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(gè)盲人中就有9個(gè)生活在發(fā)展中國家。事實(shí)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(xiàn)有盲人約500萬，居世界之首。中國盲人總數(shù)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(huì)出現(xiàn)1個(gè)新的盲人。如果目前的趨勢(shì)繼續(xù)保持不變，預(yù)計(jì)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(shù)可能翻倍的狀況。

失明對(duì)患者及其家庭都會(huì)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(xué)界長期奮斗的目標(biāo)。

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(xiàn)年42歲，12年前，他在一個(gè)廢品堆放場(chǎng)施工時(shí)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(xiàn)者提供的干細(xì)胞，試圖恢復(fù)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(shù)，讓患者重見光明。這種手術(shù)上世紀(jì)60年代首創(chuàng)于意大利。它為失明者眼部植入充當(dāng)人工角膜支撐物的牙齒或牙部其他骨骼，幫助他們恢復(fù)視力。

醫(yī)生在手術(shù)開始前的3個(gè)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(gè)洞，然后將這塊牙齒嵌入瓊斯臉頰內(nèi)，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(nèi)側(cè)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(shù)，把牙齒植入眼球，在中間的洞內(nèi)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(shù)過程持續(xù)了8個(gè)小時(shí)。

第二視力

我們?nèi)绻麑Ⅱ鹧劬γ缮?，它仍能穿梭飛行?？墒侨舭羊鸬碾p耳塞住，它就會(huì)到處瞎撞。這是因?yàn)轵痫w行時(shí)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(biāo)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(lǐng)，幫助盲人走路的。在眼鏡的鼻梁架上裝有一個(gè)微型超聲波發(fā)射器，，而兩邊各有一個(gè)接受回聲的傳聲器。兩個(gè)傳聲器把周圍物體反射回來的聲波，通過眼鏡腿上的耳機(jī)，使盲人聽到回聲從哪個(gè)方向傳來，由此判斷出障礙物的性質(zhì)和所在方向。它的電源和電子線路裝在一個(gè)香煙盒大小的盒子里，可以隨身攜帶。盲人帶上這種眼鏡，經(jīng)過一段時(shí)間的訓(xùn)練，憑“聽”細(xì)微的回聲，就能發(fā)現(xiàn)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(yàn)一種使盲人直接觀察景物的裝置。來自微電子學(xué)、信息工程學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、神經(jīng)物理學(xué)、材料科學(xué)和醫(yī)學(xué)等不同領(lǐng)域的科學(xué)家，一直在為因視網(wǎng)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(shí)現(xiàn)了里程碑式的突破。為此，這些科學(xué)家獲得了2008年的約瑟夫·馮·弗勞恩霍夫科學(xué)獎(jiǎng)。在他們的不懈努力下，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品越來越小，其材料也越來越柔軟，性能也越來越高，現(xiàn)在這種裝置已經(jīng)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(shí)患上色素性視網(wǎng)膜炎，導(dǎo)致雙目徹底失明。7個(gè)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(xiàn)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(gè)月里，“電子眼”在世界各地的患者身上進(jìn)行測(cè)試使用?！半娮友邸钡墓ぷ髟硎悄M人眼的功能，吸收光線，然后將它們轉(zhuǎn)化成圖案。“電子眼”依靠裝在眼鏡上的一副微型攝像機(jī)將圖像傳送到患者的視覺神經(jīng)上。首先，微型攝像機(jī)會(huì)將拍攝到的圖像進(jìn)行數(shù)字化處理，然后無線發(fā)送到已經(jīng)植入眼球里的一個(gè)超薄接收器上。接著，接收器會(huì)將數(shù)字信號(hào)以一系列電子脈沖的形式發(fā)送到安裝在視網(wǎng)膜上的一個(gè)人造視網(wǎng)膜上，人造視網(wǎng)膜由多個(gè)電極組成。最后，電子脈沖會(huì)誘導(dǎo)視網(wǎng)膜神經(jīng)產(chǎn)生反應(yīng)，從而通過患者的視覺神經(jīng)將這些信號(hào)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(bào)紙上的文字。盲人們?cè)谖磥硐喈?dāng)一段時(shí)間內(nèi)還不能駕駛汽車，因?yàn)檎Ｈ四芸匆姅?shù)以百萬計(jì)的像素，而他們只能看到約1 000個(gè)。出現(xiàn)在他們眼中的圖像會(huì)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(nèi)，隨著“電子眼”科技的發(fā)展，應(yīng)該可以確保像羅恩這樣的盲人能夠重新讀書看報(bào)。

用“舌頭”來看

最近科學(xué)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(jī)的太陽眼鏡，以及一部手機(jī)大小的控制器，控制器會(huì)將拍攝到的黑白影像變成電子脈沖，傳到盲人口含的感應(yīng)器上，再根據(jù)影像黑白兩色而決定脈沖的強(qiáng)度，白色會(huì)有強(qiáng)烈的脈沖，黑色則沒有脈沖訊號(hào)，并由感應(yīng)器上的電極傳到腦部，構(gòu)成一幅低像素的圖像。研究員表示，盲人可在15分鐘內(nèi)學(xué)會(huì)使用這個(gè)儀器，不用20小時(shí)就可辨別形狀和符號(hào)，以及找到家門、讀字母和數(shù)字。在桌子邊，使用者可以看到杯子和刀叉。

視網(wǎng)膜位于眼睛后面，可以將外部物體散射的光信息轉(zhuǎn)變?yōu)樯窠?jīng)脈沖信號(hào)，然后通過視覺神經(jīng)將信號(hào)傳輸?shù)酱竽X。這種裝置的原理，是利用安裝在鏡片中的微型數(shù)碼相機(jī)拍攝物體散射的光信息，并傳輸?shù)饺缡謾C(jī)大小的裝置上，再將物體散射的光信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖信號(hào)，隨后將電脈沖信號(hào)傳送到144個(gè)微電極上，這些電極如“棒棒糖”狀，分布在舌頭兩側(cè)。電脈沖信號(hào)不斷刺激舌頭表面的神經(jīng)，并將這種刺激傳輸?shù)酱竽X。盡管看起來令人難以置信，但實(shí)驗(yàn)者的大腦確實(shí)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(cè)試，一名盲人首次“看見”字母時(shí)喜極而泣。美國海軍已經(jīng)對(duì)這種裝置進(jìn)行了測(cè)試，準(zhǔn)備挖掘其在海軍海豹突擊隊(duì)中的用途。

人造硅片視網(wǎng)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?cè)撟屛业呐畠簜兇┦裁匆路?。?duì)我來說，這可是巨大的進(jìn)步?！北Ａ_·拉迪只是上千萬名視網(wǎng)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(dǎo)致失明。這曾是一種不治之癥，因?yàn)樗鼤?huì)使位于視網(wǎng)膜邊緣的感光細(xì)胞受損，最終會(huì)導(dǎo)致患者失明。這類錐形或桿狀的感光細(xì)胞肩負(fù)著捕捉射入光線、將其轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)并通過視覺神經(jīng)將信號(hào)傳輸給大腦的任務(wù)。

當(dāng)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(dòng)不已。重新打量這個(gè)日新月異的世界，他覺得一切是那么美好?！澳且惶欤铱吹搅斯饷??！彼貞浀?。44歲的保羅·拉迪已經(jīng)失明多年，他的視力從5歲開始便日益衰退。醫(yī)生將一個(gè)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(shù)結(jié)束已經(jīng)6年多，他一提到這個(gè)仿生器官的功能仍然抑制不住內(nèi)心的驚喜。

現(xiàn)在，我們來看保羅·拉迪的眼睛，根本無法發(fā)現(xiàn)在他的瞳孔后面是一個(gè)硅片在發(fā)揮著視網(wǎng)膜的作用。那是一個(gè)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(gè)與電極相聯(lián)的電子感光器，這些感光器可以替代受損細(xì)胞的功能。當(dāng)光線由瞳孔射入，就會(huì)被芯片上的光電二極管轉(zhuǎn)換成半安培的電流，傳向鄰近的視網(wǎng)膜神經(jīng)元。而后者在接收到這一信號(hào)后便會(huì)通過視覺神經(jīng)將其傳向大腦。

人造硅片視網(wǎng)膜植入手術(shù)耗時(shí)不過短短2小時(shí)。外科醫(yī)生必須把人工視網(wǎng)膜安置到眼球的最深處，即亞視網(wǎng)膜空間中，它位于視網(wǎng)膜神經(jīng)元層與視網(wǎng)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(gè)口子，將一個(gè)工具伸進(jìn)去，拉出眼球中部的膠質(zhì)。接著，切開視網(wǎng)膜的前部，在視細(xì)胞受損處做出一個(gè)小“口袋”，并將人工視網(wǎng)膜安放在那里。然后，醫(yī)生將視網(wǎng)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(huì)自然消失。

人造硅片視網(wǎng)膜簡(jiǎn)稱ASR，為失明患者的治療帶來了初步的希望。在對(duì)老鼠、豬和貓進(jìn)行了長達(dá)10年的實(shí)驗(yàn)后，2000年6月，科學(xué)家第一次將芯片植入人體。如今，光學(xué)仿生學(xué)公司的人造硅片視網(wǎng)膜正處于臨床實(shí)驗(yàn)二期，有望在未來5年內(nèi)推向市場(chǎng)。