视网膜微电极植入动物体后受内环境电生理因素影响的仿真研究

Retinal prosthesis provides, by far, the best answer for individuals with chronic blinding disease such as retinitis pigmentosa (RP）and age-related macular degeneration (AMD). Retinal prostheses are designed to elicit neural activity in the remaining retinal cells by detecting and converting light into electrical stimuli that can then be delivered to the retina. While the microelectrodes, as the key part of the prosthesis, plays a crucial role in the components and function of visual prosthesis. .It is important to study and accurately understand the electrical interaction between retinal prostheses and retinal tissue and thus provide guidance for the design of effective devices. Our research aim to use modelling approaches to simulate electric fields generated by multi-electric arrays in the microenvironment of retina and to simulate retinal activation using the model of comprehensive parameters including the size of, gap between the electrodes, the distance between electrode array and the retina, fluid parameter of the retina socket. Base on this study, we try to provide guidance for the design of the core part of the retinal prosthesis- - epi-retinal electrode array and promote the application of the retinal prosthesis.

人工视网膜是目前解决视网膜病变如视网膜色素变性（RP）和老年黄斑变性（AMD）引起的慢性失明的最好方法，视觉假体旨在检测由光转换成的电刺激并传输到视网膜，并在完好的视网膜细胞内引起神经动作，而人工视网膜的关键部分-视网膜微电极，在视觉假体的构成和功能方面起着至关重要的作用。.多电极阵列植入视网膜后，由于受视网膜内部电生理因素的影响，起产生相应的刺激阈值、电场分布和刺激传到方向和结果都与理论值有相对偏差，因而影响微电极的工作效果。.对于视网膜假体和视网膜组织之间的相互电作用进行深入的研究，找出其中的规律，对于视假体的设计、研制及植入具有重要的指导作用。本研究试图通过建立视网膜的生物物理模型，模拟在视网膜植入动物体的真实情况下，将视网膜的几何形状、视网膜微电极与视网膜之间的空间位置以及视网膜组织和生理液综合构成的电极-视网膜界面和电刺激给出的方式考虑进去，研究由电刺激产生的神经响应。

视网膜假体是目前解决视网膜病变如视网膜色素变性（RP）和老年黄斑变性（AMD）引起的慢性失明的有效方法，其原理是将光信号转换成的电刺激信号施加到视网膜，并在完好的视网膜细胞内引起神经动作，而人工视网膜的关键部分-视网膜微电极，在视觉假体的构成和功能方面起着至关重要的作用。多电极阵列植入视网膜后，由于受视网膜内部电生理因素的影响，起产生相应的刺激阈值、电场分布和刺激传导方向和结果都会发生没变化，因而影响微电极阵列的工作效果。据此，我们从微电极阵列的优化入手，提出了多参数视网膜表面微电极阵列的设计思想，通过体外实验，对电极阵列的性能进行了评价、比较，以期在动物体内试验时可以同时获得多参数微电极的刺激效果，进而对微电极阵列的参数与内环境的影响进行估算，优化微电极阵列的刺激效果，提高视觉假体的工作效率。本研究提出的多参数微电极阵列设计相比单一参数微电极阵列的方法可以在同一试验中获得多参数的刺激效果，提高效率；提出了2项发明专利，发表了两篇国内核心论文和一篇国际会议论文。