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Sehprothese schenkt Hoffnung bei Netzhauterkrankung
Sehhilfen sind oft die letzte Hoffnung, wenn das Augenlicht schwindet. Forscher des Instituts für Werkstoffe der Elektrotechnik der RWTH Aachen arbeiten unter der Lei-tung von Univ.-Prof. Dr. Wilfried Mokwa an der Herstellung einer Prothese, die sogar Blinden wieder das Sehen ermöglichen soll. Das sogenannte Retina-Implantat soll Pati-enten mit unheilbaren Netzhauterkrankungen in Zukunft etwas Sehkraft wiedergeben.
Schleichend zur vollständigen Erblindung
Bei Patienten, die an der Erbkrankheit Retinitis Pigmentosa leiden, sterben die lichtemp-findlichen Zellen der Netzhaut langsam ab. Diese Zellen sind verantwortlich für die Auf-nahme und Weitergabe von visuellen Reizen an die Sehnerven, welche diese ans Gehirn weiterleiten. Doch wenn die Netzhaut keine Reize mehr passieren lässt, können auch die Sehnerven keine Informationen mehr empfangen. Erste Anzeichen dieser Erkran-kung sind der Verlust des Farb- und Kontrastsehens, Nachtblindheit und - da die Netz-haut von außen nach innen abstirbt - ein gewisser Tunnelblick, also eine Verengung des Blickfelds. Im Verlauf vieler Jahre führt dies zur vollständigen Erblindung. Die Krankheit ist bisher unheilbar. In der Bundesrepublik Deutschland leiden ungefähr bis zu 40.000 Menschen daran. Weltweit sind es etwa 3 Millionen.
Umgehung der zerstörten Netzhaut
Eine Besonderheit der Krankheit liegt darin, dass nur die lichtempfindlichen Zellen der Retina zerstört werden. Die dahinter liegenden Nervenzellen, die die Informationen ans Gehirn weiterleiten, bleiben bis zu 30 Prozent erhalten. Könnten die visuellen Reize also die beschädigte Netzhaut - zum Beispiel über ein Kabel - umgehen, wären die Betroffe-nen wieder in der Lage zu sehen. Das Ziel der Wissenschaftler ist es, ein Implantat zu entwickeln, das die visuellen Reize direkt an die Nervenzellen weitergibt. "Das Implan-tat wird schemenhaftes Sehen, das Erkennen von Umrissen und Schwarz/Weiß- Unter-schieden ermöglichen", erläutert Professor Mokwa.
Hightech-Brille und Implantat lassen Bilder entstehen
Seit 1996 wird an der RWTH Aachen an der Sehprothese gearbeitet. Gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut in Duisburg, der Universität in Gießen sowie drei mittelständi-schen Unternehmen entwickeln die Wissenschaftler der RWTH im Rahmen der dritten Phase des Projekts "Retina-Implant - EPI-RET- 3" die Sehhilfe für einen ersten Einsatz im Menschen weiter. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und For-schung (BMBF) gefördert. Die Prothese besteht aus zwei Teilen, einer Hightech-Brille und einem Implantat, das ins Auge eingepflanzt wird. Das Implantat wird am Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik I der RWTH Aachen hergestellt.
In die Brille - jedes handelsübliche Gestell ist damit auszurüsten - wird eine kleine Vi-deokamera und ein Encoder eingebaut. Der Encoder rechnet die Bildinformation der Kamera in Signale um, die die Nerven "verstehen". Dann sendet er die Signale und die Energie, die für den Vorgang gebraucht wird, drahtlos an einen Empfängerchip, der in die Augenlinse implantiert wird. Von hier werden die Bildsignale über winzige Kabel auf eine Mikrokontaktfolie übertragen. Diese implantierte Folie liegt direkt auf der Netzhaut und stimuliert über Elektroden die Nervenzellen, die zum Sehnerv führen: Der Mensch sieht, was die Kamera filmt. Dieser Vorgang ähnelt der Technik eines Herzschrittma-chers, der den Herzmuskel elektrisch stimuliert, damit er sich zusammenzieht.
Als Hirn des Retina-Implantats kann der Encoder bezeichnet werden. Er wandelt, wie zuvor die Netzhaut, die Bildsignale in Echtzeit in elektronische Impulse um. Außerdem ist der Encoder lernfähig. "Mit Hilfe des Patienten wird der Encoder für dessen individu-elle Bedürfnisse optimiert", erklärt Professor Mokwa. Indem in die Software des Implan-tats eingegeben wird, was der Encoder richtig oder falsch erkannt hat, lernt er, die Bild-signale beim nächsten Mal korrekt umzusetzen.
Perfektes Sehen mit Implantat nicht möglich
Eine Einschränkung in der Anwendung der Sehprothese besteht darin, dass die Betrof-fenen vermutlich niemals perfekt sehen können. Die Anzahl der Elektroden auf der Netzhaut ist auf etwa 200 bis 300 beschränkt. Wird dem Auge mehr Energie zugeführt, wird es zu warm, was zur Zerstörung des Auges führt. Aus diesem Grund ist die Ener-giezufuhr limitiert. Somit ist auch die Auflösung der übermittelten Bilder begrenzt: Es werden nur Umrisse wahrgenommen werden. Außerdem wird die Implantation der Sehprothese nur bei vollständig Erblindeten durchgeführt werden. Das Risiko, durch die Operation eine Restwahrnehmung zu zerstören, ist zu groß.
In fünf bis sieben Jahren zur Marktreife
Die dritte Phase des Forschungsprojekts hat gerade begonnen. Anfang 2006 werden die ersten Kurzzeituntersuchungen an Patienten durchgeführt. In ungefähr fünf bis sie-ben Jahren soll das Implantat zur Marktreife geführt werden. Dies geschieht mit Hilfe und Förderung von drei Hightech-Firmen, von denen zwei aus Nordrhein-Westfalen stammen. Die Forschungs- und Entwicklungsarbeit ist zwar noch lange nicht abge-schlossen, doch die Wissenschaftler sind optimistisch, dass in einigen Jahren Blinde dank eines Retina-Implantats wieder etwas sehen können.
JULIA SCHWENNER
Weitere Informationen erhalten Sie im
Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik, Lehrstuhl 1
Univ.-Prof. Dr. Wilfried Mokwa
Sommerfeldstr. 24
52074 Aachen
Tel: ++49/ (0)241 / 80-27810/11
Fax: ++49 / (0)241 / 80-22392
E-mail: mokwa@iwe1.rwth-aachen.de
http://www.iwe1.rwth-aachen.de
Criteria of this press release:
Biology, Electrical engineering, Energy, Information technology, Medicine, Nutrition / healthcare / nursing
transregional, national
Research projects
German
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