implantátumok az orvosbiológiai technológiák egy osztálya , amelyek képesek az emberi retina pótlására károsodás vagy diszfunkció esetén. A retina implantátumokat jelenleg számos magáncég és kutatóintézet fejleszti szerte a világon. Az implantátum célja, hogy részben helyreállítsa a hasznos látást azoknak az embereknek, akik degeneratív szembetegségek , például retinitis pigmentosa vagy makuladegeneráció miatt veszítették el látásukat . Jelenleg háromféle retina implantátum van klinikai vizsgálatok alatt : epiretinális implantátumok (a retinán), szubretinális implantátumok (a retina mögött) és suprachoroidális implantátumok (a érhártya felett). A retinaimplantátumok lehetővé teszik a felhasználó számára, hogy kis felbontásban láthasson a fennmaradó retinasejtek elektromos stimulációjával. Az ilyen képek elegendőek lehetnek bizonyos vizuális képességek, például a fényérzékelés és a tárgyfelismerés helyreállításához.
Az Argus II retina implantátum az Egyesült Államokban 2013 februárjában, Európában pedig 2011 februárjában ért el piaci elfogadást, és ez lett az első jóváhagyott implantátum. Az eszköz segíthet a pigmentos retinitisben szenvedő felnőtteknek, akik elveszítették az alakzatok és mozgások észlelésének képességét, hogy mozgékonyabbak legyenek és napi tevékenységeket végezzenek. A retina implantátumként ismert szubretinális eszközt eredetileg Németországban fejlesztették ki. Többközpontú klinikai vizsgálatokat végzett Európában, és 2013-ban megkapta a CE-jelölést , így ez az első vezeték nélküli szubretinális eszköz, amely elnyerte a piaci elfogadást .
Förster volt az első, aki felfedezte, hogy az occipitalis kéreg elektromos stimulációja vizuális észlelések, foszfének generálására használható [1] . Az első beültethető stimulátort a látás helyreállítására Dr. Brindley és Lewin fejlesztette ki 1968 -ban [ 2] . Ez a kísérlet bebizonyította a vizuális észlelések közvetlen elektromos stimulációval történő létrehozásának életképességét, és ez késztette más beültethető eszközök kifejlesztését a látási útvonal stimulálására, beleértve a retina implantátumokat [3] . A retinastimuláló eszközök a kutatás tárgyává váltak, mivel a vakság eseteinek körülbelül a felét a retina károsodása okozza [4] . A retina implantátumok fejlesztését részben a cochlearis implantátumok fejlődése és sikere is motiválta , amelyek bizonyították, hogy korlátozott bemenettel képesek jelentős szenzoros funkciók helyreállítására [5] .
A retina implantátumok optimális jelöltjei a retina betegségek, például a retinitis pigmentosa vagy az életkorral összefüggő makuladegeneráció . Ezek a betegségek a retina külső rétegében lévő fotoreceptor sejteket érintve vaksághoz vezetnek , így a retina belső és középső rétege változatlan marad [4] [6] [7] [8] [9] [10] . A páciensnek legalább ép ganglionsejtréteggel kell rendelkeznie ahhoz, hogy jelölt legyen a beültetésre. Ez az optikai koherencia tomográfia (OCT) non-invazív alkalmazásával kimutatható [11] . A retinabeültetésre jelöltek meghatározásakor más tényezőket is figyelembe vesznek, beleértve a maradék látás mennyiségét. Az életkorral összefüggő makuladegenerációban szenvedő betegeknél, akiknek ép perifériás látásuk lehet, a retina implantátumok a látás hibrid formáját eredményezhetik. Ebben az esetben az implantátum kiegészíti a fennmaradó perifériás látást a központi vizuális információval [12] .
A retina implantátumoknak két fő típusa van. Az epiretinális implantátumokat a retina belső felületére , míg a subretinális implantátumokat a retina külső rétege és a retina pigmenthám közé helyezik .
Az epiretinális implantátumok a retina belső felületén helyezkednek el, közvetlenül stimulálják a ganglionsejteket, megkerülve a retina összes többi rétegét. Az epiretinális implantátumok egy szilíciumlemezből állnak, a retina belső rétegére elhelyezett platinaelektródákkal. A tömb mikroszögekkel van stabilizálva, az üvegtest enyhe mechanikai nyomásával . Az epiretinális implantátumhoz külső kamera szükséges a képalkotáshoz [12] . A kamera képet kap a környezetről, feldolgozza a képet, és vezeték nélküli telemetriai csatornán keresztül továbbítja a képpel kapcsolatos információkat a beültetett elektródatömbnek. Egy külső adó is szükséges az implantátum folyamatos áramellátásához RF indukciós vagy infravörös lézerek segítségével. A külső kamerát és a képfeldolgozó chipet általában a páciens szemüvegére szerelik [3] . A képfeldolgozás magában foglalja a kép kicsinyítését és a kép térbeli és időbeli stimulációs mintázattá alakítását a megfelelő retinasejtek aktiválása érdekében [4] [12] .
ElőnyökAz epiretinális implantátumok előnye, hogy megkerülik a retina nagy részét , és leállítják a ganglionsejtek működését a retina belső rétegében. Így az epiretinális implantátumok vizuális észlelést biztosíthatnak a retina betegségben szenvedőknél, amelyek túlmutatnak a fotoreceptor rétegen. A legtöbb elektronika képes támogatni a hozzá tartozó külső alkatrészeket, ami lehetővé teszi az implantátum méretének csökkentését és egyszerű frissítések elvégzését további műtétek nélkül [13] . A külső elektronika azt is lehetővé teszi a klinikus számára, hogy teljes ellenőrzést gyakoroljon a képfeldolgozás felett, és a feldolgozást minden egyes pácienshez igazítsa [3] . Ezenkívül az epiretinális implantátumok sajátos elhelyezkedése lehetővé teszi, hogy az üvegtest az implantátum hűtőbordájaként szolgáljon [14] .
HátrányokAz epiretinális implantátumok fő hátránya, hogy külső eszközre van szükség, amelyet nehézkes viselni. A külső kamera arra is kényszeríti az alanyt, hogy mozgassa a fejét, amikor a tekintete irányát változtatja. Az epiretinális implantátumok nemcsak a ganglionsejteket, hanem a közeli axonokat is stimulálhatják, amelyek más retinotópiás területekhez kapcsolódhatnak. Ez enyhén torz sablonstimulációhoz vezethet, amelyet elektronikus feldolgozással kell korrigálni [4] . Ezenkívül a ganglionsejtek rétegének stimulálása kifinomultabb képfeldolgozási technikákat igényel, hogy figyelembe vegyék a megkerült retinarétegekkel kapcsolatos hagyományos feldolgozást [3] . Míg az epiretinális implantátum üvegtesti nyomással stabilizálható, további mechanikai rögzítésre lehet szükség mikrokörmök segítségével [15] [16] .
Klinikai vizsgálatokAz első epiretinális implantátum, az ARGUS egy szilícium lapkát tartalmazott 16 platinaelektródával [12] . Az ARGUS klinikai vizsgálatának I. fázisa 2002-ben kezdődött az eszköz hat résztvevőbe történő beültetésével. Valamennyi beteg a foszfének fényességének és diszkretizációjának növekedéséről számolt be, néhány betegnél a látásfunkció jelentős javulást mutatott az idő múlásával. Az ARGUS jövőbeli verzióit fejlesztik az egyre sűrűbb elektródasorokhoz, amelyek lehetővé teszik a jobb térbeli felbontást. A legújabb ARGUS II készülék 60 elektródát tartalmaz, egy 200 elektródos eszközt pedig az USC Eye Institute szemészei és mérnökei fejlesztenek [17] . Az ARGUS II 2011 februárjában kapott forgalomba hozatali engedélyt (a CE-jelölés biztonságot és teljesítményt mutat), és Németországban, Franciaországban, Olaszországban és az Egyesült Királyságban kapható. A 30 beteg bevonásával végzett hosszú távú vizsgálatok időközi eredményeit az Ophthalmology 2012- ben publikálták . Az Argus II 2013. április 14-én kapta meg az amerikai FDA jóváhagyását. Az FDA Approval Boston Subretinal Implant Project számos funkcionális epiretinális implantátum iterációját is kifejlesztette, és az implantátum működésének elemzésére összpontosított. Egy másik epiretinális eszközt, a betanítható retina implantátumot az IIP technologies GmbH fejlesztette ki, és klinikai vizsgálatokba kezdett . [12] . A negyedik epiretinális eszközt, az EPI-RET-et fejlesztették ki, és hat betegen megkezdődtek a klinikai vizsgálatok. Az EPI-RET 25 elektródát tartalmaz, és az objektívet vevő chipre kell cserélni. Minden alany képes volt különbséget tenni a stimuláció különböző térbeli és időbeli formái között [18] .
A szubretinális implantátumok a retina külső felületén, a fotoreceptor réteg és a retina pigmenthám között helyezkednek el , közvetlenül stimulálva a retina sejtjeit, a retina belső és középső rétegei által végzett hagyományos feldolgozásra támaszkodva [3] . A szubretinális implantátum rögzítése ezen a helyen viszonylag egyszerű, mivel az implantátumot mechanikailag korlátozza a retina külső rétege és a retina pigmenthámja közötti távolság. A szubretinális implantátum fényérzékeny mikro fotodiódákat tartalmazó szilícium lapkából áll, amelyek közvetlenül a beérkező fényből generálnak jeleket. A retinán áthaladó beeső fény áramokat generál mikrofotodiódákban, amelyek a keletkező áramot közvetlenül a mögöttes retinasejtekbe fecskendezik egy többelektródos tömbön keresztül . A mikrofotodiódák szerkezetét a beeső fény aktiválja, ezáltal stimulálja a bipoláris , vízszintes , amakrin és ganglion sejttípusokat , ami az eredeti beeső kép vizuális észlelését eredményezi. A szubretinális implantátumokhoz elvileg nincs szükség semmilyen külső berendezésre a beültetett mikrofotodióda tömbön kívül. Egyes szubretinális implantátumok azonban külső képerősítő áramkörből táplálkoznak [4] .
ElőnyökA szubretinális implantátumnak van néhány előnye az epiretinális implantátummal szemben a tervezés egyszerűsége szempontjából. A fénykép felvételét, feldolgozását és stimulálását egyetlen chipre szerelt mikrofotodiódák végzik, ellentétben az epiretinális implantátummal, amelyhez külső kamera, feldolgozóchip és több elektróda beültetése szükséges [4] . A szubretinális elhelyezés is leegyszerűsíti a dolgot azáltal, hogy a stimuláló tömböt a sérült fotoreceptorok közvetlen közelébe helyezi [3] [12] . A retina fennmaradó rétegeinek funkcióira támaszkodva a szubretinális implantátumok lehetővé teszik a retina normál belső feldolgozását, beleértve a fokozódást is, ami az általános negatív reakcióküszöb csökkenéséhez vezet [3] . Ezenkívül a szubretinális implantátumok lehetővé teszik a tekintet mozgatását a normál szemmozgások során. A szubretinális implantátumokból származó retinotop stimuláció kezdetben pontosabb, mivel a mikrofotodiódákon beeső fény mintázata közvetlen kép. A szubretinális implantátumok minimális rögzítést igényelnek, mivel a szubretinális tér mechanikailag korlátozott, és a retina pigmenthámja negatív nyomást hoz létre a szubretinális térben [4] .
HátrányokA szubretinális implantátumok fő hátránya az a követelmény, hogy a beeső fény szintje elegendő legyen a mikrofotodiódák normál működéséhez. Így a szubretinális implantátumok gyakran tartalmaznak külső áramforrást a beeső fény hatásának fokozására [3] . A szubretinális tér kompakt jellege jelentős korlátozásokat ró az implantátum méretére. Az implantátum és a retina közelsége szintén növeli a retina hőkárosodásának lehetőségét az implantátum által termelt hő miatt [4] . A szubretinális implantátumok a retina ép belső és középső rétegét igénylik, ezért nem alkalmasak olyan retinabetegségekre, amelyek túlnyúlnak a fotoreceptorok külső rétegén. Ezenkívül a fotoreceptorok elvesztése a sérült fotoreceptorok határán membrán kialakulásához vezethet, ami viszont zavarhatja a stimulációt és növelheti a stimulációs küszöböt [12] .
Klinikai vizsgálatokAz Optobionics volt az első cég, amely kifejlesztette a szubretinális implantátumot és validálta azt klinikai vizsgálatok során. A kezdeti jelentések azt sugallták, hogy a beültetési eljárás biztonságos volt, és a vizsgálatban résztvevők enyhe javulást tapasztaltak a látásfunkciókban és a fényérzékelés részleges visszatérését [19] . Ennek az eszköznek a jelenlegi verzióját 10 betegbe ültették be, akik mindegyike a vizuális részletek, köztük a kontraszt, az alak és a mozgás észlelésének javulásáról számolt be [4] . A németországi Retina Implant AG egy szubretinális implantátumot is kifejlesztett, amelyet kilenc betegen teszteltek klinikailag. A kísérleteket meghibásodások és kudarcok miatt elhalasztották [12] . A Retina Implant AG készülék 1500 mikrofotodiódát tartalmaz, ami nagyobb térbeli felbontást tesz lehetővé, de külső áramforrást igényel. A Retina Implant AG 2013 februárjában az Alpha IMS tanulmányban végzett vizsgálat 12 hónapos eredményeiről számolt be, amelyek azt mutatják, hogy kilenc betegből hatnál a készülék meghibásodott a beültetést követő kilenc hónapon belül, Proceedings of the Royal Society B , és nyolc alanyból öt különböző implantátumról számolt be. -közvetített vizuális észlelések a mindennapi életben. Az egyik látóideg sérült, és nem észlelt stimulációt. [20] . Az összes eddigi klinikai vizsgálat eredményei azt mutatják, hogy a szubretinális implantátumot kapó betegek foszfénérzékelésről számolnak be, néhányan pedig képesek olyan alapvető vizuális feladatok elvégzésére, mint az alakfelismerés és a mozgásérzékelés [12] .
A retina implantátumtól elvárt látás minősége nagyrészt az implantátum maximális térbeli felbontásán alapul. A jelenlegi retina implantátum prototípusok alacsony felbontású képpixelációra képesek . A "korszerű" retina implantátumok 60-100 csatornát tartalmaznak, ami elegendő a tárgyfelismeréshez és a napi tevékenységekhez. Az így kapott pixeles képek modellezése azonban nem teszi lehetővé, hogy feltételezzük, hogy minden implantátum elektróda érintkezik a kívánt retinasejttel. Így várhatóan ebben az esetben még kisebb a térbeli felbontás, mivel előfordulhat, hogy egyes elektródák nem működnek optimálisan [3] . Olvasási tesztek kimutatták, hogy egy 60 csatornás implantátum teljesítménye elegendő az olvasási képesség részleges helyreállításához, de csak a szöveg jelentős növekedésével [21] . A pixeles képek navigációs képességének mértékét értékelő hasonló kísérletek azt mutatták, hogy a tapasztalt alanyok számára 60 csatorna elegendő, míg a tapasztalatlan alanyok számára 256 csatorna szükséges. Ez a kísérlet tehát nemcsak az alacsony felbontású vizuális visszacsatolás által biztosított funkcionalitást demonstrálta, hanem azt is, hogy az idő múlásával alkalmazkodni és fejlődni lehet [22] . Ezek a kísérletek azonban csak normál alanyok gyengén látásának szimulációin alapulnak, és nem beültetett betegek klinikai vizsgálatain. A beültetett alanyoknál az olvasáshoz vagy a szobai navigációhoz szükséges elektródák száma változhat, és ezeknél a betegeknél további vizsgálatokat kell végezni az adott vizuális feladatokhoz szükséges térbeli felbontás meghatározásához.
A szimulációs eredmények azt mutatják, hogy 600-1000 elektródára lenne szükség sokféle feladat elvégzéséhez, beleértve az olvasást, az arcfelismerést és a helyiségben való navigációt [3] . Így a retina implantátumok meglévő térbeli felbontását 10-szeresére kell növelni, míg a meglévő implantátumok felbontása túl alacsony ahhoz, hogy a megfelelő vizuális funkciókat helyreállítsa ezekhez a feladatokhoz.
Az eddigi klinikai jelentések vegyes sikert mutattak, minden beteg legalább némi fényérzésről számolt be az elektródákból, és kisebb részben megnövekedett vizuális funkcióról, például világos és sötét területek azonosításáról. A klinikai jelentések azt mutatják, hogy a retina implantátumok még alacsony felbontás mellett is hasznosak lehetnek abban, hogy némi látást biztosítsanak azoknak az embereknek, akiknek egyébként nem lenne ilyen [12] . Továbbra is tisztázatlan a látásszint csökkenés mértéke, amikor retina implantátumokat alkalmaznak a műtéti eljárással járó kockázatok kiegyensúlyozására, különösen az ép perifériás látású betegek esetében. A retina implantátumok számos más szempontját is figyelembe kell venni a további vizsgálatok során, beleértve az implantátumok hosszú távú stabilitását és a retina neuroplaszticitását hosszú távú stimuláció hatására [4] .
Szótárak és enciklopédiák |
---|