MedNewsMedTopics.MedNews.MedUni-News.MedUni-News.MedUni-News.MedUni-News.Mit den Forschungsarbeiten im Team von Univ.-Prof. Dr. Michaela Velikay-Parel wird die Vision, blinden Menschen mit Retinopathia pigmentosa zu einem Orientierungssehvermögen zu verhelfen, eine realistische Möglichkeit. In Zukunft werden die PatientInnen im Forschungszentrum "Artificial Vision Center" (AVC) nach einem - auch im internationalen Vergleich - völlig neuartigen Konzept behandelt: Zuerst werden durch eine Chipimplantation die "technischen" Voraussetzungen zum Sehen geschaffen werden. Die aufwändige Operation wird an der Grazer Univ.-Augenklinik durchgeführt. Anschließend wird mit einem durchgängigen Trainingsprogramm und neu entwickelten Sehtests den PatientInnen der Umgang mit dem neuartigen Sehen vermittelt. Die infrastrukturellen Voraussetzungen dafür wurden in Form des Forschungszentrums geschaffen: Mit dem "Artificial Vision Center" (AVC) wurde ein Sehlabor eingerichtet, das nach völlig neuen Ansätzen geplant und aufgebaut wurde. "Sehen ist eine der wichtigsten Gaben des Menschen. Blinden dazu zu verhelfen, dass sie wenigstens Licht-Schatten und Konturen erkennen können, ist eine wichtige Aufgabe in diesem Projekt", betont Rektor Univ.-Prof. DDr. Gerhard Franz Walter.
Retina-Implantat als erster Schritt
Das Prinzip des Implantatsystems ist, mithilfe elektrischer Reizungen die Netzhaut zu stimulieren, um so Lichtwahrnehmungen hervorzurufen. Damit werden die fehlenden Photorezeptoren ersetzt. Ein kleiner Kamerachip, der an einer Brille montiert ist, nimmt die Bildinformation auf. Die Information wird mittels Kabel zu einem Pocketprozessor umgeleitet (an der Kleidung befestigt), wo die Bildinformation umgewandelt und reduziert wird und mit einem Retina-Encoder zu Stimulationsbefehlen umgearbeitet wird. Diese Information wird wieder an die Brille geleitet, von welcher die Daten dann über Infrarot an das Auge gesendet werden. Im Auge befindet sich das Retina-Implantat, wo die Daten drahtlos empfangen werden, in elektrische Impulse umgewandelt und an den Stimulationsteil, der an der Netzhaut fixiert ist, weitergegeben werden. Mit diesem System sind die "technischen Voraussetzungen" geschaffen, Lichtsignale zu erkennen. Mit dem Industriepartner IMI (Intelligent Medical Implant) war das Forschungsteam um Michaela Velikay-Parel einer der maßgeblichen klinischen Partner in der Entwicklung des Implantatsystems. "Mit der Entwicklung und dem Einsatz aktiver Implantate wird in der Augenheilkunde ein völlig neues Kapitel aufgeschlagen", macht Univ.-Prof. Dr. Andreas Wedrich, Vorstand von der Univ.-Augenklinik, bewusst.
Weiterführendes Training als zweiter Schritt zu einem Orientierungssehen
Der Erfolg des neu gewonnen Sehens mithilfe des Implantats ist maßgeblich abhängig vom anschließenden Trainingsprogramm
Eine bestimmte erbliche Netzhauterkrankung (Retinopathia pigmentosa) kann zu einer Erblindung führen, für die es noch keine Heilung gibt. Der technische Fortschritt ermöglichte nun durch eine interdisziplinäre Kombination der Fachbereiche Mikroelektronik, Signalverarbeitung, Chip-Design und Medizin, aktive Implantate für blinde Menschen zu entwickeln und so einen Teil der Sehfähigkeit wieder herzustellen. Weltweit arbeiten auf diesem Standard nur zwei bis drei Forschungsgruppen an Implantatsystemen. Das Team der Med Uni Graz ist mit dem neu entwickelten Konzept führend auf diesem Gebiet, "insbesondere aufgrund der speziellen und umfassenden Betreuung der Patienten, die nach der Operation mit einem intensiven Trainingsprogramm und gezielt entwickelten Sehtests begleitet werden", betont Michaela Velikay-Parel. Das Ausmaß des neu gewonnen Sehens wird wesentlich von den im AVC durchgeführten Trainings beeinflusst. "Mit dem Einsetzen eines Netzhautimplantats beginnt für die PatientInnen eine neue Herausforderung: Da die elektrische Reizung der Netzhaut völlig neu ist, muss das Gehirn erst lernen, diese Reize zu einem sinnvollen Bild zusammenzufügen", beschreibt Michaela Velikay-Parel die Problematik. In der Augenheilkunde gab es bislang keine geeigneten Testmethoden, um die Verbesserung dieses neuen Sehens und deren praktische Bedeutung überprüfen zu können.
Entwicklung von speziellen Sehtests zur Überprüfung des neuen, verbesserten Sehens
Die neuen Tests wurden in Zusammenarbeit mit IMI, lokalen Blindenverbänden und Behinderteninstitutionen (zB Odilieninstitut) erstellt und für die Praxis überprüft. Die erste Testserie wurde mit dem Ziel entwickelt, zunächst die Werte vor der Implantation und dann den Verlauf der Sehentwicklung mit dem Implantat zu ermitteln. Im AVC werden die PatientInnen erste Erfahrungen mit dem Implantat sammeln. Konkret bedeutet das: Nach einer Heilungsphase müssen die elektrischen Reize individuell an jeden einzelnen Patienten angepasst werden, um eine optimale Information zu liefern. Danach muss der Patient erst an die neuen Eindrücke gewöhnt werden. Dafür ist eine mehrstufige Trainingsphase notwendig: Zuerst wird das Erkennen von Lichtpunkten und einfachen Mustern trainiert. Für den Patienten entsteht dadurch ein Seheindruck im 2-dimensionalen Raum. Die Überprüfung der Sehleistung erfolgt anhand des neuen Testsystems, in dem an eine große Wand Punkte oder Muster (zB Streifen) projiziert werden. Die weiteren Übungsschritte dienen der Erfahrung des 3-dimensionalen Raums. Blinde Menschen besitzen ein besonders gutes Vorstellungsvermögen und können durch Ertasten Gegenstände gut erkennen. So können implantierte Menschen die ertastete Erfahrung mit den neuen Seheindrücken in Zusammenhang bringen. Dadurch gewinnt das neue Sehen eine praktische Bedeutung. Ziel ist es, dem Patienten die Orientierung in fremder Umgebung zu erleichtern. Speziell dafür wurde der Labyrinth Test im AVC entwickelt, um die Orientierungsfähigkeit messen zu können. Das Labyrinth besteht aus verwinkelten Gängen, in dem leichte Hindernisse aufgestellt sind. Je schneller der Patient das Labyrinth durchquert und je weniger Hindernisse dabei berührt werden, umso größer ist die Orientierungsfähigkeit. Die Rehabilitation des Sehens dauert einige Monate.
Visionen & Grenzen
Zurzeit ist es nicht möglich, mithilfe des Implantats eine Sehleistung zu erzeugen, die Lesen oder das Erkennen von Gesichtern ermöglicht. "Aber bereits die reduzierte Form des Sehens stellt einen großen Fortschritt für einen blinden Menschen dar. Mit dem Erkennen von Licht und Umrissen gewinnt die Unabhängigkeit enorm. Für unsere Patienten bedeutet dieses Sehvermögen eine entscheidende Verbesserung", veranschaulicht Michaela Velikay-Parel. "Mit der Erprobung der ersten Implantate befindet sich die Med Uni Graz im Spitzenfeld der Forschung auf diesem Gebiet. Gelingt das Forschungsvorhaben - und davon sind wir überzeugt - ist das ein großer Durchbruch in der Augenheilkunde", freut sich Andreas Wedrich.
Facts&Figures:
* Rund 30.000 - 60.000 Menschen in Österreich und Deutschland leiden an der Netzhauterkrankung "Retinopathia pigmentosa"; bei ca. 30% der Betroffenen führt die Erkrankung zur Erblindung.
* 10 Jahre Entwicklungsarbeit stecken in den Implantaten
* Die Behandlung ist mehrstufig: Das Implantat wird in die Mitte des Auges eingepflanzt. Diese Operation wird an der Grazer Univ.-Augenklinik durchgeführt. Anschließend erfolgt die Rehabilitation, die mehrere Monate dauert und ein umfassendes Trainingsprogramm beinhaltet. Grund dafür ist, dass sich das Gehirn erst an die neuen Reize und Eindrücke gewöhnen muss. Der neue Seheindruck wird erst Stück für Stück erlernt. Die PatientInnen brauchen Erfahrung im Umgang mit dem neuen Seheindruck.
* Zur Messung und Rehabilitation entwickelte das AVC neue Sehtests (Punkt-Erkennung, Punkt-Lokalisation, Punkt-zu-Punkt-Diskriminierung, Mustererkennung, Table-Test, Test-Labyrinth).
* Partner des AVC: Die Grazer Univ.-Augenklinik (Durchführung der Operationen) und das deutsche Unternehmen IMI Intelligent Medical Implant (Entwicklung des Implantats). Kooperationen mit TU Graz, Siegmund Freud Universität Wien und lokalen Blindenverbänden; geplante Zusammenarbeit mit der KFU, Institut für Psychologie (Labor für Brain-Computer Interfaces)
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Quelle: MedUni-Graz