Una protesi oculare restituisce la vista a pazienti con perdita della vista incurabile
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I ricercatori di Stanford hanno sviluppato una protesi retinica senza fili che ha migliorato la visione nei pazienti con degenerazione maculare avanzata. Il dispositivo PRIMA proietta immagini a infrarossi da occhiali high-tech a un chip nell'occhio, sostituendo i fotorecettori danneggiati. I risultati degli studi clinici dimostrano miglioramenti significativi nella capacità di lettura e nella qualità di vita complessiva dei partecipanti.
Un minuscolo chip wireless impiantato nella parte posteriore dell'occhio e un paio di occhiali high-tech hanno parzialmente restituito la vista a persone affette da una forma avanzata di degenerazione maculare legata all'età. In uno studio clinico condotto da ricercatori della Stanford Medicine e da collaboratori internazionali, 27 dei 32 partecipanti hanno riacquistato la capacità di leggere un anno dopo aver ricevuto il dispositivo.
Grazie ai miglioramenti digitali consentiti dal dispositivo, come lo zoom e il contrasto più elevato, alcuni partecipanti sono riusciti a leggere con un'acuità equivalente a una visione di 20/42. I risultati dello studio sono stati pubblicati sul New England Journal of Medicine.
Il dispositivo, chiamato PRIMA e sviluppato presso la Stanford Medicine, è la prima protesi oculare in grado di restituire la vista funzionale ai pazienti con perdita della vista incurabile, dando loro la capacità di percepire forme e schemi, nota anche come visione formale.
"Tutti i precedenti tentativi di fornire la vista con dispositivi protesici hanno prodotto essenzialmente una sensibilità alla luce, non una vera e propria visione della forma", ha dichiarato Daniel Palanker, PhD, professore di oftalmologia e coautore dell'articolo. "Siamo i primi a fornire la visione della forma".
L'altro autore senior è José-Alain Sahel, MD, professore di oftalmologia presso la University of Pittsburgh School of Medicine. L'autore principale è Frank Holz, MD, professore di oftalmologia presso l'Università di Bonn in Germania.
Il dispositivo, composto da due parti, consiste in una piccola telecamera, montata su un paio di occhiali, che cattura le immagini e le proietta in tempo reale tramite luce infrarossa a un chip wireless nell'occhio. Il chip converte le immagini in stimoli elettrici, sostituendo di fatto i fotorecettori naturali danneggiati dalle malattie.
PRIMA è il culmine di decenni di sviluppo, di prototipi, di esperimenti sugli animali e di una piccola sperimentazione sull'uomo.
Palanker ha immaginato per la prima volta un dispositivo del genere 20 anni fa, quando lavorava con i laser oftalmici usati per trattare le patologie oculari. "Mi sono reso conto che avremmo dovuto sfruttare il fatto che l'occhio è trasparente e trasmettere informazioni attraverso la luce", ha detto. "Il dispositivo che abbiamo immaginato nel 2005 funziona ora nei pazienti in modo straordinario".
A sinistra: simulazione della visione di un paziente affetto da degenerazione maculare. A destra: Simulazione della visione del paziente migliorata con la protesi oculare PRIMA.
Palanker Lab
Sostituzione dei fotorecettori persi
I partecipanti al nuovo studio avevano una forma avanzata di degenerazione maculare legata all'età, nota come atrofia geografica, che erode gradualmente la visione centrale. Questa patologia colpisce oltre 5 milioni di persone in tutto il mondo ed è la causa più comune di cecità irreversibile tra gli anziani.
La degenerazione maculare distrugge i fotorecettori sensibili alla luce al centro della retina, il sottile tessuto neurale nella parte posteriore dell'occhio che converte la luce in segnali elettrici che poi arrivano al cervello. Tuttavia, la maggior parte dei pazienti conserva alcune cellule fotorecettrici che consentono la visione periferica e i neuroni retinici che trasmettono le informazioni dai fotorecettori.
Oltre 5 milioni di persone nel mondo sono affette da una forma di degenerazione maculare legata all'età nota come atrofia geografica.
Il nuovo dispositivo sfrutta ciò che si è conservato.
Il chip di 2 per 2 millimetri che riceve le immagini viene impiantato nella parte della retina in cui i fotorecettori sono andati persi. Il chip è sensibile alla luce infrarossa proiettata dagli occhiali, a differenza dei veri fotorecettori che rispondono solo alla luce visibile.
"La proiezione avviene a infrarossi perché vogliamo essere sicuri che sia invisibile ai fotorecettori rimasti all'esterno dell'impianto", ha detto Palanker.
Il design consente ai pazienti di utilizzare la loro visione periferica naturale insieme alla visione centrale protesica, che aiuta l'orientamento e la navigazione.
"Il fatto che vedano contemporaneamente la visione protesica e quella periferica è importante perché possono fondere e utilizzare al meglio la visione", ha detto Palanker.
Poiché il chip è fotovoltaico, cioè ha bisogno solo della luce per generare corrente elettrica, può funzionare senza fili ed essere impiantato sotto la retina. Le protesi oculari precedenti richiedevano una fonte di alimentazione esterna e un cavo che usciva dall'occhio.
Leggere di nuovo
Il nuovo studio ha incluso 38 pazienti di età superiore ai 60 anni con atrofia geografica dovuta a degenerazione maculare senile e una visione peggiore di 20/320 in almeno un occhio.
Quattro o cinque settimane dopo l'impianto del chip in un occhio, i pazienti hanno iniziato a usare gli occhiali. Sebbene alcuni pazienti fossero in grado di distinguere immediatamente gli schemi, l'acuità visiva di tutti i pazienti è migliorata nel corso dei mesi di allenamento.
"Per raggiungere le massime prestazioni possono essere necessari diversi mesi di allenamento, come accade con gli impianti cocleari per padroneggiare l'udito protesico", ha detto Palanker.
Dei 32 pazienti che hanno completato lo studio a un anno, 27 erano in grado di leggere e 26 hanno dimostrato un miglioramento clinicamente significativo dell'acuità visiva, definita come la capacità di leggere almeno due linee aggiuntive su una tabella oculistica standard. In media, l'acuità visiva dei partecipanti è migliorata di 5 linee; uno è migliorato di 12 linee.
I partecipanti hanno utilizzato la protesi nella loro vita quotidiana per leggere libri, etichette alimentari e cartelli della metropolitana. Gli occhiali permettevano di regolare il contrasto e la luminosità e di ingrandire fino a 12 volte. Due terzi hanno riferito di essere mediamente o altamente soddisfatti del dispositivo.
Diciannove partecipanti hanno sperimentato effetti collaterali, tra cui ipertensione oculare (pressione elevata nell'occhio), lacerazioni nella retina periferica ed emorragia sottoretinica (raccolta di sangue sotto la retina). Nessuno era pericoloso per la vita e quasi tutti si sono risolti entro due mesi.
Visioni future
Per ora, il dispositivo PRIMA fornisce solo la visione in bianco e nero, senza sfumature intermedie, ma Palanker sta sviluppando un software che presto consentirà di utilizzare l'intera gamma di scale di grigi.
"Al primo posto nella lista dei desideri dei pazienti c'è la lettura, ma al secondo posto, molto vicino, c'è il riconoscimento dei volti", ha detto Palanker. "E il riconoscimento dei volti richiede la scala di grigi".
Sta anche progettando chip che offriranno una visione a più alta risoluzione. La risoluzione è limitata dalle dimensioni dei pixel sul chip. Attualmente i pixel sono larghi 100 micron, con 378 pixel su ogni chip. La nuova versione, già testata nei topi, potrebbe avere pixel larghi fino a 20 micron, con 10.000 pixel su ogni chip.
Palanker vuole testare il dispositivo anche per altri tipi di cecità causata dalla perdita di fotorecettori.
"Questa è la prima versione del chip e la risoluzione è relativamente bassa", ha detto. "La prossima generazione del chip, con pixel più piccoli, avrà una risoluzione migliore e sarà abbinata a occhiali dall'aspetto più elegante".
Un chip con pixel da 20 micron potrebbe dare a un paziente una visione di 20/80, ha detto Palanker. "Ma con lo zoom elettronico, potrebbe avvicinarsi a 20/20".
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
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