Субретинальный протез сетчатки Alpha IMS

English version

Этот пост я хотела бы посвятить субретинальному протезу сетчатки Alpha IMS, выпускаемому компанией Retina Implant AG, Ройтлинген, Германия [сайт компании]. Научная статья профессора Eberhart Zrenner, одного из разработчиков данного протеза дает вполне ясную картину о том, что этот протез собой представляет [ссылка на статью].

Субретинальный протез имеет микрочип, который воспринимает свет и генерирует стимулирующие сигналы одновременно во многих местах расположения пикселей, используя микрофотодиодную матрицу. Субретинальный протез заменяет функцию поврежденных фоторецепторов. Протез преобразует свет изображения, падающего на сетчатку в ток низкого напряжения, который пропорционален световому раздражителю. Субретинальный протез уникален тем, что блок фотодиод-усилитель-электрод содержится в пределах одного пикселя микрофотодиодной матрицы таким образом, что каждый электрод обеспечивает электрический стимул остальных соседних нейронов, отражая визуальный сигнал, который обычно принимается через соответствующий фоторецептор, утративший свою функциональность.

Рис.1. Субретинальный имплантат. 

(а) Микрофотодиодная матрица, представляющая собой светочувствительный КМОП-чип размером 3,0х3,1 мм с 1500 пиксель-генерирующими элементами, расположенными на полиимидной пленке толщиной 20 мкм. На пленке также находится дополнительная тест-площадка с 16 электродами для прямой электростимуляции. 

(b) На расстоянии примерно 25 мм от чипа, расположенного на экваторе глазного яблока, пленка прикрепляется к склере с помощью небольшой фиксирующей площадки, проходит по орбите и переходит в подкожный силиконовый кабель, который с помощью разъема подключается позади уха к блоку управления питанием. 

(c) Увеличение электродной матрицы для прямой электростимуляции, где видно 16 электродов, состоящих из четырех частей; видны размеры электродов. 

(d) Схема стимуляции через матрицу электродов прямой электростимуляции (напр., 'U'). 

(e, f) переключение с треугольника на квадрат посредством переключающейся стимуляции одного электрода. 

(g) Увеличение четырех из 1500 элементов («пикселей»), где показаны прямоугольные фотодиоды над каждым квадратным электродом и его контактное отверстие, соединяющее электрод со схемой усилителя (наложенный эскиз).

Источник изображения:  "Subretinal electronic chips allow blind patients to read letters and combine them to words", E. Zrenner et al.

Фактически, изображение ловится несколько раз в секунду одновременно всеми фотодиодами. Каждый элемент («пиксель») генерирует монофазные импульсы анодного напряжения на своем электроде. Таким образом, пикселированная повторяющаяся стимуляция передается одновременно всеми электродами к примыкающим группам биполярных клеток. Величина тока, передаваемого каждым электродом, зависит от яркости на каждом фотодиоде. Свет преобразуется в импульс заряда каждым пикселем. Чип охватывают угол зрения около 11º на 11º (1º - это ок. 288 мкм на сетчатке). Расстояние между двумя электродами микрофотодиодной матрицы соответствует углу поля зрения 15 мин дуги. Несмотря на то, что этот показатель невысок, такого угла поля зрения достаточно для ориентации в пространстве и для локализации объекта, как это можно наблюдать у пациентов с дистрофией периферической части сетчатки. Для чтения достаточно поля зрения 3º на 5º.

Рисунок 2. Положение имплантата в организме. 

(а) Кабель от имплантированного чипа в глазу проходит под височной мышцей и выходит за ухом. Далее кабель соединяется с блоком управления мощностью, управляемым беспроводным способом. 

(b) Положение имплантата под прозрачной сетчаткой. 

(с) Фотодиоды микрофотодиодной матрицы, усилители и электроды по отношению к нейронам сетчатки и пигментному эпителию. 

(d) Пациент с блоком беспроводного управления, прикрепленного к воротнику. 

(е) Расположение полиимидной пленки (красная) и кабеля (зеленый) в районе орбиты в трехмерной реконструкции компьютерной томографии. 

(f) Фотография субретинальной части имплантата на заднем полюсе глаза. Фотография сделана через зрачок пациента.

Источник изображения:  "Subretinal electronic chips allow blind patients to read letters and combine them to words", E. Zrenner et al.

Поскольку на микрочип Alpha IMS изображение поступает не из внешней камеры, а посредством самого глаза, на данный момент это единственный имплантат сетчатки, где принимающая изображение антенная матрица перемещается вместе с глазом. Это имеет практическое значение, так как естественные движения глаз в таком случае используются для нахождения и фиксации цели.

Летом 2013 г. Alpha IMS протез получил разрешение на продажу на рынке Европы (CE Mark).

Цена имплантата составляет ок.100 000 Евро (по данным на апрель 2013 г.).