视觉２０２０，人人享有看见的权利

倪显丽

全世界约有2亿人患有视觉残疾，其中约有5 000万人失明。世界上每10个盲人中就有9个生活在发展中国家。事实上，大约60％的盲人居住在撒哈拉以南的非洲、中国和印度。中国现有盲人约500万，居世界之首。中国盲人总数早已超过诸如丹麦、芬兰或挪威等国家的人口。每年在中国约有45万人失明，这意味着几乎每分钟就会出现1个新的盲人。如果目前的趋势继续保持不变，预计到2020年中国的盲人将增加4倍。“视觉2020”就是要在2020年以前消除致盲的主要成因，改变到2020年视觉损伤人数可能翻倍的状况。

失明对患者及其家庭都会造成巨大的痛苦，让盲人重见光明不仅是盲人的福音，也是医学界长期奋斗的目标。

骨齿人工角膜

家住英国南约克郡罗瑟拉姆的建筑工人马丁·琼斯，现年42岁，12年前，他在一个废品堆放场施工时发生意外，一桶热铝液在他面前爆炸。他左眼球被摘除，右眼虽然得以保住，却不能视物。眼科专家曾利用捐献者提供的干细胞，试图恢复他的右眼视力，但没能成功。琼斯后来听说萨塞克斯眼科医院医生克里斯托弗·刘能做一种名为“骨齿人工角膜”的神奇手术，让患者重见光明。这种手术上世纪60年代首创于意大利。它为失明者眼部植入充当人工角膜支撑物的牙齿或牙部其他骨骼，帮助他们恢复视力。

医生在手术开始前的3个月，从马丁·琼斯的犬齿上取下一小块，修整形状并在中间凿一个洞，然后将这块牙齿嵌入琼斯脸颊内，培养它的“生命力”，让它长出新组织和血管。接着，医生从琼斯脸颊内侧取下一块皮肤，植入他眼球，培养其“生命力”。一切就绪，医生开始手术，把牙齿植入眼球，在中间的洞内嵌入人工晶体，最后在人工角膜上切一小口，以便光通过。手术过程持续了8个小时。

第二视力

我们如果将蝙蝠眼睛蒙上，它仍能穿梭飞行。可是若把蝙蝠的双耳塞住，它就会到处瞎撞。这是因为蝙蝠飞行时能发出一种超声波，由它特大的耳廓接收回波，来判定出目标或障碍物及其距离。

“仿生眼”就是仿照蝙蝠耳朵“看”东西的本领，帮助盲人走路的。在眼镜的鼻梁架上装有一个微型超声波发射器，，而两边各有一个接受回声的传声器。两个传声器把周围物体反射回来的声波，通过眼镜腿上的耳机，使盲人听到回声从哪个方向传来，由此判断出障碍物的性质和所在方向。它的电源和电子线路装在一个香烟盒大小的盒子里，可以随身携带。盲人带上这种眼镜，经过一段时间的训练，凭“听”细微的回声，就能发现道路上的障碍物，甚至可以区分铺满砂砾的小径和草地。这种“仿生眼”只是盲人的助手，并不能使盲人真正看到景物。

目前，国外正在试验一种使盲人直接观察景物的装置。来自微电子学、信息工程学、计算机科学、神经物理学、材料科学和医学等不同领域的科学家，一直在为因视网膜疾病而失明的患者开发一种视力假体。他们的艰苦努力终于取得了成效，实现了里程碑式的突破。为此，这些科学家获得了2008年的约瑟夫·冯·弗劳恩霍夫科学奖。在他们的不懈努力下，设计的产品越来越小，其材料也越来越柔软，性能也越来越高，现在这种装置已经能舒适地移植到患者的眼睛里了。

英国73岁老人罗恩在40多岁时患上色素性视网膜炎，导致双目彻底失明。7个月前，英国伦敦摩菲尔兹眼科医院的专家给罗恩装上了一种高科技“电子眼”，他奇迹般地重见光明。这套“电子眼”让罗恩重新过上了接近正常的生活。他现在可以分辨颜色，可以自由地外出散步，还能够洗碗、洗衣服。

这套“电子眼”是由美国的“第二视力”公司发明研制出来的。在过去几个月里，“电子眼”在世界各地的患者身上进行测试使用。“电子眼”的工作原理是模拟人眼的功能，吸收光线，然后将它们转化成图案。“电子眼”依靠装在眼镜上的一副微型摄像机将图像传送到患者的视觉神经上。首先，微型摄像机会将拍摄到的图像进行数字化处理，然后无线发送到已经植入眼球里的一个超薄接收器上。接着，接收器会将数字信号以一系列电子脉冲的形式发送到安装在视网膜上的一个人造视网膜上，人造视网膜由多个电极组成。最后，电子脉冲会诱导视网膜神经产生反应，从而通过患者的视觉神经将这些信号传送到他的大脑中，最后在他的大脑中还原成“图像”。不过目前的“电子眼”还无法做到像真眼一样清晰视物，包括看清报纸上的文字。盲人们在未来相当一段时间内还不能驾驶汽车，因为正常人能看见数以百万计的像素，而他们只能看到约1 000个。出现在他们眼中的图像会很慢，看上去是黄色的。但是不管怎么说，他们可以看见东西了。在未来50年内，随着“电子眼”科技的发展，应该可以确保像罗恩这样的盲人能够重新读书看报。

用“舌头”来看

最近科学家发明了一种名为“脑港”的仪器。这种仪器，配有一幅装有摄影机的太阳眼镜，以及一部手机大小的控制器，控制器会将拍摄到的黑白影像变成电子脉冲，传到盲人口含的感应器上，再根据影像黑白两色而决定脉冲的强度，白色会有强烈的脉冲，黑色则没有脉冲讯号，并由感应器上的电极传到脑部，构成一幅低像素的图像。研究员表示，盲人可在15分钟内学会使用这个仪器，不用20小时就可辨别形状和符号，以及找到家门、读字母和数字。在桌子边，使用者可以看到杯子和刀叉。

视网膜位于眼睛后面，可以将外部物体散射的光信息转变为神经脉冲信号，然后通过视觉神经将信号传输到大脑。这种装置的原理，是利用安装在镜片中的微型数码相机拍摄物体散射的光信息，并传输到如手机大小的装置上，再将物体散射的光信息转变为电脉冲信号，随后将电脉冲信号传送到144个微电极上，这些电极如“棒棒糖”状，分布在舌头两侧。电脉冲信号不断刺激舌头表面的神经，并将这种刺激传输到大脑。尽管看起来令人难以置信，但实验者的大脑确实感知到了这些刺激，并形成了影像。目前有4名盲人正接受测试，一名盲人首次“看见”字母时喜极而泣。美国海军已经对这种装置进行了测试，准备挖掘其在海军海豹突击队中的用途。

人造硅片视网膜

“早晨，我能透过窗户分辨外面是阳光灿烂还是天色阴沉，再也不用打电话向气象局咨询该让我的女儿们穿什么衣服了。对我来说，这可是巨大的进步。”保罗·拉迪只是上千万名视网膜色素变性患者中的一员。这种基因病通常具有遗传性，一般从幼年开始发病，首先造成外围视力衰退，而后慢慢导致失明。这曾是一种不治之症，因为它会使位于视网膜边缘的感光细胞受损，最终会导致患者失明。这类锥形或杆状的感光细胞肩负着捕捉射入光线、将其转化为电子信号并通过视觉神经将信号传输给大脑的任务。

当医生小心地揭开蒙在保罗·拉迪右眼上绷带的那一刻，他激动不已。重新打量这个日新月异的世界，他觉得一切是那么美好。“那一天，我看到了光明。”他回忆道。44岁的保罗·拉迪已经失明多年，他的视力从5岁开始便日益衰退。医生将一个微电子芯片植入了他的眼底，而且它无需任何电源便能正常工作。如今，手术结束已经6年多，他一提到这个仿生器官的功能仍然抑制不住内心的惊喜。

现在，我们来看保罗·拉迪的眼睛，根本无法发现在他的瞳孔后面是一个硅片在发挥着视网膜的作用。那是一个直径2毫米，厚度仅为一根头发丝直径1/3的微型芯片。芯片上分布了5 000多个与电极相联的电子感光器，这些感光器可以替代受损细胞的功能。当光线由瞳孔射入，就会被芯片上的光电二极管转换成半安培的电流，传向邻近的视网膜神经元。而后者在接收到这一信号后便会通过视觉神经将其传向大脑。

人造硅片视网膜植入手术耗时不过短短2小时。外科医生必须把人工视网膜安置到眼球的最深处，即亚视网膜空间中，它位于视网膜神经元层与视网膜外界膜之间。因此医生别无选择，只能从眼球的前面植入。首先，医生要在患者眼白部分切开一个口子，将一个工具伸进去，拉出眼球中部的胶质。接着，切开视网膜的前部，在视细胞受损处做出一个小“口袋”，并将人工视网膜安放在那里。然后，医生将视网膜合上，用喷气流将其重新推人眼球底部并将开口缝合。几天后，眼白上的针脚会自然消失。

人造硅片视网膜简称ASR，为失明患者的治疗带来了初步的希望。在对老鼠、猪和猫进行了长达10年的实验后，2000年6月，科学家第一次将芯片植入人体。如今，光学仿生学公司的人造硅片视网膜正处于临床实验二期，有望在未来5年内推向市场。