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Medizintechnik: Fotovoltaik speist Retina-Implantat

Blindenbrille speist RetinaimplantatLaden...

Blinde können mit der Hilfe von implantierte Fotorezeptoren schon wieder teilweise sehen: Die künstlichen Sensoren schicken Signale an noch funktionsfähige Sehnerven unterhalb der defekten Netzhaut und erlauben es immerhin, schemenhaft Umrisse aufzulösen und Helligkeiten wahrzunehmen. Eine hohe Auflösung lässt sich mit der derzeitigen Technik allerdings bisher noch nicht erzielen. Nun verspricht ein neuer technischer Ansatz mit fotovoltaisch gespeisten, subretinalen Miniprothese einige der bisherigen Probleme zu lösen. In ersten Experimenten – vorerst noch an Netzhautkulturen von Versuchstieren – hat sich das System bereits bewährt.

Daniel Palanker von der Stanford University und seine Kollegen wollten zwei technisch bedingte Nachteile der schon existierenden Retinaprothesen vermeiden: Zum einen senden bisherige Fotorezeptoren ihre Signale über veritable Kabelstränge an die funktionsfähigen Neurone des optischen Apparats, zudem brauchen sie dafür eine Energieversorgung, die derzeit meist durch induktive Minispulen besorgt wird. Dies macht allerdings jeden einzelnen Bildpixel liefernden Rezeptor sperrig, was der Anzahl der einzelnen intraokular zu implantierenden Apparate enge Grenzen setzt; die höchstmögliche erreichbare Auflösung des Bilds bleibt daher niedrig.

Brille speist RetinaimplantatLaden...
Brille speist Retinaimplantat | Das Schema veranschaulicht das Funktionsprinzip der neuen Technik: Ein tragbarer Rechner verarbeitet Videobilder, die von einer in Brillenmitte fest montierten Kamera eingefangen werden. Vom Inneren der Brille werden die Bildinformationen dann in Wellenlängen zwischen 880 und 915 Nanometer auf die im Auge implantierte Retinaprothese projiziert. Die Photodioden übersetzen auftreffende Wellen dann in lokale Informationen, die an die jeweils darunter liegenden Neuronen weitergereicht werden.

Die Forscher strebten deswegen eine Miniaturisierung von Implantaten, Leitungsbahnen und Energiesysteme an. Dazu setzen sie ein Mikrosystem aus winzigen, fotovoltaisch gespeisten Fotodioden ein. Als Kraftwerk und Kernstück der Apparatur fungiert dabei eine Brille, die die einfallenden optischen Signale in Nahinfrarotstrahlung umsetzt, welche dann in Pulsen auf die miniaturisierte Fotorezeptorprothese in der Retina projiziert werden. Die für das Gewebe harmlosen Wellen dienen dabei zugleich dem Energie- wie dem Informationsübertragung zur Diode, die die Informationen dann in die darunterliegenden neuronalen Systeme weitergibt.

So können deutlich mehr, weil kleinere Rezeptoren eine größere Zahl von Pixeln für das ins Sehzentrum des Hirns übermittelte Bild liefern. Zudem ist der Aufbau und die Programmierung der Brille dazu geeignet, die natürliche Augenbewegung beim Sehen teilweise zu emulieren, die normalerweise einen wichtigen automatischen Scanprozess erledigt. In Zukunft könnte nun das Retinaimplantat noch verbessert werden – aus Silikon gefertigte Implantate wären zum Beispiel flexibel genug, um sich an die Rundung des Augapfels anzupassen, so könnten sie eine größere Fläche abdecken und das wieder gewonnene Gesichtsfeld erweitern.

20. KW 2012

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 20. KW 2012

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