Kablosuz Güç Aktarımı ve İmplant Yerleşimine Göre Retina Protezlerinde Enerji Sağlama Stratejileri

Retina İmplantlarında Enerji ve İletim Mimarisi

Retina implantları, retina dejenerasyonu nedeniyle kör olan hastalara görme restorasyonu için retina protezleri olarak dünya çapında özel şirketler ve araştırma kurumları tarafından geliştirilmektedir. Sistem, fotoreseptörlerini kaybeden kişilere kısmen faydalı görüş geri kazandırmayı hedefler. Sistem, hayatta kalan retina nöronlarını elektriksel olarak uyararak retinaya görsel bilgi sağlar. Şimdiye kadar ortaya çıkarılan algılar oldukça düşük çözünürlüğe sahipti ve ışığın algılanması ve basit nesnelerin tanınması için uygun olabilir.

Epiretinal implantların tasarım ilkeleri, sistemin enerji aktarımını doğrudan ortaya koyar. Gözlüklerdeki harici video kamera görüntüler alır ve işlenmiş video bilgilerini kablosuz telemetri yoluyla uyarıcı elektrotlara iletir. İmplanta radyo frekansı indüksiyon bobinleri veya kızılötesi lazerler yoluyla güç sağlamak için harici bir verici de gereklidir. Gerçek zamanlı görüntü işleme, çözünürlüğü azaltmayı, kontrastı artırmayı, görüntüdeki kenarları algılamayı ve bunu retinadaki elektrot dizisine iletilen uzamsal-zamansal bir stimülasyon modeline dönüştürmeyi içerir.

Yerleşime Göre Enerji Gereksinimleri

İki ana tip retina implantı yerleşimine göre ayrılır. Epiretinal implantlar retinanın iç yüzeyine, sinir lifi tabakasının üzerine, doğrudan ganglion hücrelerini uyararak yerleştirilir. Elektrot dizisi, skleraya nüfuzen mikro yapışkanlar kullanılarak retina üzerinde stabilize edilir. Epiretinal implantlar için elektroniklerin çoğu, ilgili harici bileşenlere dahil edilebilir, bu da daha küçük bir implanta ve ek cerrahi olmadan daha basit yükseltmelere olanak tanır. Harici elektronikler, her hasta için görüntü işleme üzerinde tam kontrol sağlar.

Subretinal implantlar ise retina hücrelerini uyararak ve iç ve orta retina tabakalarının normal işlemesine dayanarak, retina pigment epiteli ile dış retina tabakası arasına oturur. Bir subretinal implant, doğrudan gelen ışıktan sinyaller üreten, ışığa duyarlı mikrofotodiyotlar içeren bir silikon levhadan oluşur. Retinadan geçen ışık, mikroelektrot dizileri aracılığıyla altta yatan retina hücrelerine doğrudan elde edilen akımı enjekte eden mikrofotodiyotlar içinde akımlar üretir. Prensip olarak, subretinal implantlar, implante edilen mikrofotodiyotlar dizisinin ötesinde herhangi bir harici donanım gerektirmez. Bununla birlikte, bazı subretinal implantlar, görüntü sinyalini geliştirmek için harici devrelerden güç gerektirir.

Klinik Adaylar ve Onay Süreçleri

Retina implantları için en uygun adaylar, retinitis pigmentosa veya yaşa bağlı makula dejenerasyonu gibi retina hastalıklarına sahiptir. Bu hastalıklar, retinanın dış tabakasındaki fotoreseptör hücrelerini etkileyerek, iç ve orta retina tabakalarını sağlam bırakarak körlüğe neden olur. Minimal olarak, bir hastanın retina implantına aday olabilmesi için sağlam bir ganglion hücre tabakasına sahip olması gerekir. Bu, optik koherens tomografi (OCT) görüntüleme kullanılarak non-invaziv olarak değerlendirilebilir.

Second Sight Medical Products tarafından üretilen Argus II retina implantı, Şubat 2013’te ABD’de ve Şubat 2011’de Avrupa’da pazar onayını alarak onaylanan ilk implant oldu. Epiretinal cihaz Retina İmplant olarak bilinir ve orijinal olarak Almanya’da Retina İmplant AG tarafından geliştirilmiştir. Avrupa’da çok merkezli bir klinik deneyi tamamladı ve 2013’te CE İşareti alarak onay alan ilk kablosuz epiretinal elektronik cihaz oldu.

Çözünürlük Sınırlamaları ve Gelecek

Bir retina implantından beklenen görme kalitesi, büyük ölçüde implantın maksimum uzaysal çözünürlüğüne bağlıdır. Retina implantlarının mevcut prototipleri, düşük çözünürlüklü, pikselli görüntüler sağlama yeteneğine sahiptir. Son teknoloji ürünü retina implantları, temel nesne ayırt etme ve tanıma görevleri için yeterli olan 60-100 kanal içerir. Bununla birlikte, elde edilen pikselli görüntülerin simülasyonları, implant üzerindeki tüm elektrotların istenen retinal hücre ile temas halinde olduğunu varsayar; gerçekte, elektrotlardan birkaçı optimal olarak çalışmayabileceğinden, beklenen uzaysal çözünürlük daha düşüktür.

Simülasyon sonuçları, deneklerin okuma, yüz tanıma ve odalarda gezinme dahil olmak üzere çok çeşitli görevleri gerçekleştirmesini sağlamak için 600-1000 elektrotun gerekli olacağını göstermektedir. Bu nedenle, retina implantlarının mevcut uzaysal çözünürlüğünün, bu görevler için yeterli görsel işlevi geri yüklemek için implante edilecek kadar küçük kalırken 10 kat artması gerekir. Yüksek yoğunluklu stimülasyonun, hem donanımda hem de yazılımda birçok faktör gerektiren yüksek görme keskinliğine eşit olmadığını belirtmek gerekir.

Bugüne kadarki klinik raporlar, tüm hastaların elektrotlardan en azından bir miktar ışık hissi verdiğini ve daha küçük bir oranın aydınlık ve karanlık alanların modellerini tanımlama gibi daha ayrıntılı görsel işlevler kazandığını bildirdiği karışık bir başarı göstermiştir. Mevcut retina implantları tarafından sağlanan düşük seviyeli görüşün, özellikle periferik görüşü sağlam olan denekler için cerrahi prosedürle ilişkili riskleri dengelemek için yeterli olup olmadığı belirsizliğini koruyor.

Bu açıklama Vikipedi kaynaklarından uyarlanmıştır ve şu lisans altında sunulur: CC BY-SA 4.0.