视网膜假体的基本功能包括3个方面，l①必须能够获取图像；②图像必须能够被转换为刺激图形；③刺激图形必须可被视网膜神经元接受。根据刺激机制的不同，l可将满足以上基本功能的人工视网膜分为两大类：i电流刺激和神经递质释放两类。①电流刺激：i是由许多在视网膜上呈空间分布的单个电极组成，l称作电极阵列(electrode1array)，l这些电极阵列可直接集成到一块特化的计算机芯片上。电极阵列放在视网膜下间隙或视网膜内表面。②直接的神经递质释放装置，l它有许多微细的管子，l将视网膜兴奋性神经递质(如γ-氨基丁酸)释放到接近视网膜细胞的位置。目前，l主要有三种人工视网膜假体：i安放于视网膜内表面的(epiretinal1prosthesis)、i视网膜下间隙的(subretinal1prosthesis)和化学性(chemical1prosthesis)人工视网膜。
图16-1411视神经假体移植示意图
[袖套状电极植入到颅内，l包绕在视神经周围，l电缆通过颅骨和皮下通道下行到达锁骨，l从锁骨下穿出皮肤(引自Veraart1Brain1Res1813：i181-6，l1998)]
1.表面型视网膜假体11主要由Rizzo(2001)、iHumayun(1994)和Eckmiller(1997)等分别研究开发。它是集图像接受器、i信息处理器及微电极阵列于一体的人工视网膜芯片。目前设计的人工视网膜包括眼内及眼外两部分。眼外部分包括图像接收器如微型摄像机及图像处理器、i无线电频率放大器、i激光源线圈等供电装置；眼内部分包括光接受器装置、i整流器、i控制器、i遥测设备、i电刺激信号产生器及微电极阵列芯片。眼外部分借助近红外线光源或电磁诱导原理向眼内芯片提供信息和能量。可通过眼外装置调节进入眼内的刺激参数。这样许多电活动均在眼外及玻璃体腔内完成，l减少了一系列电活动产热对视网膜组织的损伤。表面型人工视网膜的作用机制为图像接受器捕获外界视觉图像，l经处理转变为不同的像素，l然后通过激光感应系统送至眼内部分，l将激光脉冲转换成电子形式，l经微电极直接刺激与之邻近的神经节细胞及轴突，l再经视神经传入大脑视皮层，l使患者有能力感知外界信息。
表面型视网膜假体主要由视网膜信号编码器和微电子刺激器两部分组成，l视网膜信号编码器位于眼球外，l它完成了图像采集，l感受野测算，l刺激通道的编码等功能。微电子刺激器植入到视网膜前，l它可根据其接受到的信号产生电子脉冲刺激视网膜神经节细胞(图16-15)。
图16-1511表面型视网膜假体
2.外层型视网膜假体11即置于视网膜下间隙的假体，l又称人造硅视网膜(Artificial1silicon1retina，lASR)。它主要由Zrenner(1997，l1999)和Chow(2001，l2002)等研究开发。其直径约2～3mm，l厚25～100μm，l经微电技术生产的硅芯片表面排列着数以千计(3500～7600个)的微光电二极管阵列(microphotodiode1array，lMPDA)，l密度与周边视网膜感光细胞密度相似，l其表面覆盖一层氧化硅有利于光线的穿透并起绝缘作用。每个微光电二极管约20μm×20μm大小，l连有各自的刺激电极及信号处理系统。芯片材料是硅，l具有较好的组织生物相容性及易被微电技术加工的特性。视网膜下间隙假体中的MPDA吸收外界入射光线并转换为电信号。由于一般入射光线不足以激活光电二极管产生电信号，l故需借助近红外光源的支持以提高刺激强度。视网膜下间隙假体的作用机制为由MPDA接收外界光信息，l转变为电脉冲，l然后由微电极刺激视网膜内层尚有功能的双极细胞、i神经节细胞及其它神经细胞网络结构，l信号经自然传送途径处理后再经视神经传入大脑视皮层，l使患者能感知图像(图16-16)。
3.化学型人工视网膜11美国一眼科研究所提出一种微流体装置，l可用于刺激视网膜。它将包裹的谷氨酸盐泵到视网膜的多个位置，l使谷氨酸盐光活化(photoactivate)，l以刺激神经元。这是一种在视网膜目的区域释放神经递质的装置，l但其可行性尚处于论证阶段。
图16-1611视网膜下间隙假体
[A.微光电二极管阵列(MPDA，lmicrophotodiode1array)植入病变视网膜下间隙示意图。进入眼内的光线作用于光电二极管，l产生的电流(此电流与局部的光密度成正比)经金属刺激电极刺激视网膜神经节细胞；B.微光电二极管阵列局部镜下观。单个光电二极管对光反应面积为625mm2，l每个二极管中心为黄金制作的正方形刺激电极(8×8mm)]