Augenuntersuchung. gilaxia/iStock
Der Einsatz von Ultraschall in der Medizintechnik wird von Tag zu Tag umfassender. Es wurde gerade über den Einsatz berichtet zur Behandlung von Typ-2-Diabetes und Wachkomapatienten.
Und jetzt entwickelt ein Forschungsteam an der University of Southern California USC ein neues Behandlungsmodell, das retinale Neuronen mit Ultraschallwellen stimulieren kann.
Angesichts der steigenden Zahl älterer Menschen auf der ganzen Welt wird von Experten ein „silberner Tsunami“ erwartet, und in diesem Zusammenhang ist es nicht verwunderlich, dass auch die Zahl der Menschen mit Sehbehinderung voraussichtlich steigen wird.
Erhalten Sie mehr Updates zu dieser Geschichte und mehr mit The Blueprint, unserem täglichen Newsletter: Hier kostenlos anmelden.
Viele der Fälle werden voraussichtlich degenerative Netzhauterkrankungen haben, die fortschreitende Degeneration der lichtempfindlichen Rezeptoren in der Netzhaut. Es gibt noch keine nicht-invasive Behandlung für die Erkrankung, daher neue Technologien, die den Sehverlust wiederherstellen könnenwerden noch benötigt.
Die derzeit von Augenärzten angewandte Behandlung ist eine invasive Operation, die die Implantation von Elektrodengeräten in das Auge erfordert. Daher könnte dieser neue Ansatz die nicht-chirurgische Lösung sein, die wir für eine einfachere Behandlung von Sehverlust benötigen.
„Im Moment führen wir Tierversuche durch, um zu versuchen, die Ultraschallstimulation zu verwenden, um die elektrische Stimulation zu ersetzen“, sagte Qifa Zhou, Professor für Biomedizintechnik und Augenheilkunde an der USC. Er ist auch Zhou, der die Studie zusammen mit Mark S. Humayun leitet,einer der Erfinder von Argus II, der weltweit ersten künstlichen Netzhaut.
Stimulation der Netzhaut
Die Behandlung erfolgt durch ein tragbares Ultraschallgerät, das die Netzhaut stimulieren indem mechanischer Druck auf das Auge ausgeübt wird. Dadurch werden Neuronen aktiviert und senden Signale an das Gehirn.
„Die in der Netzhaut des Auges vorhandenen Neuronen besitzen mechanisch empfindliche Kanäle, die auf mechanische Stimulation reagieren“, sagte Gengxi Lu, Doktorandin in Zhous Labor. „Diese Neuronen werden aktiviert, wenn wir Ultraschall zur Erzeugung verwendenmechanischer Druck."
Für den Testprozess des Ansatzes verwendeten die Forscher eine blinde Ratte und stimulierten ihre Augen mit hochfrequenten Ultraschallwellen. Sie projizierten Muster auf eine bestimmte Region des Auges, aber da die Ratte die Wissenschaftler nicht darüber informieren kannwas sie sah, maß das Team die Aktivität des visuellen Kortex der Ratte über ein Elektrodenarray. Am Ende stellte sich heraus, dass die Ratte Visualisierungen wahrnahm, die auf das Auge projiziert wurden.
Der nächste Schritt besteht darin, die Methode an nichtmenschlichen Primaten zu testen und die Ultraschallwellen dann an eine tragbare Kontaktlinse anzupassen. „Im Moment verwenden wir einen Wandler, der vor dem Augapfel der Ratte platziert wird, um die Ultraschallsignale an die Netzhaut zu senden, aber unser endgültiges Ziel ist es, einen drahtlosen Linsenwandler zu entwickeln“, erklärte Dr. Zhou.
Die Studie wurde im Journal veröffentlicht BME-Fronter.
Zusammenfassung:
Ziel. Netzhautdegeneration mit fortschreitender Verschlechterung und Funktionsverlust von Photorezeptoren ist eine der Hauptursachen für dauerhaften Sehverlust weltweit. Strategien zur Behandlung dieser unheilbaren Zustände umfassen Netzhautprothesen durch elektrische Stimulation überlebender Netzhautneuronen mit implantierten Geräten im Auge, optogenetische Therapie,und sonogenetische Therapie. Bestehende Herausforderungen dieser Strategien umfassen invasive Verfahren, komplexe Implantationsoperationen und riskante Gentherapie. Methoden und Ergebnisse. Hier zeigen wir, dass direkte Ultraschallstimulation auf der Netzhaut Neuronenaktivitäten aus den visuellen Zentren, einschließlich des Colliculus superior, hervorrufen kanndes primären visuellen Kortex V1, entweder bei normalsichtigen oder retinadegenerierten blinden Ratten in vivo.Die Neuronenaktivitäten, die durch den angepassten sphärisch fokussierten 3,1-MHz-Ultraschallwandler induziert wurden, haben sowohl eine gute räumliche Auflösung von 250 μm als auch eine zeitliche Auflösung von 5 Hz in gezeigtdie visuellen Zentren der RatteEin 4,4-MHz-Wendeltransducer wurde weiter implementiert, um ein statisches Stimulationsmuster von Buchstabenformen zu erzeugen.Fazit.Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Ultraschallstimulation der Netzhaut in vivo ein sicherer und effektiver Ansatz mit hoher räumlich-zeitlicher Auflösung ist, was auf eine vielversprechende Zukunft der Ultraschallstimulation als neuartige und nichtinvasive visuelle Prothese für translationale Anwendungen bei blinden Patienten hinweist.