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Testparcours: Verwinkelte Gänge mit Hindernissen, denen gezielt ausgewichen werden muss. Je schneller der Proband durch das Labyrinth navigiert, und je weniger Hindernisse dabei berührt werden, desto besser ist die erreichte Orientierungsfähigkeit.
Foto: Privat

Prof. Dr. Michaela Velikay-Parel Leiterin des Artificial Vision Center, Medizinische Universität Graz

 
Augenheilkunde 9. September 2009

Chip im Auge

Am Artificial Vision Center der Medizinischen Universität Graz wird an der Umsetzung von künstlichem Sehen geforscht.

Das Retina-Implantat – ein winziger Sehchip mit 50 Elektroden – wird blinden Probanden bei einem chirurgischen Eingriff auf die Netzhaut des Auges montiert. 50 Lichtpunkte sollen damit für die Patienten sichtbar werden.

Die Leiterin des Artificial Vision Centers (AVC), Prof. Dr. Michaela Velikay-Parel konzentriert sich darauf, wie Retinitis-pigmentosa-Patienten mit den für ihr Hirn fremdartigen eintreffenden Signalen umgehen lernen. Im Interview mit der Ärzte Woche erklärt sie, dass ein speziell entwickelter und validierter Parcours den Forschern helfen soll, Sehverbesserungen nachzuweisen.

Frau Prof. Velikay-Parel, es gibt erstmals Ergebnisse einer Anwendungsstudie nach Retina-Implantation in Österreich. Was können Patienten mit den wenigen Signalen, die der Chip dem Gehirn anbietet, tatsächlich anfangen?

Velikay-Parel: Natürlich wollen wir wissen, wie viel der Patient jetzt erkennen kann. Aber eigentlich wollen wir auch wissen, wie wir den Patienten optimal stimulieren können. Wir wollen feststellen, ob Muster gesehen werden können.

Es geht also nicht mehr um die Frage der Verträglichkeit?

Velikay-Parel: Es ist nicht möglich, Patienten ein Implantat einzusetzen und lediglich zu überprüfen, ob es auch vertragen wird. Das muss Hand in Hand gehen mit der Frage nach der Sehfunktion.

Wir wissen, bei unserem Implantat kommen Reize im Gehirn an, aber nicht, was kann der Patient tatsächlich sehen? Die erste Umsetzung war, ein Training zu entwerfen und festzustellen, ob der Patient Punkte, Striche oder Linien erkennen kann, ob er Links von Rechts und Oben oder Unten unterscheiden kann (siehe Kasten). Auch ob er Bewegungen und Helligkeitsunterschiede mit dem Chip sehen kann. Für unsere europaweite kombinierte Safety- und Efficacy-Studie „IRIS PILOT – Extended Pilot Study With a Retinal Implant System“ haben wir strenge Einschlusskriterien definiert: Es müssen beide Augen des Patienten fast blind sein. Also Hell-Dunkel-Sehen ist das Maximum des erlaubten Sehvermögens.

Welche Ergebnisse gibt es?

Velikay-Parel: Es ist bewiesen, dass mit dem Chip eine gesteigerte Wahrnehmung erzielbar ist. Und es ist anzunehmen, dass diese gesteigerte Wahrnehmung dazu führt, dass sie auch im praktischen Leben gut verwertbar ist. Allerdings fehlen hier noch stichhaltige Beweise, Einzelfälle können nicht als solche gelten. Es muss einfach eine größere Anzahl von Chips implantiert werden.

Ich versuche aus meiner Erfrahung heraus zu begreifen: Kann ein Patient unter genormten Laborbedingungen erkennen, wo ein Ball ist? Richtungsorientiert: Kann er den Ball schnappen? In gewohnter Umgebung kann sich ein Blinder orientieren, weil er sich auskennt. Aber ob ein Sessel gerade im Weg steht, erkennt er nicht. Das haben unsere Patienten definitiv vorher nicht gekonnt. Nun können wir annehmen, dass er das mit dem Implantat kann. Ob aber jeder einzelne Patient gleich gute Ergebnisse erzielen kann, das können wir noch nicht sagen.

Gibt es dabei Lerneffekte?

Velikay-Parel: Es muss Lerneffekte geben, sonst könnten wir mit dem Chip nicht umgehen. Der Chip reizt die Netzhaut. Im „normalen Leben“ nehmen die Fotorezeptoren das Licht auf und diese Information wird in der Netzhaut bereits vielfach umgearbeitet. Wir reizen Netzhautzellen, die das Licht – die Information – schon vielfach umgearbeitet haben und dann ans Gehirn weiter senden. Das bedeutet, dass wir schon auf einer viel höheren Ebene der Signalverarbeitung einsteigen. Genau aus diesem Grund haben wir das AVC an der MedUni Graz eröffnet, damit wir diese Zusammenhänge studieren und die Patienten in Ruhe trainieren können. Wichtig ist auch, dass wir die Fortschritte evaluieren können.

Sie haben im AVC einen ausgeklügelten Parcours eingerichtet?

Velikay-Parel: Ich habe schon frühzeitig mit der Entwicklung des, „Grazer Mobilitätstests“ begonnen. Denn es war klar, dass wir aus den für den Patienten sichtbaren Punkten und Strichen noch nicht schließen können, was er in seinem Leben mit diesem neuen Sehen anfangen kann. Wenn es dazu dienen soll, dass er sich besser orientieren kann, dann ist ein Mobilitätstest, ein Labyrinth, durch das er sich navigieren muss, ein geeigneter Test. Seitdem hat sich seine diagnostische Bedeutung bestätigt.

Die Sicherheit ist ein Thema?

Velikay-Parel: Das Safety-Issue ist sehr wichtig. Eines habe ich bereits gelöst, nämlich die Explantierbarkeit. Da habe ich in Zusammenarbeit mit der Herstellerfirma des Chips eine Methode entwickelt, wie wir das Implantat wieder herausnehmen können. Ich bin der Meinung, dass sich die Technologie so rasch entwickelt, dass es dem Patienten gegenüber nicht fair wäre, etwas ins Auge zu montieren, und in fünf Jahren sind wir schon viel weiter. Wenn die Implantation zu traumatisch ist, ist das Auge nicht mehr verwendbar. Das ist unethisch und da mache ich nicht mit. Bei uns kann man das Retina-Imlantat austauschen.

Das Gespräch führte Inge Smolek

Das Interview erschien in voller Länge in Spektrum der Augenheilkunde (2009) 23:295–298 DOI 10.1007/s00717-009-0338-5 Springer-Verlag Wien.

Kasten:
Sehprothese auf der Netzhaut
Das Prinzip der Retina-Implantate ist, mit Hilfe elektrischer Reizungen die Netzhaut zu stimulieren, um so Lichtwahrnehmungen hervorzurufen. Das in Graz verwendete „IMI Retinal Implant System“ besteht aus zwei Teilen. 1.: Teile einer Spezialbrille, die einen kleinen Kamerachip montiert hat und die Bildinformation aufnimmt. Mittels Kabel wird diese Information zu einem Taschen-Prozessor umgeleitet, wo sie umgewandelt, reduziert und zu Stimulationsbefehlen umgearbeitet wird. Diese Information wird dann mittels Kabel wieder an die Spezialbrille zurückgeleitet, wo die Daten dann drahtlos in das Auge gesendet werden. In das Auge wird das eigentliche Retina-Implantat (2. Teil) eingesetzt. Es besteht aus einem Empfängerteil und einem Stimulationsteil (Elektroden). Hier werden die Daten empfangen, in elektrische Impulse umgewandelt und an den an der Netzhaut fixierten Stimulationsteil weitergegeben.
Nach der Implantation des Sehchips folgt nach der Einheilungsphase die mehrstufige Lernphase im Sehlabor. Das Gehirn muss langsam erlernen, eine sinnvolle Interpretation des neuartigen Reizes zu liefern und eine Orientierung im Raum zu ermöglichen.
Gewöhnung des Patienten an die neuen Seh-Eindrücke. Die Überprüfung der durch das Retina-Implantat erreichten Sehleistung wird durch spezielle, an eine große Wand projizierte Punkte oder Muster durchgeführt.

Überführung des zweidimensionalen Seheindrucks in die räumliche Vorstellung: Durch Ertasten eines Gegenstandes hat der Patient eine genaue Vorstellung von einem Objekt, diese wird mit dem neuen Seheindruck in Einklang gebracht.

Inge Smolek, Ärzte Woche 37 /2009

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