更高的電容，因而常被用于制作長期植入的神經(jīng)刺激電極。為了突破電荷注入量的限制，可以在電極表面電鍍氧化銥薄膜，以此增大電化學(xué)表面積，但是頻繁的電脈沖會導(dǎo)致氧化銥薄膜電荷密度水平的不穩(wěn)定。另一類氮化鈦涂層在較大的電壓差情況下會受到破壞，甚至喪失電荷注入的性能[12]。因此，希望研發(fā)更多諸如PEDOT的新型電極材料和導(dǎo)電聚合材料，使電極與組織接觸面的電化學(xué)性能和表面結(jié)構(gòu)能達(dá)到更理想的眼內(nèi)植入和刺激的要求。

由于眼內(nèi)視網(wǎng)膜的組織環(huán)境、視覺假體分辨率的要求以及刺激條件的參數(shù)控制等因素，視網(wǎng)膜薄膜電極的設(shè)計(jì)需要參考各方面的因素來進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼壑?、?yōu)化和改進(jìn)。比如，在刺激陣列覆蓋面積一定的情況下，如果增加刺激電極的數(shù)量，那么單個電極面積就會減小，從而導(dǎo)致阻抗的增加，因此不得不增大輸出電流作為補(bǔ)償，這樣刺激芯片的功耗也會隨之上升。另一方面，患者的病情是不斷變化的，除了要求植入體具備長期的穩(wěn)定性和生物相容性之外，還應(yīng)當(dāng)考慮到對刺激閾值的調(diào)節(jié)、電極陣列有效固定等重要問題。因?yàn)橹踩腙嚵腥绻c視網(wǎng)膜組織的貼合度不理想的話，會增加刺激閾值，甚至失效；而不同的個體和不同的病程也要求調(diào)節(jié)合適的刺激閾值，達(dá)到理想的刺激效果。由于部分生物放大的功能，相對視網(wǎng)膜上假體，視網(wǎng)膜下假體的刺激閾值要低一些，貼合度也相對好一些。

通過微傳感器技術(shù)、材料科學(xué)和電子工程多方學(xué)科的交叉合作，視覺修復(fù)的研究在近幾十年里取得了各方面的突破性進(jìn)展，從最初植入16個刺激電極陣列發(fā)展到49個、60個，希望不久的將來能實(shí)現(xiàn)滿足閱讀和人臉識別最低要求的1000個電極的植入，為視網(wǎng)膜變性疾病致盲的患者帶來福祉。盡管視網(wǎng)膜信息處理的機(jī)制還沒有完全破解，微型電路設(shè)計(jì)、電極封裝等工藝還有待完善，但是我們相信視網(wǎng)膜假體的研究在各相關(guān)領(lǐng)域研究者的不斷努力和合作下，一定能夠達(dá)到幫助盲人恢復(fù)視覺的目標(biāo)。

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【中圖分類號】TH786

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

doi:10.3969/j.isnn.1671-7104.2100.05.011

收稿日期：2010-04-15

基金項(xiàng)目：國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973項(xiàng)目：2005CB724302,

通訊作者柴新禹E-mail: xychai@sjtu.edu.cn

文章編號：1671-7104(2010)05-0355-05

The Research Progress on Microelectrode Array (MEA) of Retinal Prosthesis

【W(wǎng)riters】Li Tianao, Cao Zheng, Sui Xiaohong, Jiang Xia, Ren Qiushi＊, Chai Xinyu＊
Department of Biomedical Engineering, School of Life Science & Technology, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, 200240, China

【Abstract】This review paper presents the current research progress, challenges and future development on microelectrode array of retinal prosthesis, including epi-retinal and sub-retinal implants.

【Key words】MEMS Technology, Visual Prosthesis, Retinal Prosthesis, Microelectrode Array, Neural Electrode