用于视网膜神经节细胞刺激的光供能数字视网膜假体架构可行性评估

临床试验此前已证明，通过电刺激视网膜上残留的神经元，能够显著唤起视网膜疾病致盲患者的视觉感知。然而，这些植入物恢复的视觉敏锐度非常有限，且需要穿过眼球的经皮电缆，导致可靠性降低以及手术复杂且术后感染风险高。为克服电缆带来的限制，本文提出了一种视网膜植入架构，其中近红外照明通过瞳孔将功率和数据传输至数字刺激控制器。高效率多结光伏电池将光功率转换为 CMOS 刺激器，该刺激器能够通过金刚石微电极阵列提供灵活的交错顺序刺激。为证明该方法在符合瞳孔光辐照度限制下唤起神经响应的能力，我们在退行性大鼠视网膜上使用了钙指示剂的荧光成像。结果表明，在 850 nm 波长、允许辐照度 4 mW/mm2 下激光所输送的功率，足以同时为刺激器 ASIC 供电并唤起视网膜神经节细胞（RGCs）的响应，且能够在平均刺激阈值下每秒产生多达 35 000 个脉冲。这证实了利用红外供能数字架构在高频重复率下提供复杂顺序刺激模式以唤起 RGCs 响应的可行性，尽管存在一些限制。