La degeneración macular relacionada con la edad, una enfermedad que degrada lentamente las células sensibles a la luz en la retina, es la principal causa de pérdida de visión y ceguera entre las personas de 65 años o más, según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades. Los médicos no pueden evitar esa pérdida de visión, pero un sistema que reemplace las células sensibles a la luz diseñadas por Daniel Palanker, un profesor de oftalmología, puede aliviar la carga.
El profesor Daniel Palanker trabaja con CS senior Jack Boffa en software para simulación de visión protésica y gafas de realidad aumentada que activan el implante de retina. (Crédito de la imagen: LA Cicero, Universidad de Stanford)
El dispositivo, una combinación de gafas de procesamiento de imágenes y diminutos chips de silicio implantados en la retina, lleva más de una década en desarrollo. Aunque la resolución del dispositivo aún no está donde sus diseñadores esperan obtenerla, actualmente la tecnología solo puede alcanzar una visión 20/200, lo que no es suficiente para leer con claridad o conducir de manera segura, ha comenzado un estudio de factibilidad de cinco pacientes en París, con un segundo planeado más adelante en el año en el este de los Estados Unidos.
"Publicamos el primer documento conceptual sobre cómo abordaríamos esto hace 12 años, y ahora hemos validado en pacientes humanos básicamente todas las suposiciones clave que hicimos en el camino", dijo Palanker, quien también es el director de Hansen Experimental. Laboratorio de Física y miembro de Stanford Bio-X y el Instituto de Neurociencias de Stanford.
Demasiados cables
Palanker había estado interesado en cómo funcionan los ojos desde sus estudios de posgrado en física aplicada. Hasta principios de la década de 2000, la mayoría de las investigaciones de Palanker se centraron en el uso del láser en la cirugía ocular.
Luego aprendió sobre las retinas artificiales, dispositivos de asistencia destinados a tratar pacientes que han perdido algunas de las células fotosensibles en sus retinas a enfermedades como la degeneración macular relacionada con la edad o la retinitis pigmentosa.
Pero las retinas artificiales que estaban en desarrollo tenían una serie de inconvenientes. Por un lado, ninguno de ellos logró una resolución decente. En ese momento, la mejor retina artificial correspondía a aproximadamente 20/1200 de visión.
Además, la mayoría de los dispositivos a principios de la década de 2000 necesitaban muchos cables. Algunos sistemas implantaron una cámara directamente en el ojo, lo que requirió un cableado elaborado solo para alimentarlo. Otros dispositivos montaron la cámara sobre gafas y alimentaron las imágenes a través de un cable a un conjunto de electrodos colocado en la retina. Todas las opciones exigían cirugía invasiva, compleja y problemas de mantenimiento a largo plazo, incluido el manejo de cables problemáticos que cruzaban la pared del ojo, que a veces afectaban las barras y conos sanos restantes.
Entrega de luz
Palanker pensó que podría hacerlo mejor utilizando un enfoque puramente óptico. Tal como lo imaginaba, los pacientes usarían gafas especiales que convertirían la luz ambiental en imágenes infrarrojas normalmente invisibles y proyectarían esas imágenes en el ojo de una manera similar a las gafas de realidad aumentada. Las células fotovoltaicas, paneles solares diminutos, implantados debajo de las partes dañadas de la retina captarían las imágenes infrarrojas y las convertirían en señales eléctricas, reemplazando la función de las barras y los conos dañados.
"Pensé que el ojo es un hermoso sistema óptico, donde la luz y la información y la potencia pueden ser suministradas por la luz, y esto eliminaría la necesidad de cables y haría la cirugía mucho menos invasiva", dijo Palanker. Además, sería más fácil miniaturizar los sensores fotovoltaicos, mejorando así la resolución. El dispositivo de Palanker también proporciona un beneficio adicional: debido a que los sensores implantados solo reemplazarían los bastones y conos dañados, los pacientes aún podían ver normalmente con las partes de sus retinas que no se habían dañado.
Para 2005, Palanker y sus colegas habían publicado un plan sobre cómo funcionaría su dispositivo, y en 2008 ganaron una subvención semilla Bio-X para comenzar a construir un dispositivo y probar esta idea en roedores.
La próxima fase
Pixium Vision, la compañía que obtuvo la licencia de la prótesis fotovoltaica de retina o tecnología PRIMA en 2013, fabricó un dispositivo para humanos y obtuvo la aprobación para pruebas clínicas a fines de 2017. Los ensayos clínicos comenzaron el mes pasado, y hasta ahora tres pacientes han sido implantados con dispositivo. Esas cirugías fueron bien, dijo Palanker, y los pacientes informan haber visto patrones blancos brillantes en sus áreas anteriormente dañadas, dentro de los límites de resolución que los investigadores esperaban. Ahora se están llevando a cabo pruebas exhaustivas para evaluar la calidad de esta visión protésica, incluida la capacidad de los pacientes para distinguir diversas formas y letras.
Los investigadores todavía se enfrentan a desafíos importantes, lo que es más importante, mejoran aún más la resolución. En este momento, los píxeles en los implantes humanos tienen un tamaño de 100 micrómetros, y las pruebas demostraron que los píxeles de 50 micrómetros también funcionan bien, proporcionando una resolución espacial equivalente a aproximadamente 20/200 de visión. Eventualmente, Palanker desea obtener 20/40, lo que el estado requiere para una licencia de conducir, y el laboratorio espera publicar un nuevo diseño para lograr esa resolución más adelante este año, dijo. Los investigadores también están desarrollando mejores formas de procesar imágenes, para que los pacientes puedan distinguir los objetos más fácilmente.
"Estamos abordando una de las mayores necesidades no satisfechas en condiciones de ceguera incurable", dijo Palanker. "Es muy emocionante."
Fuente: Universidad de Stanford
