失明有救？！人工電子眼進展

諮詢／楊長豪（臺大醫院眼科部主治醫師、臺大醫學院眼科教授）
撰稿／張雅雯

對失明者來說，若有一天能重見光明，該是多麼讓人振奮。人工電子眼技術在國外已發展近20年，國內也有多起病例接受人工電子眼手術。不過，適合手術的對象僅限於因色素性視網膜病變而失明的患者，其他原因失明者並不適用。

人體視網膜內有4種細胞，最下層是感光細胞，以及負責代謝維生素A的色素上皮細胞。感光細胞接收到進入視網膜內的光能量後，將光能量轉換成電訊號，傳導到雙極細胞，接著再傳導到神經節細胞，然後神經節細胞送出神經纖維組成視神經，最後傳到我們腦部形成視覺。

現行的人工電子眼技術可以取代視網膜損壞的感光細胞，因此，若失明者是因為感光細胞受損而失明，但是雙極細胞和神經節細胞還堪用，此種情形下接受人工電子眼手術才有效果。

 

感光細胞受損通常是因為罹患色素性視網膜病變（Retinitis Pigmentosa），這是一種與基因突變有關的眼睛退化性疾病，盛行率約四千分之一，以台灣人口換算約有5千7百多人。此病會造成視網膜感光細胞逐漸凋亡而死，隨著不同的遺傳形式與基因突變位置不同，導致每個患者發病的時間與嚴重度不一。一般來說，患者多半在2、30歲時出現夜盲及視野縮小的症狀，之後視力逐漸惡化，到4、50歲時，部分的患者殘留少許視力、有些人則已近全盲。目前沒有治癒的方法。

人工電子眼發展已有約20年，最早起步的是美國的研究團隊、該團隊後來成立一家公司叫Second Sight；另一個是德國的研究團隊Retina Implant。他們所研發的人工電子眼，都是以視網膜刺激裝置為主，構造包括附著於眼鏡上的微型攝影機、感應線圈以及植入眼球內的視網膜晶片。原理是利用微型攝影機將影像錄下，轉化成電子信號，再藉由線圈相互感應，把信號傳入位於視網膜的晶片，再藉由晶片上的電極刺激產生神經訊號，傳入大腦內形成視覺影像。

 

兩者最大的不同是晶片植入的位置。美國公司採取視網膜上植入型（Epiretinal Implants），德國則是視網膜下植入型（Subretinal Implants）。美國的方法比較容易操作，也是目前唯一經FDA認證可上市的人工電子眼，但解析度僅60畫素，具體而言只看得見一些黑白光斑，所以受術者仍需藉由復健訓練才能進一步學會辨識影像，因此解析度方面仍有很大的進步空間。

 

德國所採用的方式為視網膜下植入型，手術困難度較高，但比較符合解剖學的位置，因為感光細胞原本就位於視網膜最下層，因此植入晶片後可擁有較好的成像畫素，解析度約1000∼2000畫素。

 

為什麼採用美國的方式影像畫素較低？因為視覺的傳遞是一層層的，從感光細胞到雙極細胞到神經節細胞，且每一層還有好多迴路，不是單一路線傳導，所以若從視網膜上刺激，等於是從後端、而非源頭刺激，看到的就是比較模糊、廣泛的影像。

 

然而不論哪種植入方式，目前可提供的畫素都遠低於正常人所看得到的，試想就連手機鏡頭都有百萬以上的畫素，畫素僅60的人工電子眼植入後，看到的不是正常影像，而是一些白點和黑點，完全沒有色彩，患者還需要經過長時間的復健訓練，去學習如何把看到的光點和實際的東西做連結，比如得知什麼樣的光點組合是杯子，這個學習過程至少需要半年。

 

因此現在人工電子眼得到的好處，應該是與失明時相比，可以從全盲進步到看到光點，但還談不上恢復多少視力。未來當電極設計愈精密、畫素愈高，植入後看到的就會愈趨近一般人看到的影像。

 

植入人工電子眼是很新的手術，患者最長使用時間尚未超過10年，到底可用多少年限，目前還沒有答案。這是侵入性的手術，患者必須承擔如視網膜剝離、感染等風險，還有另一個問題則是費用昂貴，在國外要花15萬美金，在台灣更高達600萬台幣，因此醫院須尋求基金會補助或其他贊助方式，才有辦法進行。

 

台灣已有醫院進行人工電子眼治療，例如林口長庚醫院做了6、7例、台北榮民總醫院做了2、3例，使用的都是美國的方式，即視網膜上植入型。臺大醫院則著眼於未來，正與清華大學合作，研發本土款人工電子眼，使用解剖構造與大小與人類最相似的蘭嶼豬眼睛進行動物試驗，採用是德國視網膜下植入的方法，且植入的晶片解析度達4000畫素。目前仍在動物實驗階段，最快今年底可完成動物試驗，之後還要進行人體試驗。此一本土研發人工電子眼，除了大幅提高解析度，預期治療費用也可比目前600萬還要便宜。

 

其實不只臺大有這個雄心壯志，法國、澳洲也有些公司在研發人工電子眼，同樣希望降低副作用，增加解析度。

 

目前失明有解的就是色素性視網膜病變，治療方式除了植入人工電子眼，還有其他方法正在研發中，基因治療也是其一。色素性視網膜病變已知有100多個突變基因，現在已有一款藥物上市，針對特定基因RPE65的突變，患者要先透過次世代基因定序檢查，找出是否帶有這個基因，再把正常的基因用病毒載體注射到眼睛內。

 

這種治療方式需要及早進行，拖到晚期恐怕治療效果不好，但一次治療費用換算成台幣高達1200萬（42.5萬美金），且致病可能不只這一個基因，這是此治療方式的限制。

 

幹細胞治療是另一個研究方向，讓凋亡的感光細胞重新恢復功能，但目前尚在臨床試驗階段。最新的是光遺傳學治療，原理來自感光細胞內會感受光線的一種物質叫做視紫質（rhodopsin），由於在一些藻類或細菌身上也有視紫質，同樣會吸收光、產生能量，因此即使感光細胞都壞死了，但注射入眼球的視紫質可以在其他細胞表現，比如讓別的雙極細胞帶著視紫質，擔負起感光細胞的功能。

 

光遺傳學治療的好處是不用先做基因檢測，只要確診是色素性視網膜病變就可以直接採取治療，唯目前也還在研發的階段。

（圖說：平時做好視力保健，定期視力檢查，才能避免走上失明一途。）

 

造成的失明原因不只色素性視網膜病變，在台灣最常見是糖尿病視網膜病變以及青光眼。糖尿病是全身廣泛性影響的疾病，很難靠植入電子眼改善；青光眼會導致最後端的神經節細胞壞死，植入電子眼也沒有用。

 

至於人口數也很大宗的老年性黃斑部病變，患者由於黃斑部壞掉，導致中央視覺受損、旁邊視力仍是好的，因此看人時看不清楚臉、但仍看得到對方身上穿的衣服，視覺損失的機轉與色素性視網膜病變不相同。美國Second Sight公司正進行一項臨床試驗，嘗試使用人工電子眼治療此疾病，結果尚未公布，但學理上這類患者植入電子眼，會導致患者出現晶片刺激的視覺與既有視力兩種影像的衝突，如何整合有待考驗。