Retina AMD Polska

Zaawansowana technika zapraszana do naszych oczu

oryginalny tytuł: Protezy dla siatkówki i soczewki oka; z cyklu: Hightech w organizmie, cz.1;
niem.: Prothesen für Netzhaut und Linse, Hightech im Körper, Teil 1
autor: Norbert Lossau
źródło: WELT ONLINE, 05.12.2011
tłum.: Piotr Stanisław Król

(informacja od tłum. artykułu: Niedawno w internetowym wydaniu niemieckiego magazynu WELT ukazał się artykuł (zamieszczony także na stronie PRO RETINA Deutschland) Norberta Lossau przedstawiający najnowsze, najciekawsze informacje dot. bieżących wyników badań naukowych w zakresie implantologii w siatkówce oraz soczewce oka. Tekst pisany z perspektywy naszego zachodniego sąsiada, opisujący przede wszystkim osiągnięcia niemieckich instytutów naukowych, ale dający ogromną nadzieję niewidomym oraz osobom z dysfunkcjami wzroku na całym świecie. Chipy podsiatkówkowe i epiretinalne, oczy bioniczne, sztuczne soczewki naładowane elektroniką – to wielkie wyzwanie naukowców i ogromna nadzieja „odnalezienia znów światła” w życiu wielu osób.)

Protezy w siatkówce i soczewce oka

Zastosowanie chipów w siatkówce oka może osobom niewidomym, przynajmniej w ograniczonym zakresie, przywrócić możliwość wizualnego odbioru otaczającego ich świata. Naukowcy w Niemczech prowadzą obecnie coraz bardziej zaawansowane badania nad opracowaniem sztucznej soczewki, automatycznie dopasowującej się do zróżnicowanej percepcji widzenia. Wprowadzenie implantów soczewek przewidywane jest w przeciągu najbliższych trzech lat.

Chip podsiatkówkowy

Niewidomy Fin, Miikka Terho wszedł do najnowszych annałów świata medycyny. Jest pierwszym, który dzięki wszczepionemu chipowi “przeszedł z ciemności do światła”. Zaimplantowany pod siatkówkę oka mikrochip umożliwił mu na pewien czas ostrość widzenia na poziomie 2,1. Według oficjalnych przepisów osoby przekraczające granicę 2 procent nie są już zaliczane do niewidomych, naturalnie nawet wtedy, jeśli ich wzrok jest bardzo słaby. Dzięki wszczepionej pod siatkówkę oka krzemowej protezie, Terho mógł rozpoznać litery o wielkości sześciu centymetrów. Dla osoby całkiem niewidomej jest to prawdziwa rewelacja.

Mikrochip o wymiarach: 3 mm szerokości i grubości 50 mikrometrów, opracowany przez firmę Reutlinger Retina Implant AG, Terho nosił w studiu pilotażowym od 19 grudnia 2008 do 19 lutego 2009 roku. Eksperyment ten, prowadzony przez Uniwersytecką Klinikę Okulistyczną w Tübingen, uzyskał zezwolenie tylko na trzy miesiące, ze względów etycznych. Wzięto pod uwagę m.in. aspekt zbyt krótkich jeszcze doświadczeń w zakresie stabilności oraz biologicznych uwarunkowań w zastosowaniu tego implantu w dłuższym czasie. Po usunięciu mikrochipu świat Terho znów stał się czarny, niewidoczny.

Profesor Eberhart Zrenner, który od wielu lat prowadzi badania naukowe nad tą technologią, jest nastawiony optymistycznie – ten trzymilimetrowy chip ze swoimi 1500 sensorami (pikselami) wielu niewidomym pozwoli ujrzeć światło w ich oczach. Po uwagę brani są pacjenci z degeneracją siatkówki oka, np. z retinitis pigmentosa (barwnikowe zwyrodnienie siatkówki). Tą chorobą w Niemczech dotkniętych jest około 40 tysięcy ludzi. Chip ten może jednak pomóc tylko w tym wypadku, gdy pacjent nie ma uszkodzonego nerwu wzrokowego i gdy wcześniej widział. Niewidomi od urodzenia, których mózg nigdy nie miał możliwości przetwarzania sygnałów (obrazów) przekazywanych przez gałki oczne, nie mogą niestety liczyć na ten rodzaj implantu.

Bioniczne oczy

Podczas gdy chip siatkówkowy Profesora Zrennera wciąż oczekuje na oficjalne zezwolenie stosowania go u pacjentów, europejskie urzędy dały zielone światło dla pochodzącego z USA, tzw. bionicznego oka pod nazwą “Argus II”. System ten został opracowany przez kalifornijską firmę “Second Sight” i działa na innej zasadzie niż ww. W specjalnych okularach zainstalowana jest kamera video, której zadaniem jest przesyłanie obrazu do chipu umieszczonego w siatkówce oka; jednak nie pod, jak to ma miejsce w chipie z tübingenowskiego mikrochipu, ale na siatkówce oka. Stymuluje on siatkówkę 60. elektrodami (6 x 10). Mimo że 60 pikseli w rzeczywistości nie odbierają obrazu tak dobrze jak 1500 pikseli, ale pozwala to na uzyskanie pewnej orientacji w pomieszczeniu, spostrzeganie osób tam się znajdujących, drzwi, itp. Dzięki systemowi “Argus II” pacjenci mogą rozpoznać do sześciu różnych kolorów i odczytać litery dużego formatu. W Niemczech przeprowadzane są implantacje “Argus II” w klinikach w Kolonii oraz w Monachium.

Porównując zdolność widzenia w zdrowym oku ze 130 milionami fotoreceptorów, wszystkie zastępcze systemy techniczne w najbliższym czasie mogą pomóc jedynie w pewnym, określonym zakresie, co jednak dla osoby niewidomej stanowi ogromną korzyść. Jednak badania naukowe nad sztucznym okiem będą dalej się rozwijać, ilość pikseli w chipach stale zwiększać i jednocześnie obniżać się będą koszty. Na dzień dzisiejszy firma “Second Sight” życzy sobie za system “Argus II” aż 100.000 dolarów.

Chip etiretinalny

Także w Niemczech zapoczątkowano prace nad opracowaniem chipu wewnątrzocznego, implantowanego w siatkówce. i skoordynowanie go sygnałem przekazywanym przez kamerę video w specjalnych okularach. Profesor Rolf Eckmiller z Uniwersytetu w Bonn, obecnie na emeryturze, od wielu lat wymienia się koncepcjami w tym zakresie z Profesorem Zrennerem. “Know how” Eckmillera włączone zostało do koncepcji i opracowań w firmie Intelligents Medical Implant (w skrócie: IMI). Razem z zespołem Profesora Petera Waltera z Uniwersyteckiej Kliniki Okulistycznej w Aachen przedsiębiorstwo z Bonn zmierza do opracowania epiretinalnego implantu. Także i tutaj prowadzone są już badania kliniczne.

W tego rodzaju implantach siatkówkowych konieczne jest dostarczenie rozpoznawalnego przez nerw wzrokowy sygnału, odbieranego przez cyfrową kamerę, który następnie przesyłany jest za pomocą umieszczonej w okularach anteny do chipu. W przeciwieństwie do metody z Tübingen, chip wszczepiony jest tak, że neuronowe przetwarzanie obrazu w żywych komórkach nerwowych może odbywać się poza siatkówką. Trudno jest obecnie przewidzieć, która z tych koncepcji przetrwa dłużej. Problemem systemu z Tübingen jest obecnie odpowiednie zabezpieczenie chipu w elektryczne zasilanie. Wyznaczonym celem jest aktualnie dostosowanie długoterminowych baterii, które mogłyby zostać w subtelny sposób zaimplantowane pod skórę. W systemie “Argus II” niekorzystna jest relatywnie mała ilość punktów odbioru obrazu. Nic nie stoi na przeszkodzie, aby kolejne generacje wyposażać w zdecydowanie większą ilość pikseli.

Naukowcy z Melbourne opracowali chip siatkówkowy do kamery video wyposażony w 100 pikseli, natomiast w izraelskiej firmie Nano Retina w Herzliya Pituach prowadzone są obecnie eksperymenty z 600 pikselowym chipem, nazwanym Bio-Retina. Pierwsze kliniczne testy opublikowane zostaną za dwa lata. Na całym świecie pracuje obecnie nad tego rodzaju implantami około 30 zespołów naukowych.

Sztuczna soczewka

Jest to pierwsza na świecie tego typu sztuczna soczewka oka, konstruowana przez naukowców z Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). Sztuczny system akomodacyjny (Künstliche Akkomodationssystem, skrót: KueAkk) pozwala oczom adaptować się do zróżnicowanych odległości w widzeniu z daleka i bliska. Normalnym procesem starzenia się jest m.in. to, że soczewka oka z czasem traci elastyczność i niewystarczająco współdziała z otaczającymi ją mięśniami. Aktualnie są trzy możliwości pomocy: Jedną z nich jest implantacja dwuogniskowej (optycznie) soczewki. W ten sposób mózg może chociaż z grubsza rozróżniać obrazy z oddali i z bliska. Druga, to niewielkie laserowe cięcie w soczewce usprawniające jej ruch. Trzecią jest zastąpienie starej tkanki wewnątrz soczewki i zastąpienie jej ze sztucznego tworzywa.

Przed siedmioma laty Profesor Georg Bretthauer z Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) przedstawił ideę rozwinięcia technicznego sztucznej soczewki. Bogato wyposażona w elektronikę i elementy mikrotechniki przywracałaby pełną funkcjonalność soczewki oka. To techniczne wyzwanie jest ogromne, ponieważ w soczewce o wymiarach 10 mm szerokości i 3 do 4 mm grubości zmieszczone muszą być liczne, miniaturowe systemy techniczne. Jednym z nich jest mechaniczny reaktor, który ustawiałby w soczewce odpowiednie, optyczne ogniskowe. Opracowanie tegoż komponentu było jeszcze najprostsze. O wiele większe trudności były przy konstruowaniu czujnika, którego rolą jest ustalenie, w którą stronę chce w danej chwili spojrzeć osoba wyposażona w taką soczewkę – w jakąś twarz w odległości dwóch metrów, czy też na las ciągnący się na horyzoncie? W tym celu soczewka zintegrowana jest z, tak można określić, wyrafinowanym czujnikiem, który określa kierunek, w który oko ma się skierować. Wyznaczenie kierunku spojrzenia dwóch oczu określa geometrycznie obliczony dystans do obiektu, na którym wzrok ma zostać ostro wyregulowany.

Jak widać, konieczny jest zatem minikomputer, który będzie przetwarzał dane czujników i odpowiednio sterował reakcją wzroku. Nie tylko ta elektronika musi być wykorzystana w małej soczewce. Potrzebna jest także funkcja przesyłania informacji pomiędzy czujnikami obydwu oczu w celu zsynchronizowania pozyskiwanych przez nie danych.

Jak stwierdził Profesor Bretthauer – do tych wszystkich trudności dochodzi jeszcze system zasilania sztucznej soczewki. Pozyskiwanie energii ze zróżnicowanej temperatury wokół niej, z tętna oraz innych ruchów, a także zintegrowanych czujników słonecznych nie wystarcza do pełnego zabezpieczenia w energię. Konieczny zatem jest dodatkowo akumulatorek lub kondensator w celu przechowywania energii elektrycznej, indukcyjnie zasilany z zewnątrz. Cały ten mechanizm techniczny musi być uformowany pierścieniowo na obrzeżach sztucznej soczewki, która w środkowej części musi mieć wolny otwór pozwalający na przekazywanie światła do wewnątrz oka.

Profesor Georg Bretthauer od 2004 roku wraz z dziesięcioma, dwunastoma współpracownikami pracuje nad opracowaniem tej sztucznej soczewki. Większość z wyzwań dotyczących tego projektu jest zrealizowana, zarejestrowano już dwanaście patentów z tym związanych. Najważniejszym problemem do rozwiązania pozostaje jeszcze zintegrowanie soczewki ze źródłem zasilania. Bretthauer chce wszystko dopracować w najbliższych trzech latach, aby mogła wejść do użytku. Jak zaznaczył: “W 2014 roku idę na emeryturę. Do tego czasu sztuczna soczewka musi być gotowa.”

Źródło wersji polskojęzycznej artykułu: RETINA FORUM

System rejestracji SMS

Góra