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吳重雨+劉文泰〉視網膜晶片技術 點亮盲人光明,點亮IC產業方向

文 / 楊方儒    
2007-07-01
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吳重雨+劉文泰〉視網膜晶片技術 點亮盲人光明,點亮IC產業方向
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聯電榮譽副董事長宣明智的老母親,近30年來,眼睛只能見到微弱光線,寂暗生活裡,只能靠摸索過日子。

看到80多歲的老母親,因高度近視導致近乎失明,數字要寫在A4大小的紙張上才能辨識,宣明智少了大老闆的霸氣、語氣低愴地說,「視障者的痛苦,我非常、非常能夠理解!」

全球有4500萬失明人口,平均每五秒鐘,就有一人遭逢失明危機,數字驚人。

但6月6日,台北下著滂陀大雨的上午,香格里拉台北遠東國際大飯店的大會議室裡,交通大學主辦了一場記者會,為失明的人,帶來了一線黑暗之光。

交大團隊/用感光晶片治盲猴

「這是劃時代的醫療與科技的結合,更是突破!」交大校長吳重雨對台下大批記者興奮地說,五年內,失去視力的人,可能就有重見光明的璀璨未來。

吳重雨研究視網膜晶片近十年,與前後六名學生,還有清華大學生命科學院教授焦傳金、台北榮總眼科醫師林伯剛,透過一塊2毫米(mm)見方、150微米(µm)厚的晶片,開刀植入視網膜前方後,盲人的視神經與大腦,即可以得到晶片的感光訊號,重新看到這個世界。

不過,礙於無法進行人體實驗,吳重雨團隊在台灣法令規範內,僅在猴子身上植入視網膜晶片。雖然失去視力的猴子,無法對人類講出牠看到了什麼,但已經確定猴子有光線反應。

正當吳重雨與學生們苦思突破時,太平洋另一岸,總是灑滿陽光的加州大學聖塔克魯茲分校(UC Santa Cruz)仿生實驗室(Integrated BioElectronics Research Laboratory)裡,已經有了五個成功案例。

甘蔗囝仔/在美創下臨床首例

這個實驗室的主持人,是來自台灣的電機系教授劉文泰。他出身台南仁德鄉下的甘蔗田,也是交大校友。

今年60歲的劉文泰,交大電工系畢業,比吳重雨大一屆,他的父母都不識字,六個兄弟姊妹中,只有他念書到初中以上。

32年前,與他同年考取公費的12名精英學生中,包括現任司法院大法官賴英照是國貿學門代表,劉文泰則是唯一的資訊科學代表,後來順利在密西根大學(University of Michigan)取得博士學位。

曾經為了研究,長達14年未曾回到台灣,劉文泰在美苦心鑽研。從1988年開始,他投入電子視網膜研發,經過不斷地動物實驗與努力,終於在2002年取得美國食品與藥物管理局(FDA)臨床許可,開刀首例就讓失明60年的老盲胞,能夠辨識光線明暗。

連前任美國總統柯林頓,都曾經在對國會的演說上,公開稱許劉文泰的成就,可說是美國的世紀創新。

第1代電子眼/從牛眼開始

劉文泰的作法是,在眼鏡上放上電子攝影機,透過一條感應細線穿過耳朵,將訊號傳達視網膜外的電子軟板,讓視神經細胞感應到訊號,再傳達到大腦。2002年有六名病患接受開刀,其中只有一例,因線圈感染失敗。

以色素性視網膜炎(Retinitis Pigmentosa)與老年性黃斑病變(Age-Related Macula Degeneration)導致失去視覺的病患來說,在視網膜的感光細胞受損,但視神經功能仍正常的前提下,透過劉文泰的突破,就可把視覺訊號傳遞到腦部。

19年來,劉文泰的計畫,總計已經砸下4000萬美元進行。他回憶一開始的懵懂說,「我還記得,為了搞懂視網膜,跟學生特地買了十顆牛眼睛來研究,才發現視網膜比衛生紙還薄,用手指一碰,就整個皺了起來!」

早年學習曲線高,但今天,技術演進速度加快了。

五年前,五名成功病患植入的電子軟板,是劉文泰口中的「第一代」作品。不過解析度僅達16像素,接受試驗的視障者,能夠辨認出牆上的門板、桌椅等大型物體。

雖然第一代僅是起步,但八成以上的成功率,已是全球醫學與科技上的大突破,包括日本、德國、南韓等多個國家研究機構,都曾向劉文泰取經。

「能夠看到一道光,就是莫大的感動!」劉文泰多次與這些病人術後深談,簡單道出他們的喜悅心情。

第2代效果高4倍/返台饋鄉親

今年底,「第二代」的手術即將上路,劉文泰預計要在美國找50個、台灣找五個病患實驗,視力恢復效果將是第一代的四倍。

第二代解析度可達64像素,在盲人面前,用手掌比個數字,就可以辨識。

故鄉台灣,是劉文泰在美國境外首次嘗試進行手術的地方。他開心地笑說,「我是這裡出生的,對台灣很有感情!」透過吳重雨的居間撮合,包括台北榮總、台大醫院、長庚醫院,都將加入開刀陣容。

「衛生署不會變成路上的石頭,如果真有大石擋路,我要用起重機吊起來,」衛生署長侯勝茂親自研究這個計畫後說,這個計畫選在台灣執行,不只是病人受惠,醫學界也會學到不少東西,「劉老師已經獲得FDA核准,到台灣的申請程序,會快得多!」

在台公開宣布要找五個案例、劉文泰與吳重雨的記者會結束後,經過媒體廣泛報導,隔天早上交大電話就接個沒完。包括校長室、公共事務委員會,都不停接到來自全台各地需要治療的患者與家屬的電話,他們迫切希望能夠爭取到恢復視力的機會。

「有一位母親,在電話中不停訴說著她小孩眼疾的問題,殷殷拜託,希望給他孩子一個機會,」交大公共事務委員會執行長詹玉如說,電話中有病人的焦慮、有家屬的殷切期盼,希望科學研究,可以帶領他們走出眼疾的痛苦。

第3代雷射技術 市場五年成熟

第二代技術,已經如此受到期待,劉文泰說,第三代預計將達到256像素,病人術後可以看到放在桌上的報紙標題,比第一代效果好上16倍,將正式達到市場化的目標。

也就是說,預計在五年內,這技術將能達到一般生活視覺需求,達到全球商業化、大眾化的目標。

30年前,如果有人說,透過雷射手術,能夠在數秒鐘手術過程中,完全去除近視度數,會被視為天方夜譚。

但今天,全球已經有1000萬人,透過雷射拋掉眼鏡。劉文泰這一項如今聽起來仍像科幻電影的手術,情節卻有可能會像雷射開刀治療近視眼。

美國知名盲歌手史提夫.汪達(Stevie Wonder),曾經多次公開讚賞劉文泰的研究,這些年來,也一直幫忙募款。

但一方面考量他是名人,加上前兩代手術後解析度仍不高,所以劉文泰一直沒有選擇他做為實驗案例。

出生兩個月就失明,史提夫.汪達曾經語氣激動地說,「我希望在有生之年,能夠親眼看見親生小孩的臉。」

這不僅是史提夫.汪達對劉文泰的期許,更是全球數千萬失明者對劉文泰的期待。

劉文泰說,到了第四代,超過1000像素時,也就等於盲人完全重見光明的一刻到來,這已是可期的願景。

下波IC成長動力:醫療應用

同時,這不僅是眼科醫學上的突破,也是科技產業的新出路。

「未來10年至20年間,醫療相關IC應用,將會躍升主流!」前台積電技術長、加州大學柏克萊分校電機系教授胡正明強調,相較於目前的電腦、通訊、消費性電子應用,美國科技界已經一致看好醫療科技,將會大成長。

胡正明認為,不論是疾病治療、養生、抗衰老等IC應用,將會帶動半導體產業的新一波成長趨勢。

吳重雨同樣預測到此一趨勢,在接任國家矽導計畫總主持人後,就決定把生醫工程與醫療元件開發列為計畫研究重心之一。

交大預計在9月率先成立「智慧型仿生裝置研究中心」(Intelligent Prosthesis Research Center),由劉文泰出任中心主任,除了結合兩人的視網膜研究、「雙軌」進行人工視網膜植入外,將來也會把觸角拓展至神經科學領域,開發非藥物性神經疾病的治療。

「技術要在台灣生根,我們不能只是做手術的地方!」國家衛生研究院院長伍焜玉就大聲說,一直以來,台灣最好的人才都是學醫的,手術實力不弱,但在先進技術上更要趕上。

的確,台灣多年來在醫療生技的發展上,始終雷聲大雨點小。擁有生化專長、研究醣蛋白多年的中研院院長翁啟惠,正希望提升台灣在這個領域的國際能見度,因此全力支持劉文泰。

跨越語言門檻/發展神經晶片

另外,半導體產業本來就是台灣的強項,宣明智就肯定說,這將是台灣科技業的新路,「因為跨領域綻放出來的火花,創新價值非常高!」

劉文泰說,如同電子耳般的原理,將來不只是在視網膜上,包括脊髓、腦部神經元,都有可能廣泛用到晶片,「中風不良於行的病人,如果能夠正確刺激控制下半身的神經,就能夠控制肌肉站起來!」

劉文泰最近就要用脊髓很長的壁虎,當動物實驗對象,如果成功,就可以「遙控」活生生的壁虎活動。

「這是台灣半導體行業,不能放過的商機!」吳重雨與竹科關係緊密,許多大老闆都是老朋友,甚至是他的學生,他正扮演著火車頭角色,號召大家一起投入生技新應用領域。

但是,「語言」不通,將是必須要跨越的門檻。

電機背景出身的劉文泰,本來是類比IC設計的老手,「為了搞懂醫療領域,我花了好多年,才懂醫生們說的話,還有那些拉丁文專有名詞!」他回憶。

博通(Broadcom)台灣研發中心總經理高榮新觀察,台灣業者一直以來擅長的是控制成本、做的量都非常大,要走到多樣少量,以及不熟悉的人體生技領域上,還有一段路要努力。

吳重雨則樂觀地說,大學創造知識,技術移轉到業者身上,緊密的產學合作,讓美國科技創新強盛,「台灣不僅正複製這個模式,長久以來,我們最好的人才都是在這兩個領域上,所以我相信,在不久的將來,醫療與科技的結合,會成為台灣產業強項。」

新科技將解決人類幾千年來失明者的痛苦,日子不遠了。

本文出自 2007 / 07 月號

東京遊設計

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