Leeftijdsgebonden maculaire degeneratie, een ziekte die lichtgevoelige cellen in het netvlies langzaam afbreekt, is de belangrijkste oorzaak van verlies van gezichtsvermogen en blindheid bij mensen van 65 jaar en ouder, volgens de Centers for Disease Control and Prevention. Artsen kunnen zo'n verlies van gezichtsvermogen niet voorkomen - maar een systeem dat lichtgevoelige cellen vervangt, ontworpen door Daniel Palanker, een professor in de oogheelkunde, kan de last verlichten.

Het apparaat - een combinatie van een beeldverwerkingsbril en kleine siliciumchips die in het netvlies zijn geïmplanteerd - is meer dan een decennium in de maak. Hoewel de resolutie van het apparaat nog niet is waar de ontwerpers hem hopen te krijgen, kan de technologie momenteel slechts 20/200 visie bereiken, wat niet voldoende is om duidelijk te lezen of veilig te rijden – in Parijs is een haalbaarheidsstudie met vijf patiënten begonnen, met een tweede gepland later in het jaar in het oosten van de Verenigde Staten.

"We hebben 12 jaar geleden het eerste conceptdocument gepubliceerd over hoe we dit zouden aanpakken, en nu hebben we bij menselijke patiënten in principe alle belangrijke aannames die we onderweg maakten gevalideerd, " zei Palanker, die ook directeur is van het Hansen Experimental Physics Laboratory en lid van Stanford Bio-X en het Stanford Neurosciences Institute.

Te veel draden

Palanker was al sinds zijn afstuderen in de toegepaste natuurkunde geïnteresseerd in de werking van ogen. Tot het begin van de jaren 2000, het grootste deel van Palanker's onderzoek was gericht op het gebruik van lasers bij oogchirurgie.

Toen leerde hij over kunstmatige netvliezen, hulpmiddelen voor de behandeling van patiënten die een deel van de lichtgevoelige cellen in hun netvlies hebben verloren aan ziekten zoals leeftijdsgebonden maculaire degeneratie of retinitis pigmentosa.

Maar kunstmatige netvliezen die toen in ontwikkeling waren, hadden een aantal nadelen. Voor een ding, geen van hen bereikte een fatsoenlijke resolutie. Destijds, het beste kunstmatige netvlies kwam overeen met ongeveer 20/1200 zicht.

In aanvulling, de meeste apparaten in de vroege jaren 2000 hadden veel draden nodig. Sommige systemen implanteerden een camera rechtstreeks in het oog, waarvoor uitgebreide bedrading nodig was om hem van stroom te voorzien. Andere apparaten monteerden de camera op een bril en voerden de beelden via een kabel naar een elektrode-array die op het netvlies was geplaatst. Alle opties eisten invasieve, complexe operaties en onderhoudsproblemen op de lange termijn, inclusief het beheren van problematische kabels die de oogmuur kruisten, soms van invloed op de resterende gezonde staafjes en kegeltjes.

Licht leveren

Palanker dacht dat hij het beter kon doen met een puur optische benadering. Zoals hij het zich voorstelde, patiënten zouden een speciale bril dragen die omgevingslicht zou omzetten in normaal onzichtbare infraroodbeelden en die beelden in het oog zou projecteren op een manier die vergelijkbaar is met een augmented-realitybril. Fotovoltaïsche cellen - in wezen kleine zonnepanelen - geïmplanteerd onder de beschadigde delen van het netvlies, zouden de infraroodbeelden oppikken en omzetten in elektrische signalen, vervanging van de functie van beschadigde staven en kegels.

"Ik dacht dat het oog een prachtig optisch systeem is, waar informatie en kracht kan worden geleverd door licht, en dit zou de noodzaak voor draden elimineren en chirurgie veel minder invasief maken, " zei Palanker. Bovendien, het zou gemakkelijker zijn om de fotovoltaïsche sensoren te miniaturiseren, waardoor de resolutie verbetert. Het apparaat van Palanker biedt ook een bijkomend voordeel:omdat de geïmplanteerde sensoren alleen beschadigde staafjes en kegeltjes zouden vervangen, patiënten konden nog steeds normaal zien met de delen van hun netvlies die niet waren beschadigd.

Tegen 2005, Palanker en collega's hadden een plan gepubliceerd voor hoe hun apparaat zou werken, en in 2008 wonnen ze een Bio-X-zaadbeurs om te beginnen met het bouwen van een apparaat en het testen van dit idee bij knaagdieren.

De volgende fase

Pixium visie, het bedrijf dat een licentie heeft verleend voor de fotovoltaïsche netvliesprothese, of PRIMA, technologie anno 2013 vervaardigde een apparaat voor mensen en kreeg eind 2017 goedkeuring voor klinische tests. De klinische proeven begonnen vorige maand, en tot nu toe zijn bij drie patiënten het apparaat geïmplanteerd. Die operaties zijn goed verlopen, Palanker zei, en patiënten melden dat ze helderwitte patronen zien in hun voorheen beschadigde gebieden, binnen de resolutiegrenzen die onderzoekers hadden verwacht. Er worden nu grondige tests uitgevoerd om de kwaliteit van deze prothetische visie te beoordelen, inclusief hoe goed patiënten verschillende vormen en letters kunnen onderscheiden.

De onderzoekers staan ​​nog steeds voor belangrijke uitdagingen - het belangrijkste, resolutie verder verbeteren. Direct, pixels in menselijke implantaten zijn 100 micrometer groot, en tests hebben aangetoond dat pixels van 50 micrometer ook goed werken, het verstrekken van ruimtelijke resolutie gelijk aan ongeveer 20/200 visie. Eventueel, Palanker wil het graag op 20/40 krijgen - wat de staat vereist voor een rijbewijs - en het lab verwacht later dit jaar een nieuw ontwerp te publiceren om die resolutie te bereiken, hij zei. De onderzoekers ontwikkelen ook betere manieren om beelden te verwerken, zodat patiënten objecten gemakkelijker kunnen onderscheiden.

"We pakken een van de grootste onvervulde behoeften aan in ongeneeslijke verblindende omstandigheden, "Zei Palanker. "Het is heel spannend."