Netzhautimplantat ermöglicht blinden Patienten Buchstaben und Worte zu erkennen

Wissenschaftler des Departments für Augenheilkunde am Universitätsklinikum Tübingen konnten in einer Studie erstmals zeigen, dass ein unter die Netzhaut eingepflanzter, lichtempfindlicher Chip bei erblindeten Menschen Sehleistungen wiederherstellen kann, die bis hin zur Erkennung von Buchstaben und Wörtern reichen.

Die Ergebnisse der Studie werden am Mittwoch, 3. November 2010 in „Proceedings of the Royal Society B“ veröffentlicht (doi: 10.1098/rspb.2010.1747).

Das subretinale elektronische Netzhautimplantat, das von der Firma Retina Implant AG, Reutlingen, produziert wird, arbeitet mit 1500 lichtempfindlichen Dioden, Verstärkern und Elektroden auf einem drei mal drei mm großen Chip, der das Bild in ein Raster von elektrischen Impulsen umwandelt, die über Netzhautneurone an das Gehirn weiterleitet werden. Bisher blinde Patienten konnten damit Lichtquellen oder helle Gegenstände (z.B. Teller, Tasse) lokalisieren und erkennen.

Einer der Patienten war in der Lage, auch unbekannte Objekte korrekt zu identifizieren oder die Zeigerstellung einer großen Uhr abzulesen. Darüber hinaus erkannte er einzelne Buchstaben und konnte daraus Wörter bilden sowie 7 verschiedene Graustufen unterscheiden. Allerdings ist ein solcher Chip nicht einsetzbar, wenn die Netzhaut in weit fortgeschrittenen Stadien der Netzhautdegeneration stark vernarbt und nicht mehr durchblutet ist oder der Sehnerv massiv beschädigt ist.

Ziel der Forschungsarbeiten ist es, bei Blinden, deren Stäbchen und Zapfen in der Netzhaut degeneriert sind – beispielsweise durch die Erkrankung Retinitis Pigmentosa – diese verlorene Funktion durch ein Netzhautimplantat zu ersetzen. Retinitis Pigmentosa, eine erbliche Netzhautdegeneration, ist eine der häufigsten Ursachen für eine Erblindung in jungen Jahren.

Im Zuge der langjährigen, wissenschaftlich von Prof. Dr. Eberhart Zrenner vom Forschungsinstitut für Augenheilkunde der Universität Tübingen geleiteten Forschungsarbeiten waren zahlreiche Untersuchungen erforderlich, z.B. um die richtigen Materialien zu finden, die zum einen im Menschen bioverträglich sind und gleichzeitig der empfindlichen Elektronik ausreichend Schutz bieten. Es mussten die minimalen und maximalen Reizströme bestimmt werden, die über die Netzhaut und die nachgeschalteten Nervenstrukturen zu einer Erregung in der Sehbahn führen, die dann die Information an das Gehirn weiterleitet. Augenchirurgen mussten eine neue Implantationstechnik entwickeln, die es erlaubt, den Chip weit nach hinten unter die Netzhaut zu schieben – und gleichzeitig eine Kabelverbindung zu einem Ort hinter dem Ohr für Stromversorgung und Chipsteuerung zu schaffen.

Bisherige und künftige Studien
In einer Pilotstudie wurden elf Patienten operiert, die zwischen zwei und fünfzehn Jahre lang blind waren. Bereits dem ersten Patienten konnte mit einem separaten Elektrodenfeld an der Spitze des Implantates die Wahrnehmung heller Balken, zusammengesetzt aus einzelnen Bildpunkten, ermöglicht werden. Fünf der elf operierten Patienten konnten das Implantat nutzen, um Lichtquellen oder große helle Objekte zu erkennen und zu lokalisieren. Bei den letzten, in der Publikation vorgestellten drei Patienten wurde der Chip unter oder in der Nähe der Makula, also der Stelle des vormals schärfsten Sehens, implantiert.
Der letzte Patient, dessen Ergebnisse in der vorliegenden Publikation detailliert beschrieben werden, konnte auch unbekannte Objekte korrekt identifizieren (z.B. eine Banane oder Apfel), eine große Uhr ablesen, sowie einzelne Buchstaben und Wörter erkennen. Die aktuell vorliegende Publikation fasst die Ergebnisse von zwei männlichen und einer weiblichen blinden Patientin im Alter von 40, 44 und 38 Jahren zusammen, die alle ihre Lesefähigkeit mindestens fünf Jahre vor der Implantation verloren hatten.

Eine europaweite Hauptstudie mit weiteren 25 Patienten und einer überarbeiteten, komplett unter der Haut liegenden Version des Implantates hat inzwischen begonnen.

Titel der Originalpublikation

Journal: Proceedings of the Royal Society B
Subretinal electronic chips allow blind patients to read letters and combine them to words

doi: 10.1098/rspb.2010.1747

Eberhart Zrenner 1,*, Karl Ulrich Bartz-Schmidt 1, Heval Benav 1, Dorothea Besch 1, Anna Bruckmann 1, Veit-Peter Gabel 2,

Florian Gekeler 1, Udo Greppmaier 3, Alex Harscher 3, Steffen Kibbel 3, Johannes Koch 1, Akos Kusnyerik 1,4, Tobias Peters 5, Katarina Stingl 1, Helmut Sachs 6, Alfred Stett 7, Peter Szurman 1,Barbara Wilhelm 5 and Robert Wilke 1

1 Centre for Ophthalmology, University of Tübingen, Schleichstr. 12, 72076 Tübingen, Germany
2 Eye Clinic, University of Regensburg, Franz-Josef-Strauss-Allee 11, 93053 Regensburg, Germany
3 Retina Implant AG, Gerhard-Kindler-Str. 8, 72770 Reutlingen, Germany
4 Department of Ophthalmology, Semmelweis University, Tomo u. 25-29, 1083 Budapest, Hungary
5 Steinbeis Transfer Centre Eyetrial at the Centre for Ophthalmology, Schleichstr. 12-16, 72076 Tübingen, Germany
6 Klinikum Friedrichstadt, Friedrichstr. 41, 01067 Dresden, Germany
7 NMI Natural and Medical Sciences Institute at the University of Tübingen, Markwiesenstr. 55, 72770 Reutlingen, Germany

Ansprechpartner für nähere Informationen

Universitätsklinikum Tübingen
Department für Augenheilkunde
Forschungsinstitut für Augenheilkunde
Prof. Dr. med. Eberhart Zrenner
Schleichstr. 12, 72076 Tübingen
Tel. 07071/29-8 47 86 oder 29-8 73 11
Fax 07071/29-50 38
ezrenner@uni-tuebingen.de
Patient „Mika“
(Previously blind patient reads a word and identifies a spelling error. (Source: University Hospital of Tuebingen / Retina Implant AG)