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Retina-Implantat

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Retina-Implantate sind Sehprothesen für stark sehbehinderte oder blinde Menschen, deren Rezeptorzellen der Netzhaut (Retina) krankheitsbedingt ihre Funktion verloren haben, deren Sehnerv aber noch eine intakte Verbindung zum Gehirn bildet, wie dies vor allem bei fortgeschrittener Retinitis pigmentosa (RP) vorkommt.

Die Implantate sind in ihrer Funktion begrenzt sind und bieten keinen nennenswerten Vorteil im Alltag.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:Anneke Meyer|Anneke Meyer: }}{{#if:|{{#if:Retina-Implantate haben Erwartungen enttäuscht|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Retina-Implantate haben Erwartungen enttäuscht}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.deutschlandfunk.de/tolle-idee-was-wurde-daraus-retina-implantate-haben-100.html%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Retina-Implantate haben Erwartungen enttäuscht}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.deutschlandfunk.de/tolle-idee-was-wurde-daraus-retina-implantate-haben-100.html}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Retina-Implantate haben Erwartungen enttäuscht}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:Deutschlandfunk2020-03-31{{#if: 2025-12-31 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Funktionsprinzip

Es gibt verschiedene Ansätze, die Funktion degenerierter Rezeptorzellen der Netzhaut künstlich zu ersetzen. Das Funktionsprinzip ist aber im Wesentlichen identisch: Bilder der Umgebung werden in elektrische Impulse umgewandelt und an die Nerven weitergegeben.

Es wurden zwei erfolgversprechende Systeme entwickelt, das subretinale Implantat und das epiretinale Implantat. Das subretinale Implantat wird im Auge unter der Netzhaut eingesetzt, während das epiretinale Implantat auf die Netzhaut implantiert wird. Studien zum epiretinalen Implantat belegen, dass Patienten in der Lage sind, Objekte zu erkennen und zu ergreifen.<ref>Aachal Kotecha, Joe Zhong, David Stewart, Lyndon da Cruz: The Argus II prosthesis facilitates reaching and grasping tasks: a case series. In: BMC Ophthalmology, 2014, 14, S. 71; doi:10.1186/1471-2415-14-71.</ref> Außerdem wurde gezeigt, dass Patienten Buchstaben mit einer Größe von bis zu 0,9 cm lesen können.<ref>Lyndon da Cruz, Brian F Coley, Jessy Dorn, Francesco Merlini, Eugene Filley, Punita Christopher, Fred K Chen, Varalakshmi Wuyyuru, Jose Sahel, Paulo Stanga, Mark Humayun, Robert J Greenberg, Gislin Dagnelie: The Argus II epiretinal prosthesis system allows letter and word reading and long-term function in patients with profound vision loss. In: British Journal of Ophthalmology, doi:10.1136/bjophthalmol-2012-301525.</ref>

Das Subretinale Implantat

Das subretinale Retinaimplantat besteht im Wesentlichen aus

Das Implantat liegt zwischen der Netzhaut und der Aderhaut und wird lediglich durch den Augeninnendruck fixiert.

Vereinfacht dargestellt wandelt das Photodioden-Array das auf die Netzhaut treffende Bild in eine 2-dimensionale Verteilung elektrischer Impulse um. Dabei liefert jedes Diodenelement einen Impuls, entsprechend der Intensität des einstrahlenden Lichts. Die Ortsauflösung des Bildes auf der Netzhaut hängt in erster Linie von der räumlichen Dichte des Dioden-Arrays ab.

Die elektrischen Signale des Arrays werden dann durch die im Mikrochip integrierte Schaltung verstärkt und durch die Stimulations-Elektroden an die intakten Nervenzellen der Netzhaut weitergeleitet. Die für den Verstärkungsprozess benötigte Energie wird von außen durch Infrarotstrahlung oder induktiv in das System eingekoppelt. Da die Photodioden und die Stimulations-Elektroden direkt nebeneinander auf dem Mikrochip angebracht sind, ist keine weitere Verarbeitung der Signale nötig.

Bhuckory et al. der Stanford Universität konnten 2025 die Migration von Bipolarzellen zu ihren Vorteil nutzen, um die Pixelgröße auf 22 µm zu verringern. Ermöglicht wurde dies durch eine 3D-Bienenwaben-Form, in welche die Bipolarzellen migrieren und damit eine präzise elektrische Ansteuerung ermöglichen. Im weiteren zeigten sie auch, dass es möglich ist die Implantate auszutauschen und damit Patienten eine neuere Generation anzubieten.

Forschungen um Retina Implant/Zrenner

Begonnen wurde die Forschung an dem subretinalen Chip 1995 begonnen, gefördert unter anderem durch das BMBF. Nach Erfolgen in Tierversuchen hat das Forscherteam um Professor Eberhart Zrenner (Tübingen/Reutlingen) im Herbst 2007 begonnen, die subretinalen Chips bei sieben Patienten zu implantieren – zunächst nur für vier Wochen. Die Patienten konnten so Lichtmuster wahrnehmen.<ref name=":1">{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:Susanne Imhoff-Hasse|Susanne Imhoff-Hasse: }}{{#if:|{{#if:Retinale Sehprothesen: Implantierte Mikrochips auf oder unter der Netzhaut|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Retinale Sehprothesen: Implantierte Mikrochips auf oder unter der Netzhaut}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.aerzteblatt.de/archiv/retinale-sehprothesen-implantierte-mikrochips-auf-oder-unter-der-netzhaut-beb73dc8-6e86-4229-8f43-7da21fd43ef0%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Retinale Sehprothesen: Implantierte Mikrochips auf oder unter der Netzhaut}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.aerzteblatt.de/archiv/retinale-sehprothesen-implantierte-mikrochips-auf-oder-unter-der-netzhaut-beb73dc8-6e86-4229-8f43-7da21fd43ef0}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Retinale Sehprothesen: Implantierte Mikrochips auf oder unter der Netzhaut}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:Deutsches Ärzteblatt2008-03{{#if: 2025-12-31 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Im Juli 2013 hat die Retina Implant AG, Reutlingen das Konformitätsbewertungsverfahren für das Retina Implant Alpha IMS erfolgreich abgeschlossen und konnte das Implantat mit dem CE-Zeichen kennzeichnen.<ref name=":0">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref> Das Produkt wurde Kassenleistung, weitere 60 Patienten erhalten das Implantat.

Der Nutzen für viele war jedoch begrenzt. „Es gab Reihe von Patienten, die hatten einfach keinen Nutzen im Alltag.“ kommentiert der ehemalige Technologie-Chef Alfred Stett. Als Grund wird insbesondere die geringe Auflösung der Implantate angeführt und dass Smartphones viele Funktionen eines solchen Implantats ersetzen – ohne invasiven Eingriff. Die Firma wird im März 2019 aufgelöst. Eine Tochtergesellschaft, die ein Produkt zur Elektrostimulation der Netzhaut herstellt, bleibt bestehen.<ref name=":1" />

PRIMA Implantat

Das PRIMA Implantat (Pixium Vision SA, Paris, Frankreich) richtet sich an Patienten mit altersabhängigen Makuladegeneration und wurde 38 Patienten implantiert, 80 % hatten eine nennenswerte Verbesserung ihrer Sehleistung. Die Hälfte war von ernsthaften Nebenwirkungen betroffen, 81 % davon traten innerhalb der ersten zwei Monate auf.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:Frank G. Holz, M.D., Yannick Le Mer, M.D., Mahiul M.K. Muqit, M.D., Ph.D., Lars-Olof Hattenbach, M.D., Ph.D., Andrea Cusumano, M.D., Ph.D., Salvatore Grisanti, M.D., Laurent Kodjikian, M.D., Ph.D., Marco Andrea Pileri, M.D., Frederic Matonti, M.D., Ph.D., Eric Souied, M.D., Ph.D., Boris V. Stanzel, M.D., Ph.D., Peter Szurman, M.D., Ph.D., Michel Weber, M.D., Ph.D., Karl Ulrich Bartz-Schmidt, M.D., Nicole Eter, M.D., Marie Noelle Delyfer, M.D., Ph.D., Jean François Girmens, M.D., Koen A. van Overdam, M.D., Ph.D., Armin Wolf, M.D., Ph.D., Ralf Hornig, Ph.D., Martina Corazzol, Ph.D., Frank Brodie, M.D., Lisa Olmos de Koo, M.D., Daniel Palanker, Ph.D., und José-Alain Sahel, M.D.|Frank G. Holz, M.D., Yannick Le Mer, M.D., Mahiul M.K. Muqit, M.D., Ph.D., Lars-Olof Hattenbach, M.D., Ph.D., Andrea Cusumano, M.D., Ph.D., Salvatore Grisanti, M.D., Laurent Kodjikian, M.D., Ph.D., Marco Andrea Pileri, M.D., Frederic Matonti, M.D., Ph.D., Eric Souied, M.D., Ph.D., Boris V. Stanzel, M.D., Ph.D., Peter Szurman, M.D., Ph.D., Michel Weber, M.D., Ph.D., Karl Ulrich Bartz-Schmidt, M.D., Nicole Eter, M.D., Marie Noelle Delyfer, M.D., Ph.D., Jean François Girmens, M.D., Koen A. van Overdam, M.D., Ph.D., Armin Wolf, M.D., Ph.D., Ralf Hornig, Ph.D., Martina Corazzol, Ph.D., Frank Brodie, M.D., Lisa Olmos de Koo, M.D., Daniel Palanker, Ph.D., und José-Alain Sahel, M.D.: }}{{#if:|{{#if:Subretinal Photovoltaic Implant to Restore Vision in Geographic Atrophy Due to AMD|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Subretinal Photovoltaic Implant to Restore Vision in Geographic Atrophy Due to AMD}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.nejm.org/doi/10.1056/NEJMoa2501396%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Subretinal Photovoltaic Implant to Restore Vision in Geographic Atrophy Due to AMD}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.nejm.org/doi/10.1056/NEJMoa2501396}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Subretinal Photovoltaic Implant to Restore Vision in Geographic Atrophy Due to AMD}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:The New England Journal of Medicin2025-10-20{{#if: 2025-12-31 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Das Epiretinale Implantat

Das Epiretinale Implantat besteht aus

  • Videokamera (üblicherweise in eine Brille integriert)
  • Mikrochip
  • Übertragungseinheit zur Übermittlung von prozessierten Kameradaten zum Implantat
  • Stimulations-Elektroden-Array
  • Energieversorgungseinheit

Das Implantat liegt auf der Netzhaut. Da der Glaskörper bei der Implantation routinemäßig entfernt wird, muss das Implantat an der Netzhaut fixiert werden. Die Operation für die epiretinalen Implantate ist einfach und sicherer als der subretinale Ansatz.

Beim epiretinalen Implantat wird das Bild durch eine externe Videokamera aufgenommen und in elektrische Signale umgewandelt. Diese werden dann drahtlos an ein implantiertes Elektroden-Array übertragen, welches die Nerven in der Netzhaut entsprechend stimuliert. Der größte Nachteil des epiretinalen Implantats ist, dass das Bild nicht im Auge aufgenommen wird, sondern durch eine externe Kamera. Dadurch kann nicht die natürliche Beweglichkeit des Auges genutzt werden um die Umgebung zu erfassen. Es muss die Kamera gedreht werden um seine Änderung der Blickrichtung zu erreichen. Darüber hinaus erfolgt beim epiretinalen Implantat die Signalverarbeitung extern vor der Übermittlung der Signale zum Elektroden-Array während beim subretinalen Implantat die „Signalverarbeitung“ vom Auge selbst durchgeführt wird. Dies führt zu einer erhöhten Komplexität des Systems.

Das erste epiretinale Implantat, das ARGUS-Gerät, besteht aus einem Platin-Array mit 16 Elektroden. Die klinische Phase-I-Studie mit ARGUS begann im Jahr 2002 mit der Implantation von sechs Patienten mit dem Gerät. Das ARGUS-II-Gerät enthält 60 Elektroden. Vorläufige Ergebnisse bei 30 Patienten wurden im Jahr 2012 veröffentlicht.<ref>Mark S. Humayun, Jessy D. Dorn, Lyndon da Cruz, Gislin Dagnelie, José-Alain Sahel, Paulo E. Stanga, Artur V. Cideciyan, Jacque L. Duncan, Dean Eliott, Eugene Filley, Allen C. Ho, Arturo Santos, Avinoam B. Safran, Aries Arditi, Lucian V. Del Priore, Robert J. Greenberg: Interim results from the international trial of Second Sight’s visual prosthesis. In: Ophthalmology. Band 119, Nummer 4, April 2012, {{#invoke:URIutil|{{#ifeq:1|1|linkISSN|targetISSN}}|1549-4713|0}}{{#ifeq:1|0|[!] }}{{#ifeq:0|1

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}}, S. 779–788, doi:10.1016/j.ophtha.2011.09.028, PMID 22244176, }} PMC 3319859 (freier Volltext{{#if:|, PDF}}).</ref>

Eine Analyse von 28 Patienten (Dagnelie et al. 2016) zeigte signifikante Besserung mit dem Argus II System. Es wurden drei realitätsnahe Szenarien geprüft: Sockensortieren, Orientierung auf dem Gehweg und Identifizierung von Bewegung. Bei allen Szenarien wurde eine signifikante Besserung bei eingeschaltetem System gezeigt.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>

Forschung an Weiterentwicklungen

Am Tierversuch wird an einer Technologie geforscht, mit der eine höhere Auflösung als mit Retina-Implantaten erreicht werden könnte. Forscher der Arbeitsgruppe von Fabio Benfenati und Guglielmo Lanzani injizierten blinden Ratten lichtempfindliche Nanopartikel ins Auge und überprüften dann deren Sehstärke. Die Forscher gehen davon aus, dass sich die Nanopartikel in der Netzhaut verteilen, dort an Zell-Membranen aufgelagert werden und bei Lichteinfall die Nervenzellen anregen.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:Anneke Meyer|Anneke Meyer: }}{{#if:|{{#if:Neuroprothesen: Neue Lichtblicke für blinde Menschen|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Neuroprothesen: Neue Lichtblicke für blinde Menschen}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.deutschlandfunk.de/neuroprothesen-neue-lichtblicke-fuer-blinde-menschen.676.de.html?dram:article_id=480586%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Neuroprothesen: Neue Lichtblicke für blinde Menschen}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.deutschlandfunk.de/neuroprothesen-neue-lichtblicke-fuer-blinde-menschen.676.de.html?dram:article_id=480586}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Neuroprothesen: Neue Lichtblicke für blinde Menschen}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:deutschlandfunk.de{{#if: 2021-02-27 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Literatur

  • Michael Javaheri, David S. Hahn, Rohit R. Lakhanpal, James D. Weiland, Mark S. Humayun: Retinal prostheses for the blind. In: Annals of the Academy of Medicine, Singapore, Band 35, Nr. 3, 2006, {{#invoke:URIutil|{{#ifeq:1|1|linkISSN|targetISSN}}|0304-4602|0}}{{#ifeq:1|0|[!]

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            }} 
       }}
  }}
  • J. D. Loudin, D. M. Simanovskii, K. Vijayraghavan, C. K. Sramek, A. F. Butterwick, P. Huie, G. Y. McLean, D. V. Palanker: Optoelectronic retinal prosthesis: system design and performance. In: Journal of Neural Engineering, Band 4, Nr. 1, 2007, S72–S84; {{#invoke:URIutil|{{#ifeq:1|1|linkISSN|targetISSN}}|1741-2560|0}}{{#ifeq:1|0|[!]

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}}; doi:10.1088/1741-2560/4/1/S09.

Weblinks

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       }}
  }} weill.cornell.edu, 13. August 2012; dazu auch: Retina-Prothese: Forscher entschlüsseln Datenübertragung des Auges. Golem.de, 15. August 2012.

Einzelnachweise

<references />

Vorlage:Hinweisbaustein