Prototyp implantátu přináší nové řešení pro lidi s rohovkovou slepotou

Cílem je obnovit zrak u pacientů s rohovkovou slepotou, pokud mají zdravou sítnici, ale rohovku neprůhlednou či poškozenou. První testy na dárcovském lidském oku ukázaly, že systém na sítnici promítá obrazy. Implantát nicméně zatím nebyl testován na živých pacientech. Bude navíc zapotřebí jej zmenšit, celková doba testování tak potrvá ještě dlouho.

Za normálních okolností světlo prochází průhlednou rohovkou, poté oční čočkou a nakonec je sítnicí přeměněno na nervové signály. Pokud je však rohovka zakalená nebo zjizvená, dochází k zablokování optické dráhy – i přestože samotná sítnice zůstává zdravá.

Někdy může pomoci přenesení (transplantace) příslušné rohovkové tkáně od dárce, ale není jí k dispozici dostatek a i po transplantaci zůstávají někteří pacienti slepí.

Samotný implantát má velikost asi 5,6 mm a obsahuje mikrodisplej s rozlišením 450 × 450 pixelů. Používá projekční systém podobný tomu, který je přítomen v chytrých kontaktních čočkách od Xpanceo. Externí chytré brýle s vestavěnou kamerou zachytávají vizuální data z okolí. Tato data jsou následně bezdrátově přenášena do implantátu připevněného zevnitř k rohovce.

Děje se tak pomocí firemních protokolů pro komunikaci a napájení, vše je přitom již vyvinuto pro chytré čočky. Zatím však není jasné, kolik wattů nebo miliwattů systém spotřebuje, jak velká je externí baterie, jak výkonný je přijímač či jaké má parametry regulátor v implantátu.

Implantát, resp. jeho mikrodisplej pak podle magazínu Forbes promítá obrazy přímo na sítnici, čímž obchází poškozenou či neprůhlednou rohovku oka a obstarává náhradní vizuální vstup. Na rozdíl od transplantací rohovky (které jsou omezeny nedostatkem dárcovských tkání) jde o inženýrské řešení zaměřené na vlastní přenos digitálních informací, ne na biologickou náhradu.

Dosavadní rozlišení mikrodispleje je sice v principu funkční, ale pro skutečně ostré vidění detailů v reálných podmínkách (čtení textu, rozpoznávání obličeje, drobných struktur) bude třeba toto rozlišení zvýšit.

V laboratoři vědci nejprve ověřili funkce prototypu implantátu při ponoření v tekutém médiu, které napodobovalo nitrooční prostředí. Poté ve spolupráci s Venice Eye Bank vložili prototyp do dárcovského oka, kde vytvořil relativně ostré a jasně rozlišitelné obrazy promítané na sítnici.

Současná verze integruje displej o rozměrech 450 × 450 pixelů s mikrooptickým projekčním systémem, to vše v malém 5,6milimetrovém balení.

„Pro klinické použití bude nutno celý systém ještě více miniaturizovat,“ upozornil Dr. Valentyn Volkov, zakladatel společnosti Xpanceo.

Budoucí verze musí být tenčí, lehčí a přesně zarovnaná s optickou osou oka. Proces implantace také musí být reverzibilní – kdyby implantát selhal nebo nastaly jiné komplikace. Je tedy důležité, aby se implantát dal odstranit nebo vyměnit.

Vývojáři nyní pracují na jeho miniaturizaci pro skutečné klinické použití, s očekávanými testy u lidských pacientů do dvou let. Zkušenosti získané pomocí dárcovských očí jsou sice dobrý základ, ale testy s lidmi jistě přinesou další výzvy.

Dalšími otázkami jsou také trvanlivost implantátu a jeho materiálu a stabilita či kvalita obrazu při reálném užívání. Navíc bude třeba zjistit, jak systém zareaguje na pohyby oka a hlavy, mrkání či změny osvětlení.

Očekává se, že finální klinický postup implantace bude svou složitostí a délkou trvání porovnatelný se standardní operací rohovky, přičemž všechny elektronické součástky budou plně zapouzdřené a biokompatibilní. Při masové praxi by cena operace mohla být srovnatelná s cenou „špičkového smartphonu“.

Volkov zasazuje tento prototyp do širšího kontextu. Upozornil na dřívější studii, podle které čeká na transplantaci rohovky přes 12 milionů lidí. „Vidíme to jako začátek nové éry, v níž pokročilá optika a výpočetní technika mohou překlenout mnohé problémy v péči o zrak,“ řekl.

„Doposud neměla implantace elektroniky do předního segmentu oka úspěch,“ poznamenal profesor Massimo Busin ze startupu Intra-Ker. „Každoročně dojde ve světě k asi 185 000 tradičním transplantacím rohovky, což je málo. Navíc minimálně 8000 z nich selže. Proto zde vidíme kritickou potřebu řešení, jež se nespoléhají na dárcovské tkáně.“

Rohovkový implantát tak v oftalmologii představuje posun od biologického přístupu k inženýrskému, který se zaměřuje především na samotný přenos vizuálních informací.