视网膜假体是当前视觉修复研究领域的一个热门研究方向,其通过植入电极刺激患者功能残存的视觉传导通路,使患者产生视觉感受。当前视觉假体由于电极数量少,只能产生低分辨率的假体视觉感受,假体植入者难以识别复杂物体。虚拟通道是增加视觉感受分辨率的一种有效手段。本研究提出一种新型的包含圆盘电极以及圆环电极的复合形状电极阵列,通过建模仿真计算证实该电极阵列可通过刺激相邻电极产生虚拟通道,进而增加视网膜假体可产生的光幻视点数量,提高假体视觉分辨率。具体研究方法为:首先基于多物理场仿真软件(COMSOL)建立视网膜上电刺激模型,计算不同电刺激条件下视网膜内的电场空间分布情况,寻找虚拟通道的产生条件。继而设计一种包含圆盘电极与圆环电极的复合电极阵列。其次基于神经元仿真软件(NEURON)建立不同类型的视网膜神经节细胞模型,研究各类型神经节细胞的电刺激响应,继而建立黄斑区多神经节细胞模型。最后将多物理场仿真软件与神经元仿真软件相结合,将COMSOL计算的电刺激空间电场导入NEURON中,研究神经节细胞在不同电刺激下的兴奋响应情况。通过仿真研究发现,同时刺激复合电极的圆盘电极可在电极上方视网膜内产生较为汇聚的神经节细胞兴奋区域,同时刺激相邻复合电极的圆环电极可在电极之间的视网膜区域内出现兴奋的神经节细胞。此外,本研究通过改变回收电极配置方式,使用伪单极刺激,降低相邻电极之间的相互干扰,提高电极电刺激的聚焦性。最后,本论文基于人眼的视觉残留机制,提出了一种分时刺激策略。分时刺激圆盘电极与圆环电极,通过短时交替产生独立光幻视点与虚拟通道光幻视点,增加产生光幻视点的数量,从而提高假体视觉分辨率。本研究为后续的电极设计与制造打下良好的理论基础。