prótesis visual

Mark Humayun, quien se unió a la facultad del Departamento de Oftalmología de la Escuela de Medicina Keck de la USC en 2001; ^{[ 8 ]} Eugene Dejuan, ahora en la Universidad de California en San Francisco ; el ingeniero Howard D. Phillips; el ingeniero en bioelectrónica Wentai Liu, ahora en la Universidad de California en Los Ángeles ; y Robert Greenberg, ahora de Second Sight, fueron los inventores originales de la prótesis epirretiniana activa ^{[ 9 ]} y demostraron la prueba de principio en investigaciones de pacientes agudos en la Universidad Johns Hopkins a principios de la década de 1990. A finales de la década de 1990, Greenberg fundó la empresa Second Sight ^{[ 10 ]} junto con el empresario de dispositivos médicos Alfred E. Mann [ ^{11 ] : 35 Su} implante de primera generación tenía 16 electrodos y fue implantado en seis sujetos por Humayun en la Universidad del Sur de California entre 2002 y 2004 ^{[ 11 ] : 35 [ 12 ]} En 2007, la empresa comenzó un ensayo de su implante de segunda generación, de 60 electrodos, denominado Argus II, en EE. UU. y en Europa ^{[ 13 ] [ 14 ]} En total, 30 sujetos participaron en los estudios que abarcaron 10 centros en cuatro países. En la primavera de 2011, basándose en los resultados del estudio clínico que se publicaron en 2012 ^{[ 15 ]} Argus II fue aprobado para uso comercial en Europa, y Second Sight lanzó el producto más tarde ese mismo año. El Argus II fue aprobado por la FDA de Estados Unidos el 14 de febrero de 2013. Tres agencias de financiación del gobierno estadounidense (Instituto Nacional del Ojo, Departamento de Energía y Fundación Nacional de Ciencias) han apoyado el trabajo en Second Sight, USC, UCSC, Caltech y otros laboratorios de investigación. ^{[ 16 ]}

Diseñado por Claude Veraart en la Universidad de Lovaina en 2002, se trata de un electrodo en espiral que rodea el nervio óptico en la parte posterior del ojo. Está conectado a un estimulador implantado en una pequeña depresión del cráneo. El estimulador recibe señales de una cámara externa, que se traducen en señales eléctricas que estimulan directamente el nervio óptico. ^{[ 17 ]}

Aunque no se trata de una prótesis activa propiamente dicha, un telescopio miniatura implantable es un tipo de implante visual que ha tenido cierto éxito en el tratamiento de la degeneración macular asociada a la edad en fase terminal . ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]} Este tipo de dispositivo se implanta en la cámara posterior del ojo y funciona aumentando (aproximadamente tres veces) el tamaño de la imagen proyectada sobre la retina para superar un escotoma o punto ciego situado en el centro. ^{[ 19 ] [ 20 ]}

Creado por VisionCare Ophthalmic Technologies en colaboración con el Programa de Tratamiento CentraSight en 2011, el telescopio, del tamaño aproximado de un guisante, se implanta detrás del iris de un ojo. Las imágenes se proyectan sobre áreas sanas de la retina central, fuera de la mácula degenerada , y se amplían para reducir el efecto del punto ciego en la visión central. Un aumento de 2,2x o 2,7x permite ver o discernir el objeto de interés en la visión central, mientras que el otro ojo se utiliza para la visión periférica, ya que el ojo con el implante tendrá una visión periférica limitada como efecto secundario. A diferencia de un telescopio que se sostiene con la mano, el implante se mueve con el ojo, lo cual es su principal ventaja. Sin embargo, los pacientes que utilizan el dispositivo podrían seguir necesitando gafas para una visión óptima y para trabajos de cerca. Antes de la cirugía, los pacientes deberían probar primero un telescopio de mano para comprobar si se beneficiarían de la ampliación de la imagen. Uno de los principales inconvenientes es que no se puede utilizar en pacientes que se han sometido a una cirugía de cataratas, ya que la lente intraocular obstruiría la inserción del telescopio. También requiere una incisión grande en la córnea para su inserción. ^{[ 21 ]}

Una revisión sistemática de Cochrane que buscaba evaluar la efectividad y seguridad del telescopio miniatura implantable para pacientes con degeneración macular relacionada con la edad en etapa tardía o avanzada encontró solo un estudio en curso que evaluaba el telescopio intraocular OriLens, con resultados esperados en 2020. ^{[ 22 ]}

Un equipo del sur de Alemania, liderado por el Hospital Universitario de Oftalmología de Tubinga, fue fundado en 1995 por Eberhart Zrenner para desarrollar una prótesis subretiniana. El chip se ubica detrás de la retina y utiliza matrices de microfotodiodos (MPDA) que captan la luz incidente y la transforman en corriente eléctrica, estimulando así las células ganglionares de la retina . Dado que los fotorreceptores naturales son mucho más eficientes que los fotodiodos , la luz visible no es lo suficientemente potente como para estimular las MPDA. Por lo tanto, se utiliza una fuente de alimentación externa para potenciar la corriente de estimulación. El equipo alemán inició experimentos in vivo en el año 2000, midiendo potenciales corticales evocados en microcerdos y conejos de Yucatán. A los 14 meses de la implantación, se examinaron el implante y la retina circundante, sin observarse cambios significativos en su integridad anatómica. Los implantes lograron generar potenciales corticales evocados en la mitad de los animales estudiados. Los umbrales identificados en este estudio fueron similares a los requeridos en la estimulación epirretiniana. Informes posteriores de este grupo se refieren a los resultados de un estudio piloto clínico en 11 participantes con retinosis pigmentaria . Algunos pacientes ciegos pudieron leer letras, reconocer objetos desconocidos, localizar un plato, una taza y cubiertos. ^{[ 23 ]} Se encontró que dos de los pacientes hacían microsacadas similares a las de los participantes de control sanos, y las propiedades de los movimientos oculares dependían de los estímulos que los pacientes estaban viendo, lo que sugiere que los movimientos oculares podrían ser medidas útiles para evaluar la visión restaurada por implantes. ^{[ 24 ] [ 25 ]} El estudio multicéntrico comenzó en 2010, utilizando un dispositivo totalmente implantable con 1500 Electrodes Alpha IMS (producido por Retina Implant AG, Reutlingen, Alemania), con 10 pacientes incluidos; los resultados preliminares se presentaron en ARVO 2011. Las primeras implantaciones en el Reino Unido tuvieron lugar en marzo de 2012 y fueron dirigidas por Robert MacLaren en la Universidad de Oxford y Tim Jackson en el King's College Hospital en Londres. ^{[ 26 ] [ 27 ]} David Wong también implantó el dispositivo Tübingen en un paciente en Hong Kong . ^{[ 28 ]}

El 19 de marzo de 2019, Retina Implant AG cesó sus actividades comerciales alegando el clima hostil a la innovación propio de los rígidos sistemas regulatorios europeos y los resultados insatisfactorios en los pacientes. ^{[ 29 ] [ 30 ]}

Joseph Rizzo y John Wyatt, del Massachusetts Eye and Ear Infirmary y del MIT, comenzaron a investigar la viabilidad de una prótesis retiniana en 1989 y realizaron varios ensayos de estimulación epirretiniana de prueba de concepto en voluntarios ciegos entre 1998 y 2000. Desde entonces, han desarrollado un estimulador subretiniano, una matriz de electrodos, que se coloca debajo de la retina en el espacio subretiniano y recibe señales de imagen emitidas por una cámara montada en unas gafas. El chip estimulador decodifica la información de la imagen emitida por la cámara y estimula las células ganglionares de la retina en consecuencia. Su prótesis de segunda generación recopila datos y los envía al implante mediante campos de radiofrecuencia de bobinas transmisoras montadas en las gafas. Una bobina receptora secundaria se sutura alrededor del iris. ^{[ 31 ]}

Los hermanos Alan y Vincent Chow desarrollaron en 2002 un microchip que contiene 3500 fotodiodos, los cuales detectan la luz y la convierten en impulsos eléctricos que estimulan las células ganglionares de la retina sanas . El ASR no requiere dispositivos externos. ^{[ 17 ]}

La Optobionics Corp. original cesó sus operaciones, pero Chow adquirió el nombre de Optobionics, los implantes ASR y planea reorganizar una nueva empresa con el mismo nombre. ^{[ 32 ]} El microchip ASR es un chip de silicio de 2 mm de diámetro (el mismo concepto que los chips de computadora) que contiene aproximadamente 5000 células solares microscópicas llamadas "microfotodiodos", cada una con su propio electrodo de estimulación. ^{[ 32 ]}

Daniel Palanker y su grupo en la Universidad de Stanford desarrollaron una prótesis retiniana fotovoltaica en 2012, ^{[ 33 ]} que incluye una matriz de fotodiodos subretinianos y un sistema de proyección de imágenes infrarrojas montado en gafas de vídeo. Las imágenes capturadas por una cámara de vídeo se procesan en un ordenador de bolsillo y se muestran en las gafas de vídeo mediante  luz infrarroja cercana pulsada (IR, 880-915 nm). Estas imágenes se proyectan sobre la retina a través de la óptica natural del ojo, y los fotodiodos del implante subretiniano convierten la luz en corriente eléctrica bifásica pulsada en cada píxel. ^{[ 34 ]} La corriente eléctrica que fluye a través del tejido entre el electrodo activo y el de retorno en cada píxel estimula las neuronas retinianas internas cercanas, principalmente las células bipolares, que transmiten respuestas excitatorias a las células ganglionares de la retina. Esta tecnología está siendo comercializada por Pixium Vision ( PRIMA Archivado el 23 de octubre de 2018 en Wayback Machine ) y se está evaluando en un ensayo clínico (2018). Tras esta prueba de concepto, el grupo Palanker se centra ahora en el desarrollo de píxeles de menos de 50 μm utilizando electrodos 3D y aprovechando el efecto de la migración retiniana hacia los huecos del implante subretiniano.

Bionic Vision Technologies (BVT) es una empresa que ha asumido los derechos de investigación y comercialización de Bionic Vision Australia (BVA). BVA era un consorcio formado por algunas de las principales universidades e institutos de investigación de Australia, financiado por el Consejo Australiano de Investigación desde 2010, y cesó sus operaciones el 31 de diciembre de 2016. Los miembros del consorcio eran el Instituto de Biónica , la UNSW Sydney , Data 61 CSRIO , el Centro Australiano de Investigación Ocular (CERA) y la Universidad de Melbourne . También contaba con muchos otros socios. El Gobierno Federal Australiano otorgó una subvención del ARC de 42 millones de dólares a Bionic Vision Australia para desarrollar tecnología de visión biónica. ^{[ 35 ]}

Mientras el consorcio BVA aún estaba unido, el equipo estaba dirigido por el profesor Anthony Burkitt y estaban desarrollando dos prótesis de retina. Una conocida como el dispositivo Wide-View, que combinaba tecnologías novedosas con materiales que se habían utilizado con éxito en otros implantes clínicos. Este enfoque incorporaba un microchip con 98 electrodos estimulantes y tenía como objetivo proporcionar mayor movilidad a los pacientes para ayudarlos a moverse con seguridad en su entorno. Este implante se colocaría en el espacio supracoroideo. Los investigadores esperaban que las primeras pruebas en pacientes con este dispositivo comenzaran en 2013; actualmente se desconoce si se realizaron ensayos completos, pero al menos una mujer llamada Dianne Ashworth recibió el implante y pudo leer letras y números con él. ^{[ 36 ]} Posteriormente, escribió un libro titulado "Veo espía con mi ojo biónico", sobre su vida, la pérdida de visión y ser la primera persona en recibir el implante del dispositivo BVA, Ojo Biónico.

BVA también estaba desarrollando simultáneamente el dispositivo High-Acuity, que incorporaba varias tecnologías nuevas para combinar un microchip y un implante con 1024 electrodos. El dispositivo tenía como objetivo proporcionar visión central funcional para ayudar en tareas como el reconocimiento facial y la lectura de letra grande. Este implante de alta agudeza se insertaría epirretinianamente. Se planificaron ensayos clínicos con pacientes para este dispositivo en 2014, una vez finalizados los ensayos preclínicos; sin embargo, se desconoce si estos ensayos llegaron a realizarse.

Los pacientes con retinosis pigmentaria serían los primeros en participar en los estudios, seguidos de aquellos con degeneración macular asociada a la edad. Cada prototipo constaba de una cámara, acoplada a unas gafas, que enviaba la señal al microchip implantado, donde se convertía en impulsos eléctricos para estimular las neuronas sanas restantes en la retina. Esta información se transmitía posteriormente al nervio óptico y a los centros de procesamiento visual del cerebro.

El 2 de enero de 2019, BVT publicó resultados positivos de una serie de ensayos realizados en cuatro australianos con una nueva versión del dispositivo. Las versiones anteriores del dispositivo estaban diseñadas para un uso temporal, pero el nuevo diseño permitió su uso continuo y, por primera vez fuera del laboratorio, incluso para llevarlo a casa. Se prevé la administración de más implantes a lo largo de 2019. ^{[ 37 ]}

Según las hojas informativas de marzo de 2019 en el sitio web de BVT, esperan que el dispositivo obtenga la aprobación de mercado en 3 a 5 años. ^{[ 38 ]}

Similar en función al dispositivo de Harvard/MIT, excepto que el chip estimulador se ubica en la corteza visual primaria , en lugar de en la retina. Se ha implantado en muchos sujetos con una alta tasa de éxito y efectos negativos limitados. El proyecto comenzó en 2002 y aún se encontraba en fase de desarrollo. Tras la muerte de Dobelle, se descartó la venta del ojo con fines de lucro y se optó por donarlo a un equipo de investigación financiado con fondos públicos. ^{[ 17 ] [ 39 ]}

El Laboratorio de Prótesis Neuronales del Instituto Tecnológico de Illinois (IIT), en Chicago, comenzó a desarrollar una prótesis visual utilizando matrices de electrodos intracorticales en 2009. Si bien es similar en principio al sistema Dobelle, el uso de electrodos intracorticales permite una resolución espacial mucho mayor en las señales de estimulación (más electrodos por unidad de área). Además, se está desarrollando un sistema de telemetría inalámbrica ^{[ 40 ]} para eliminar la necesidad de cables transcraneales. Se implantarán matrices de electrodos recubiertos con película de óxido de iridio activado (AIROF) en la corteza visual, ubicada en el lóbulo occipital del cerebro. Un hardware externo capturará imágenes, las procesará y generará instrucciones que luego se transmitirán a los circuitos implantados a través de un enlace de telemetría. Los circuitos decodificarán las instrucciones y estimularán los electrodos, estimulando a su vez la corteza visual. El grupo está desarrollando un sistema externo portátil de captura y procesamiento de imágenes para complementar los circuitos implantados. Se están realizando estudios en animales y estudios psicofísicos en humanos ^{[ 41 ] [ 42 ]} para probar la viabilidad de un implante en voluntarios humanos.

Stephen Macknik y Susana Martinez-Conde, del Centro Médico SUNY Downstate, también están desarrollando una prótesis visual intracortical llamada OBServe. ^{[ 43 ] [ 44 ]} El sistema planificado utilizará una matriz de LED, una cámara de video, optogenética, transfección con virus adenoasociados y seguimiento ocular. ^{[ 45 ]} Los componentes se están desarrollando y probando actualmente en animales. ^{[ 45 ]}