시각 보철물
Visual prosthesis흔히 생체공학 눈이라고 불리는 시각적 보철물은 부분적 또는 전맹인 사람의 기능적 시력을 회복시키기 위한 실험적인 시각 장치이다.1980년대 중반부터 사용되고 있는 신경 보철물의 일종인 달팽이관 이식이나 생체 공학 귀 장치를 모델로 한 많은 장치들이 개발되어 왔다.시각을 제공하기 위해 전류를 사용하는 아이디어는 벤자민 프랭클린,[1] 티베리우스 카발로,[2] 그리고 찰스 [3]르로이가 논의한 18세기까지 거슬러 올라간다.
생물학적 고려사항
생체 공학 눈을 통해 시각장애인에게 시력을 주는 능력은 시력을 잃은 주변의 상황에 따라 달라집니다.개발 중인 가장 일반적인 시각적 보철물인 망막 보철물의 경우(다른 고려사항 중 망막 접근 용이성 때문에), 광수용체 변성(색소성 망막염, 척수혈증, 지리적 위축성 황반변성)으로 인한 시력 저하 환자가 치료의 가장 좋은 후보이다.시각 보철물 이식 지원자들은 시각신경이 실명하기 전에 발달했다면 이 시술이 가장 성공적이었다고 생각한다.시각장애를 가지고 태어난 사람은 완전히 발달한 광학신경이 부족할 수 있는데, 이것은 일반적으로 [4]태어나기 전에 발달한다. 하지만 신경 가소성은 이식[citation needed] 후 신경과 시력이 발달하는 것을 가능하게 한다.
기술적 고려사항
시각 보철물은 시력이 저하된 사람들을 위해 잠재적으로 가치 있는 보조 기구로 개발되고 있다.EU에서 [5]시판 허가를 받은 시각 보철 장치는 3개뿐입니다. 남캘리포니아대학(USC) 안과연구소에서[6] 공동 개발하고 Second Sight Medical Products Inc.에서 제조한 Argus II는 최초로 시판 승인을 받은 장치입니다(2011년 유럽에서는 CE Mark).Retina Implant AG의 Alpha IMS는 2013년 7월 CE Mark를 수상하여 해상도가 크게 향상되었습니다.그러나 미국에서는 [7]FDA 승인을 받지 않았습니다.
진행 중인 프로젝트
아르고스 망막 보철물
2001년 [8]USC 안과 케크 의과대학에 입사한 마크 후마윤 씨, 현재 캘리포니아 대학 샌프란시스코에 재학 중인 유진 드주안 씨, 엔지니어 하워드 D 씨.Phillips; 생물 전자 공학 엔지니어 Wentai Liu(현재는 캘리포니아 대학 로스앤젤레스)와 Robert Greenberg(현재는 Second Sight)는 활성 에피-망막 보철물의[9] 독창적인 발명가였으며 1990년대 초 Johns Hopkins 대학의 급성 환자 연구에서 원칙의 증거를 입증했습니다.1990년대 후반 Greenberg와 의료기기 사업가인 Alfred E.[11]: 35 Mann이 설립한 Second[10] Sight는 2002년부터 [11]: 35 [12]2004년 사이에 Southern California 대학의 Humayun에 의해 6개의 피험자에 이식되었습니다.2007년, 동사는 2세대 60전극 임플란트(Argus II)를 미국과 [13][14]유럽에서 시험하기 시작했습니다.총 30명의 피험자가 4개국 10개 사이트에 걸쳐 연구에 참여했다.2011년 봄,[15] 2012년에 발표된 임상 연구 결과에 근거해, 아르고스 II는 유럽에서의 상용화를 승인받았고, 세컨드·사이트는 같은 해 후반에 제품을 발매했다.아르고스 II는 2013년 2월 14일 미국 FDA에 의해 승인되었다.세 개의 미국 정부 기금 기관(National Eye Institute, Department of Energy, and National Science Foundation)이 Second Sight, USC, UCSC, Caltech 및 기타 [16]연구소에서 이 작업을 지원했습니다.
마이크로시스템 기반 시각적 보철물(MIVP)
2002년 Louvain 대학의 Claude Veraart가 디자인한 이 전극은 눈 뒤쪽 시신경 주변의 나선형 커프 전극입니다.그것은 두개골의 작은 움푹 패인 곳에 심어진 자극기와 연결되어 있다.자극기는 외부에서 마모된 카메라로부터 신호를 수신하고, 이것은 시신경을 [17]직접 자극하는 전기 신호로 변환됩니다.
삽입식 소형 망원경
실제로 활동적인 보철물은 아니지만, 이식 가능한 소형 망원경은 말기 노화 관련 황반 [18][19][20]변성 치료에 어느 정도 성공한 시각적 임플란트의 한 종류입니다.이런 종류의 장치는 눈의 후방에 이식되며 중앙에 위치한 점막이나 [19][20]사각지대를 극복하기 위해 망막에 투사되는 이미지의 크기를 증가시킴으로써 작동한다.
2011년 CentraSight Treature Program과 함께 VisionCare Optical Technologies가 개발한 이 망원경은 완두콩만한 크기로 한쪽 눈의 홍채 뒤에 이식된다.이미지는 퇴화된 황반 바깥 중앙 망막의 건강한 영역에 투사되고 사각지대가 중앙 시력에 미치는 영향을 줄이기 위해 확대됩니다. 2.2배 또는 2.7배 확대 강도는 다른 눈이 주변 시력에 사용되는 동안 다른 눈은 말초 시력에 사용됩니다.임플란트는 부작용으로 말초 시력이 제한적일 것이다.손으로 잡을 수 있는 망원경과는 달리 임플란트는 눈으로 움직이는 것이 가장 큰 장점이다.그러나 이 장치를 사용하는 환자는 최적의 시력과 근접 작업을 위해 안경이 필요할 수 있습니다.수술 전에, 환자들은 이미지 확대의 혜택을 볼 수 있는지 알아보기 위해 먼저 휴대용 망원경을 사용해 봐야 한다.주요 결점 중 하나는 안구 내 수정체가 망원경의 삽입을 방해하기 때문에 백내장 수술을 받은 환자에게는 사용할 수 없다는 것이다.또한 각막을 크게 절개해야 [21]삽입할 수 있다.
나이와 관련된 황반변성 말기 또는 진행성 황반변성 환자에 대한 이식형 소형 망원경의 효과와 안전성을 평가하기 위한 코크란의 체계적 검토 결과, 오리렌즈 안구 망원경을 평가하는 진행 중인 연구는 단 한 개뿐이며,[22] 2020년에 결과가 나올 것으로 예상된다.
튀빙겐 MPDA 프로젝트 알파 IMS
튀빙겐에 있는 University Eye Hospital이 이끄는 남부 독일 팀은 1995년 Eberhart Zrenner에 의해 망막하 보철물을 개발하기 위해 결성되었습니다.이 칩은 망막 뒤에 위치하며 입사광을 모아 망막 신경절 세포를 자극하는 전류로 변환하는 마이크로포토다이오드 어레이(MPDA)를 이용한다.천연 감광체가 포토다이오드보다 훨씬 효율적이기 때문에 가시광선은 MPDA를 자극할 만큼 강력하지 않다.따라서 자극 전류를 높이기 위해 외부 전원 공급기가 사용됩니다.독일 팀은 2000년 유카탄 미세 조각과 토끼에서 유발된 피질 전위를 측정했을 때 생체 내 실험을 시작했다.이식 후 14개월 동안, 임플란트와 그것을 둘러싼 망막을 검사했고 해부학적 무결성에 눈에 띄는 변화는 없었다.그 임플란트는 실험 대상 동물의 절반에서 유발된 피질 전위를 생성하는 데 성공했다.본 연구에서 확인된 임계값은 후두부 자극에 필요한 임계값과 유사했다.이 그룹의 후속 보고서는 망막 색소증 환자 11명을 대상으로 한 임상 시험 연구 결과에 관한 것이다.일부 시각장애 환자들은 글자를 읽고, 알려지지 않은 물체를 인식하며, 접시, 컵,[23] 식기류를 위치시킬 수 있었다.환자 중 2명은 건강한 대조군 참가자와 유사한 미세 사상을 만드는 것으로 밝혀졌으며, 안구 운동의 특성은 환자가 보고 있는 자극에 따라 결정되었으며, 이는 안구 움직임이 [24][25]임플란트에 의해 복원된 시력을 평가하는 데 유용한 척도가 될 수 있음을 시사한다.멀티센터 연구는 10명의 환자가 포함된 1500개의 전극 알파 IMS(독일 로이틀링겐의 Retina Implant AG에서 생산)를 갖춘 완전 이식식 장치를 사용하여 2010년에 시작되었다. 예비 결과는 ARVO 2011에서 [citation needed]제시되었다.영국의 첫 이식수술은 2012년 3월에 이루어졌으며 옥스퍼드 대학의 로버트 맥클라렌과 [26][27]런던의 킹스 칼리지 병원의 팀 잭슨이 이끌었다.데이비드 웡은 또한 홍콩의 [28]한 환자에게 튀빙겐 장치를 이식했다.
2019년 3월 19일 Retina Implant AG는 유럽의 엄격한 규제와 환자의 [29]불만족스러운 결과를 인용하며 비즈니스 활동을 중단했다.
하버드/MIT 망막 이식
Massachusetts Eye and Ear Medicary와 MIT의 Joseph Rizzo와 John Wiret는 1989년에 망막 보철물의 실현 가능성을 연구하기 시작했고 1998년에서 2000년 사이에 시각장애인 지원자들을 대상으로 다수의 개념 증명 후두막 자극 실험을 수행했습니다.그 후 그들은 망막 아래쪽에 위치한 망막 아래 전극 배열인 망막 아래 자극기를 개발해 안경 위에 장착된 카메라로부터 영상 신호를 수신했다.자극기 칩은 카메라로부터 전송되는 화상 정보를 해독하고, 그에 따라 망막 신경절 세포를 자극한다.그들의 2세대 보철물은 데이터를 수집하여 안경에 장착된 송신기 코일에서 무선 주파수 필드를 통해 임플란트로 전송합니다.2차 리시버 코일은 [30]홍채 주위에 봉합되어 있다.
인공실리콘망막(ASR)
Alan Chow와 Vincent Chow 형제는 건강한 망막 신경절 세포를 자극하는 빛을 감지하고 전기 충격으로 변환하는 3500개의 포토 다이오드를 포함하는 마이크로 칩을 2002년에 개발했다.ASR에는 외부 마모 장치가 [17]필요하지 않습니다.
원래 옵티비오닉스사는 운영을 중단했지만, 차우는 ASR 임플란트인 옵티비오닉스라는 이름을 얻었고 같은 [31]이름으로 새로운 회사를 재편성할 계획이다.ASR 마이크로칩은 직경 2mm의 실리콘 칩(컴퓨터 칩과 같은 개념)으로 각각 자체 자극 [31]전극을 가진 마이크로포토다이오드(micro photodiod)라고 불리는 5000개 이상의 미세한 태양전지를 포함하고 있다.
광전성 망막 보철물(PRIMA)
스탠포드 대학의 Daniel Palanker와 그의 팀은 2012년에 [32]광전 망막 보철물을 개발했는데, 이 보철물은 망막하 포토다이오드 어레이와 비디오 고글에 장착된 적외선 영상 투사 시스템을 포함한다.비디오 카메라로 촬영된 화상은 포켓 PC로 처리되어 펄스 근적외선(IR, 880~915nm) 빛을 사용하여 비디오 고글에 표시됩니다.이 이미지들은 자연 눈의 광학장치를 통해 망막에 투사되며, 망막하 임플란트의 포토다이오드는 빛을 각 [33]픽셀의 펄스 바이페이즈 전류로 변환합니다.각 픽셀의 활성 전극과 리턴 전극 사이의 조직을 통해 흐르는 전류는 주로 자극적인 반응을 망막 신경절 세포에 전달하는 근처의 내부 망막 뉴런을 자극합니다.이 기술은 픽시움비전(PRIMA)에 의해 상용화되어 임상시험(2018년)에서 평가되고 있다.Palanker 그룹은 이 개념 증명에 따라 3차원 전극을 이용해 50μm 미만의 픽셀을 개발하고 망막하 임플란트의 빈 공간으로 이동하는 효과를 활용하는 데 주력하고 있다.
바이오닉 비전 테크놀로지(BVT)
![]() | 이 섹션은 업데이트해야 합니다.그 이유는 임상 전 테스트와 환자 테스트가 완료되었거나 취소되었을 것입니다(기존 텍스트에서는 2014년으로 예정되어 있었습니다).(2019년 1월) |
BVT(Bionic Vision Technologies)는 BVA(Bionic Vision Australia)의 연구 및 상용화 권리를 인수한 기업입니다.BVA는 호주의 주요 대학과 연구소의 컨소시엄으로, 2010년부터 호주 연구 위원회의 자금 지원을 받아 2016년 12월 31일에 운영을 중단했다.컨소시엄의 구성원은 바이오닉스 연구소, UNSW 시드니, 데이터 61 CSRIO, 호주 안구 연구 센터(CERA), 멜버른 대학으로 구성되었다.파트너도 더 많았습니다.호주 연방정부는 바이오닉 비전 오스트레일리아에 바이오닉 비전 [34]기술 개발을 위한 4,200만 달러의 ARC 보조금을 지급했다.
BVA 컨소시엄이 아직 함께 있을 때 앤서니 버킷 교수가 팀을 이끌었고 그들은 두 개의 망막 보형물을 개발하고 있었다.Wide-View 장치라고 알려진 이 장치는 새로운 기술과 다른 임상 임플란트에 성공적으로 사용된 재료를 결합한 것입니다.이 접근법은 98개의 자극 전극을 가진 마이크로칩을 통합했으며 환자가 환경에서 안전하게 이동할 수 있도록 이동성을 높이는 것을 목표로 했습니다.이 임플란트는 초선상 공간에 배치될 것입니다.연구원들은 첫번째 환자 시험 이 장치에 2013년에 시작될 현재 알려지지 않고 있는지 전체 재판이 시행되지만, 최소한 한 여자 다이앤 Ashworth 장치와 함께 주입되었다, 그녀에 관한 책"나는 스파이 저의 바이오닉 아이와"의 제목은, 글을 쓰기 위해 계속했다 it.,[35]을 사용하여 문자와 숫자가 읽을 수 있는 이름으로 예상했다.미스터리 한Fe, 시력 저하, 그리고 BVA, 바이오닉 아이 장치를 이식받은 첫 번째 사람이 되는 것입니다.
BVA는 또한 1024개의 전극을 가진 마이크로칩과 임플란트를 결합하기 위한 많은 새로운 기술을 통합한 High-Acuity 장치를 동시에 개발하고 있었다.이 장치는 얼굴 인식 및 큰 글씨 판독과 같은 작업에 도움이 되는 기능적인 중앙 시야를 제공하는 것을 목표로 했습니다.이 높은 식도의 임플란트는 상완골에 삽입될 것이다.2014년에 이 장치에 대한 환자 테스트가 계획되었으며, 임상 전 테스트가 완료되면 이러한 테스트가 수행되었는지 여부는 알려지지 않았습니다.
색소성 망막염 환자는 연구에 가장 먼저 참여하기로 되어 있었고, 노화와 관련된 황반변성이 그 뒤를 이었다.각각의 프로토타입은 이식된 마이크로칩에 신호를 보내는 한 쌍의 안경에 부착된 카메라로 구성되어 있으며, 그곳에서 망막에 남아있는 건강한 뉴런을 자극하기 위해 전기 충격으로 변환되었다.그리고 나서 이 정보는 시신경과 뇌의 시력처리중추로 전달되었다.
2019년 1월 2일, BVT는 새로운 버전의 장치를 사용하는 4명의 호주인을 대상으로 한 일련의 시험 결과에서 긍정적인 결과를 발표했다.이 장치의 이전 버전은 일시적으로만 사용하도록 설계되었지만, 새로운 설계로 인해 이 기술을 지속적으로 사용할 수 있게 되었고, 연구실 밖에서 처음으로 집으로 가져갈 수도 있게 되었습니다.2019년 [36]내내 더 많은 임플란트를 투여할 것이다.
2019년 3월 BVT 웹사이트 팩트 시트에 따르면 3~5년 [37]안에 시장 승인을 받을 수 있을 것으로 예상하고 있다.
도벨 아이
하버드/M과 기능이 유사함자극기 칩을 제외한 IT 장치는 망막이 아닌 일차 시각 피질에 위치합니다.많은 실험체들이 높은 성공률과 제한적인 부정적인 효과를 가지고 이식되었다.이 프로젝트는 2002년에 처음 시작되어 아직 개발 단계에 있으며, Dobelle이 사망했을 때, 이익을 위해 눈을 파는 것은 공적 자금의 연구팀에 [17][38]기부하는 것에 찬성하지 않는다는 판결이[by whom?] 내려졌습니다.
피질내 시각 보철물
![]() | 이 섹션은 업데이트해야 합니다.그 이유는 다음과 같습니다.아직 개발 중입니까?이 작업은 2012년에 진행되었습니다.(2019년 1월) |
시카고 소재 일리노이공과대학(IIT) 신경보철물연구소는 2009년 피질내 전극 어레이를 이용한 시각보철물 개발을 시작했다.도벨 시스템과 원칙적으로 유사하지만 피질 내 전극을 사용하면 자극 신호의 공간 분해능이 크게 향상됩니다(단위 면적당 전극 수 증가).또한, 경두개 와이어의 필요성을 없애기 위해 무선 원격 측정 시스템이 개발되고[39] 있습니다.활성 산화 이리듐 필름(AIROF)으로 코팅된 전극 배열이 뇌의 후두엽에 위치한 시각 피질에 이식될 것입니다.외부 하드웨어는 이미지를 캡처하여 처리한 후 명령을 생성하여 원격 측정 링크를 통해 삽입 회로로 전송합니다.회로는 명령을 해독하고 전극을 자극하여 시각 피질을 자극합니다.이 그룹은 이식된 회로에 부수되는 착용 가능한 외부 이미지 캡처 및 처리 시스템을 개발하고 있습니다.동물에 대한 연구와 인간에 대한 정신물리학 연구가 인간 자원 이식의 [citation needed]실현 가능성을 테스트하기 위해 수행되고[40][41] 있다.
SUNY Downstate Medical Center의 Stephen Macknik과 Susana Martinez-Conde는 또한 OBServe라고 [42][43]불리는 피질 내 시각 보철물을 개발하고 있다.계획된 시스템은 LED 어레이, 비디오 카메라, 광유전학, 아데노 관련 바이러스 감염, 눈 추적 [44]등을 사용할 것이다.구성 요소는 현재 [44]동물로 개발 및 테스트되고 있습니다.
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