ایمپلنت شبکیه

بندانگشتی|چپ|upright=1.4|طرح‌وارهٔ چشم، شبکیه و محل قرارگیری انواع ایمپلنت‌های شبکیه.
لایه‌های شبکیه از پایین به بالا: اپی‌تلیوم رنگدانه‌ای شبکیه (RPE)، گیرنده‌های نوری (PR)، یاخته‌های افقی (HC)، یاخته‌های دوقطبی (BC)، یاخته‌های آماکرین (AC)، یاخته‌های گانگلیونی (RGC)، لایهٔ فیبرهای عصبی (RNFL).

**ایمپلنت شبکیه یا کاشتنی شبکیه**  نوعی اندام‌وارهٔ دیداری است که برای بازگردانی بینایی در بیماران نابینا بر اثر تحلیل‌رفتگی شبکیه به‌کار می‌رود. این سامانه برای بازیابی نسبیِ بیناییِ کارآمد در افرادی طراحی شده است که گیرنده‌های نوری خود را به دلیل بیماری‌های شبکیه مانند رتینیت پیگمانتوزا (RP) یا دژنراسیون ماکولا وابسته به سن (AMD) از دست داده‌اند. ایمپلنت‌های شبکیه توسط شرکت‌های خصوصی و نهادهای پژوهشی متعددی در حال توسعه هستند و سه گونه از آن‌ها در کارآزمایی بالینی قرار دارند: **اپی‌رتینال** (روی شبکیه), **ساب‌رتینال** (پشت شبکیه) و **سوپراکوروئیدال** (میان کوروئید و صلبیه). این ایمپلنت‌ها با تحریک الکتریکیِ نورون‌های باقی‌ماندهٔ شبکیه، اطلاعات دیداری را وارد شبکیه می‌کنند. تاکنون ادراکات ایجادشده وضوح پایینی داشته‌اند و بیشتر برای درک نور و تشخیص اشیای ساده مناسب بوده‌اند.

## تاریخچه
فورستر نخستین کسی بود که دریافت تحریک الکتریکیِ قشر پس‌سری می‌تواند به ایجاد ادراکات دیداری یا فسفن‌ها منجر شود. نخستین کاربرد یک تحریک‌کنندهٔ ایمپلنت برای بازگردانی بینایی در سال ۱۹۶۸ توسط دکتر برندلی و لوین توسعه یافت. این آزمایش نشان داد که ایجاد ادراکات دیداری با استفاده از تحریک الکتریکی مستقیم امکان‌پذیر است و موجب انگیزش توسعهٔ دستگاه‌های ایمپلنت دیگر برای تحریک مسیر دیداری، از جمله ایمپلنت‌های شبکیه شد. دستگاه‌های تحریک شبکیه به‌طور ویژه مورد توجه پژوهشگران قرار گرفتند زیرا حدود نیمی از موارد نابینایی ناشی از آسیب شبکیه است. توسعهٔ ایمپلنت‌های شبکیه همچنین تا حدی از پیشرفت و موفقیت ایمپلنت حلزون گوش الهام گرفته است که نشان داده انسان می‌تواند با ورودی محدود، کارکرد حسی چشمگیری را دوباره به دست آورد.

ایمپلنت شبکیهٔ آرگوس II که توسط شرکت Second Sight Medical Products ساخته شد، در فوریهٔ ۲۰۱۳ در ایالات متحده و در فوریهٔ ۲۰۱۱ در اروپا تأیید بازار گرفت و نخستین ایمپلنت مورد تأیید شد. این وسیله می‌تواند به بزرگسالانی با RP که توانایی تشخیص شکل‌ها و حرکت را از دست داده‌اند کمک کند تا تحرک بیشتری داشته باشند و فعالیت‌های روزانه را انجام دهند. دستگاه اپی‌رتینال دیگری با نام «رتینا ایمپلنت» در آلمان توسط شرکت Retina Implant AG توسعه یافت. این وسیله یک کارآزمایی چندمرکزی در اروپا را به پایان رساند و در سال ۲۰۱۳ نشان CE دریافت کرد و بدین‌ترتیب نخستین وسیلهٔ الکترونیکی بی‌سیم اپی‌رتینال بود که تأییدیه گرفت.

## نامزدها
نامزدهای بهینه برای ایمپلنت‌های شبکیه بیماران دارای بیماری‌های شبکیه مانند رتینیت پیگمانتوزا یا دژنراسیون وابسته به سن ماکولا هستند. این بیماری‌ها با آسیب به یاخته‌های گیرندهٔ نور در لایهٔ بیرونی شبکیه باعث نابینایی می‌شوند در حالی که لایه‌های میانی و درونی شبکیه را دست‌نخورده باقی می‌گذارند. حداقل شرط لازم برای نامزدیِ دریافت ایمپلنت شبکیه وجود یک لایهٔ دست‌نخوردهٔ یاخته‌های گانگلیونی است. این وضعیت را می‌توان به‌طور غیرتهاجمی با تصویربرداری OCT ارزیابی کرد. عوامل دیگر مانند میزان بینایی باقیمانده، سلامت عمومی و تعهد خانواده به بازتوانی نیز در تعیین نامزدیِ دریافت ایمپلنت در نظر گرفته می‌شوند. در بیماران مبتلا به دژنراسیون ماکولای وابسته به سن، که ممکن است دید پیرامونی سالم داشته باشند، ایمپلنت شبکیه می‌تواند به ایجاد شکلی ترکیبی از بینایی منجر شود. در این حالت، ایمپلنت دید مرکزی را تکمیل کرده و با دید پیرامونی باقیمانده ترکیب می‌کند.

## انواع
دو نوع اصلی از ایمپلنت‌های شبکیه بر اساس محل قرارگیری وجود دارد. ایمپلنت‌های اپی‌رتینال روی سطح داخلی شبکیه قرار می‌گیرند، در حالی که ایمپلنت‌های ساب‌رتینال میان لایهٔ بیرونی شبکیه و اپی‌تلیوم رنگدانه‌ای شبکیه کاشته می‌شوند.

### ایمپلنت‌های اپی‌رتینال
#### اصول طراحی
ایمپلنت‌های اپی‌رتینال روی سطح شبکیه، بالای لایهٔ فیبرهای عصبی قرار می‌گیرند و مستقیماً یاخته‌های گانگلیونی را تحریک می‌کنند و دیگر لایه‌های شبکیه را دور می‌زنند. آرایه‌ای از الکترودها با استفاده از میکرو-میخ‌هایی که به صلبیه نفوذ می‌کنند روی شبکیه تثبیت می‌شود. معمولاً یک دوربین خارجی روی عینک تصاویر را دریافت می‌کند و اطلاعات پردازش‌شدهٔ ویدئویی را از طریق تله‌متری بی‌سیم به الکترودهای تحریک‌کننده منتقل می‌کند. یک فرستندهٔ خارجی نیز برای تأمین انرژیِ ایمپلنت از طریق سیم‌پیچ‌های القای فرکانس رادیویی یا لیزرهای فروسرخ لازم است. پردازش تصویر در زمان واقعی شامل کاهش وضوح، افزایش کنتراست، شناسایی لبه‌ها و تبدیل آن‌ها به الگوی فضایی-زمانی تحریک برای آرایهٔ الکترودی است. بیشتر اجزای الکترونیکی در بخش‌های خارجی جای می‌گیرند، که باعث کوچک‌تر شدن خود ایمپلنت و امکان ارتقای آسان بدون جراحی می‌شود. همچنین الکترونیک خارجی کنترل کامل پردازش تصویر برای هر بیمار را فراهم می‌کند.

#### مزایا
ایمپلنت‌های اپی‌رتینال مستقیماً یاخته‌های گانگلیونی را تحریک می‌کنند و دیگر لایه‌های شبکیه را دور می‌زنند؛ بنابراین، در اصل این ایمپلنت‌ها می‌توانند حتی در صورت آسیب دیدن تمام لایه‌های دیگر شبکیه، ادراک دیداری ایجاد کنند.

#### معایب
از آنجا که لایهٔ فیبرهای عصبی آستانهٔ تحریکی مشابه یاخته‌های گانگلیونی دارد، آکسون‌های عبوری زیر الکترودهای اپی‌رتینال تحریک می‌شوند و ادراکات قوسی ایجاد می‌کنند که نقشهٔ شبکیه‌ای را دچار اعوجاج می‌سازد. تاکنون هیچ‌یک از ایمپلنت‌های اپی‌رتینال پیکسل‌های حساس به نور نداشته‌اند و بنابراین متکی به دوربین خارجی برای دریافت اطلاعات دیداری هستند. از این رو، برخلاف بینایی طبیعی، حرکت چشم‌ها تصویر منتقل‌شده را روی شبکیه جابه‌جا نمی‌کند و وقتی بیمار جهت نگاه خود را تغییر می‌دهد، توهم حرکت جسم ایجاد می‌شود. به همین دلیل به بیماران توصیه می‌شود چشم‌ها را حرکت ندهند و به‌جای آن میدان دید را با حرکت سر اسکن کنند. افزون بر این، رمزگذاری اطلاعات دیداری در لایهٔ گانگلیونی به فنون پردازش تصویر بسیار پیشرفته نیاز دارد، زیرا انواع مختلف یاخته‌های گانگلیونی ویژگی‌های متفاوتی از تصویر را رمزگذاری می‌کنند.

#### کارآزمایی بالینی
نخستین ایمپلنت اپی‌رتینال، دستگاه «آرگوس»، شامل آرایه‌ای سیلیکونی-پلاتینی با ۱۶ الکترود بود. کارآزمایی بالینی فاز I این دستگاه در سال ۲۰۰۲ آغاز شد و شش بیمار ایمپلنت دریافت کردند. همهٔ بیماران گزارش کردند که توانسته‌اند نور و فسفن‌های مجزا را ادراک کنند و عملکرد بینایی برخی از آن‌ها در طول زمان به‌طور چشمگیری بهبود یافت. نسخه‌های آیندهٔ دستگاه آرگوس با آرایه‌های متراکم‌تر الکترودی در دست توسعه هستند تا وضوح مکانی بهبود یابد. تازه‌ترین دستگاه آرگوس II دارای ۶۰ الکترود است و نسخه‌ای با ۲۰۰ الکترود توسط چشم‌پزشکان و مهندسان در مؤسسه چشم USC در حال توسعه است. دستگاه آرگوس II در فوریهٔ ۲۰۱۱ تأییدیهٔ CE (ایمنی و کارکرد) دریافت کرد و در آلمان، فرانسه، ایتالیا و بریتانیا عرضه شد. نتایج میانیِ کارآزمایی بلندمدت ۳۰ بیمار در سال ۲۰۱۲ منتشر شد. همچنین، این دستگاه در ۱۴ آوریل ۲۰۱۳ تأییدیهٔ FDA آمریکا را گرفت. دستگاه اپی‌رتینال دیگری با نام «لِرنینگ رتینال ایمپلنت» توسط شرکت IIP Technologies GmbH توسعه یافته و وارد کارآزمایی بالینی شده است. ایمپلنت اپی‌رتینال سوم با نام EPI-RET توسعه یافت و در شش بیمار آزموده شد. این دستگاه دارای ۲۵ الکترود است و نیاز دارد که عدسی طبیعی با یک تراشهٔ گیرنده جایگزین شود. همهٔ آزمودنی‌ها توانایی تمایز الگوهای فضایی و زمانی تحریک را نشان دادند.

### ایمپلنت‌های ساب‌رتینال
#### اصول طراحی
ایمپلنت‌های ساب‌رتینال روی سطح بیرونی شبکیه و میان لایهٔ گیرنده‌های نوری و اپی‌تلیوم رنگدانه‌ای شبکیه قرار می‌گیرند. این ایمپلنت‌ها مستقیماً یاخته‌های شبکیه را تحریک می‌کنند و بر پردازش طبیعی لایه‌های میانی و درونی شبکیه تکیه دارند. جای‌گذاری ایمپلنت ساب‌رتینال نسبتاً ساده است، زیرا فاصلهٔ اندک میان شبکیهٔ بیرونی و اپی‌تلیوم رنگدانه‌ای آن را به‌طور مکانیکی محدود می‌کند. این نوع ایمپلنت از یک ویفر سیلیکونی با میکروفوتودیودهای حساس به نور تشکیل شده است که سیگنال را مستقیماً از نور ورودی تولید می‌کنند. نور ورودی با عبور از شبکیه جریان‌هایی درون میکروفوتودیودها ایجاد می‌کند که سپس به‌طور مستقیم به یاخته‌های شبکیه از طریق آرایهٔ چندالکترودی تزریق می‌شوند. الگوی فعال‌شدهٔ میکروفوتودیودها با نور ورودی باعث تحریک الگوی یاخته‌های دوقطبی، افقی، آماکرین و گانگلیونی می‌شود و در نهایت ادراکی دیداری پدیدمی‌آورد که نمایندهٔ تصویر اصلی است. در اصل، ایمپلنت‌های ساب‌رتینال نیازی به سخت‌افزار خارجی فراتر از آرایهٔ میکروفوتودیود کاشته‌شده ندارند. با این حال، برخی از آن‌ها برای تقویت سیگنال تصویری به انرژی مدارهای خارجی نیاز دارند.

#### مزایا
ایمپلنت زیرشبکیه‌ای نسبت به ایمپلنت روی‌شبکیه‌ای تا حدی به دلیل طراحی ساده‌تر آن مزیت دارد. دریافت نور، پردازش و تحریک همگی توسط ریزفوتودیودهایی که روی یک تراشه نصب شده‌اند انجام می‌شود، در حالی که در ایمپلنت روی‌شبکیه‌ای نیاز به دوربین خارجی، تراشهٔ پردازشی و آرایهٔ الکترود کاشته‌شده وجود دارد. جای‌گذاری زیرشبکیه‌ای همچنین ساده‌تر است، زیرا آرایهٔ تحریک‌کننده را مستقیماً در مجاورت گیرنده‌های نوری آسیب‌دیده قرار می‌دهد. با تکیه بر عملکرد لایه‌های باقی‌ماندهٔ شبکیه، ایمپلنت‌های زیرشبکیه‌ای امکان پردازش طبیعی درونی شبکیه، از جمله تقویت سیگنال‌ها را فراهم می‌کنند و در نتیجه آستانهٔ پایین‌تری برای پاسخ بینایی به دست می‌آید. علاوه بر این، ایمپلنت‌های زیرشبکیه‌ای به افراد اجازه می‌دهند که از حرکات طبیعی چشم برای تغییر جهت نگاه خود استفاده کنند. تحریک رتینوتوپیک ناشی از ایمپلنت‌های زیرشبکیه‌ای ذاتاً دقیق‌تر است، زیرا الگوی نور ورودی بر ریزفوتودیودها بازتاب مستقیم تصویر مورد نظر است. این ایمپلنت‌ها نیاز کمی به ثابت‌سازی دارند، زیرا فضای زیرشبکیه به‌طور مکانیکی محدود است و اپی‌تلیوم رنگدانه‌ای شبکیه فشار منفی در فضای زیرشبکیه ایجاد می‌کند.

#### معایب
مهم‌ترین عیب ایمپلنت‌های زیرشبکیه‌ای، نبود نور ورودی کافی برای تولید جریان مناسب توسط ریزفوتودیودها است؛ بنابراین، این ایمپلنت‌ها اغلب نیازمند یک منبع تغذیهٔ خارجی برای تقویت اثر نور ورودی هستند. فضای فشردهٔ زیرشبکیه محدودیت‌های قابل‌توجهی بر اندازهٔ ایمپلنت اعمال می‌کند. نزدیکی زیاد بین ایمپلنت و شبکیه همچنین احتمال آسیب حرارتی به شبکیه ناشی از گرمای تولیدشده توسط ایمپلنت را افزایش می‌دهد. ایمپلنت‌های زیرشبکیه‌ای نیازمند لایه‌های درونی و میانی سالم شبکیه هستند، بنابراین در بیماری‌های شبکیه‌ای که فراتر از لایهٔ گیرنده‌های نوری گسترش می‌یابند مفید نیستند. علاوه بر این، از دست‌دادن گیرنده‌های نوری می‌تواند منجر به تشکیل یک غشاء در مرز گیرنده‌های نوری آسیب‌دیده شود که می‌تواند تحریک را مختل کرده و آستانهٔ تحریک را افزایش دهد.

#### مطالعات بالینی
شرکت Optobionics نخستین شرکتی بود که یک ایمپلنت زیرشبکیه‌ای توسعه داد و طراحی آن را در یک کارآزمایی بالینی ارزیابی کرد. گزارش‌های اولیه نشان داد که روش کاشت ایمن بوده و همهٔ افراد مورد آزمایش نوعی ادراک نور و بهبود خفیف در عملکرد بینایی را گزارش کردند. نسخهٔ کنونی این دستگاه در ۱۰ بیمار کاشته شده است و هر یک بهبودهایی در درک جزئیات بینایی، از جمله کنتراست، شکل و حرکت را گزارش کرده‌اند. Retina Implant AG در آلمان نیز یک ایمپلنت زیرشبکیه‌ای توسعه داده که در ۹ بیمار مورد آزمایش بالینی قرار گرفت. این آزمایش به دلیل خرابی‌های مکرر متوقف شد. دستگاه Retina Implant AG شامل ۱۵۰۰ ریزفوتودیود است که امکان افزایش وضوح فضایی را فراهم می‌کند، اما نیازمند منبع تغذیهٔ خارجی است. این شرکت نتایج ۱۲ ماههٔ مطالعه Alpha IMS را در فوریهٔ ۲۰۱۳ گزارش کرد که نشان داد در ۶ نفر از ۹ بیمار، دستگاه طی ۹ ماه پس از کاشت از کار افتاده است ''Proceedings of the Royal Society B''، و پنج نفر از هشت بیمار باقی‌مانده انواع مختلفی از ادراک‌های بصری ناشی از ایمپلنت را در زندگی روزمره گزارش کردند. یکی از بیماران به دلیل آسیب به عصب بینایی هیچ تحریکی را درک نکرد. پروژهٔ ایمپلنت زیرشبکیه‌ای بوستون نیز چندین نسخهٔ آزمایشی از یک ایمپلنت زیرشبکیه‌ای کاربردی را توسعه داده و بر تحلیل کوتاه‌مدت عملکرد دستگاه متمرکز بوده است. نتایج همهٔ کارآزمایی‌های بالینی تاکنون نشان داده که بیماران دریافت‌کنندهٔ ایمپلنت‌های زیرشبکیه‌ای ادراک فوسفن‌ها را گزارش کرده‌اند و برخی توانایی انجام وظایف سادهٔ بینایی مانند تشخیص شکل و تشخیص حرکت را به دست آورده‌اند.

## وضوح فضایی
کیفیت بینایی مورد انتظار از یک ایمپلنت شبکیه‌ای تا حد زیادی بر اساس حداکثر وضوح فضایی ایمپلنت تعیین می‌شود. نمونه‌های کنونی ایمپلنت‌های شبکیه‌ای قادر به فراهم‌کردن تصاویر کم‌وضوح و پیکسلی‌شده هستند.

ایمپلنت‌های «پیشرفته» شامل ۶۰ تا ۱۰۰ کانال هستند که برای وظایف پایه‌ای مانند تمایز و شناسایی اشیا کافی‌اند. با این حال، شبیه‌سازی این تصاویر پیکسلی‌شده فرض می‌کند که همهٔ الکترودهای ایمپلنت با سلول شبکیهٔ مورد نظر در تماس‌اند؛ در واقعیت وضوح فضایی کمتر از حد انتظار است، زیرا برخی الکترودها ممکن است به‌طور بهینه عمل نکنند. آزمایش‌های عملکرد خواندن نشان داده که یک ایمپلنت ۶۰ کاناله برای بازگرداندن بخشی از توانایی خواندن کافی است، اما تنها با متن‌های به‌طور قابل‌توجهی بزرگ‌شده. آزمایش‌های مشابهی که توانایی حرکت در اتاق با تصاویر پیکسلی را ارزیابی کردند نشان دادند که ۶۰ کانال برای افراد باتجربه کافی است، در حالی که افراد تازه‌کار به ۲۵۶ کانال نیاز داشتند. این آزمایش نه تنها کارایی بازخورد بصری کم‌وضوح را نشان داد، بلکه توانایی افراد برای سازگاری و بهبود در طول زمان را نیز ثابت کرد. با این حال، این آزمایش‌ها صرفاً بر پایهٔ شبیه‌سازی‌های دید کم‌وضوح در افراد عادی بوده و نه بیماران دارای ایمپلنت. تعداد الکترودهای مورد نیاز برای خواندن یا حرکت در اتاق ممکن است در افراد دارای ایمپلنت متفاوت باشد و لازم است آزمایش‌های بیشتری در این جمعیت بالینی انجام شود.

نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که ۶۰۰ تا ۱۰۰۰ الکترود برای انجام طیف وسیعی از وظایف از جمله خواندن، تشخیص چهره و حرکت در محیط لازم است. بنابراین، وضوح فضایی ایمپلنت‌های شبکیه‌ای باید ۱۰ برابر افزایش یابد، در حالی که دستگاه همچنان به‌اندازهٔ کافی کوچک باشد تا قابل کاشتن باقی بماند. شایان ذکر است که تحریک با چگالی بالا الزاماً معادل با دقت بینایی (وضوح) بالا نیست، زیرا این امر نیازمند عوامل بسیاری در سخت‌افزار (الکترودها و پوشش‌ها) و نرم‌افزار (راهبردهای تحریک بر اساس نتایج جراحی) است.

## وضعیت کنونی و توسعه‌های آینده
گزارش‌های بالینی تاکنون موفقیت‌های متفاوتی را نشان داده‌اند، به‌طوری‌که همهٔ بیماران دست‌کم نوعی احساس نور از الکترودها را گزارش کرده‌اند و تنها بخشی از آن‌ها توانسته‌اند عملکرد بینایی دقیق‌تری، مانند تشخیص الگوهای نواحی روشن و تاریک را کسب کنند. این گزارش‌ها نشان می‌دهند که حتی با وضوح پایین، ایمپلنت‌های شبکیه می‌توانند دید ابتدایی را برای افرادی که در غیر این صورت هیچ احساس بینایی نداشتند، فراهم کنند. با این حال، آزمایش‌های بالینی بر روی افراد دریافت‌کنندهٔ ایمپلنت هنوز محدود است و بیشتر شبیه‌سازی‌های وضوح فضایی بر روی افراد سالم انجام شده است. همچنان نامشخص است که آیا سطح پایین بینایی حاصل از ایمپلنت‌های فعلی برای جبران خطرات ناشی از عمل جراحی کافی هست یا خیر، به‌ویژه برای بیمارانی که هنوز دید محیطی سالم دارند. جنبه‌های دیگری از ایمپلنت‌های شبکیه نیز نیازمند بررسی در تحقیقات آینده است، از جمله پایداری بلندمدت ایمپلنت‌ها و امکان پلاستیسیتهٔ نورونی در پاسخ به تحریک طولانی‌مدت.

بیمارستان رویال منچستر و پروفسور پائولو ئی. استنگا در ۲۲ ژوئیه ۲۰۱۵ نخستین کاشت موفق Argus II ساخت شرکت Second Sight را در بیماران مبتلا به دژنراسیون ماکولا وابسته به سن (AMD) شدید اعلام کردند. این نتایج بسیار چشمگیر بودند، زیرا به نظر می‌رسد بیماران توانسته‌اند دید باقی‌ماندهٔ خود را با دید مصنوعی ادغام کنند. این امر می‌تواند امکان استفاده از ایمپلنت‌های شبکیه را برای میلیون‌ها بیمار مبتلا به AMD فراهم کند.

## جستارهای وابسته
* بازسازی شبکیه

## یادکردها

## پیوند به بیرون
*پروژه ایمپلنت شبکیه ژاپن 
*- پروژه ایمپلنت شبکیه - rle.mit.edu
*مؤسسه ملی چشم  از مؤسسه ملی سلامت (NIH)

## برای مطالعه بیشتر
* 

رده:اندام‌های مصنوعی بدن
رده:ایمپلنت‌ها
رده:پروتز
رده:پروتزهای عصبی
رده:چشم
رده:دستگاه‌های پزشکی
رده:مهندسی پزشکی
رده:نابینایی