По сути своей, человек — это мозг, одетый в костюм из костей и мышц с дополнением других органов и тканей. Взаимодействие мозга с окружающей средой осуществляется через органы чувств: глаза, уши, язык, кожа. Если спросить кого-то, какой из этих сенсоров для них важнее, то ответы будут отличаться, скорее всего, ввиду профессиональной деятельности и образа жизни респондента. Однако, с точки зрения получаем из окружающей среды информации, зрение является самым обильным источником данных. Потеря или ухудшение зрения ввиду травм, заболеваний или возрастных изменений разительным образом влияет на жизнь человека, независимо от его работы или хобби. Одной из самых распространенных причин слепоты у людей старше 55 лет является возрастная макулярная дегенерация (AMD от age-related macular degeneration). Ученые из Университетского колледжа Лондона (Великобритания) провели клинические испытания устройства, способного вернуть зрение людям с AMD. Разработка представляет собой сопряжение имплантируемого в глаз микрочипа и очков дополненной реальности. Как работает эта система, и насколько она эффективна? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Основа исследования

Как уже было сказано выше, возрастная макулярная дегенерация (AMD) — это самая распространенная причина неизлечимой слепоты у пожилых людей. Географическая атрофия представляет собой позднюю стадию сухой (неэкссудативной) формы AMD, при которой происходит прогрессирующая и необратимая гибель фоторецепторов и клеток пигментного эпителия сетчатки, что приводит к значительной потере зрения. Географическая атрофия поражает примерно 5 миллионов человек по всему миру и является причиной около 20% всех случаев слепоты в Северной Америке.

Первые методы терапии географической атрофии (пегцетакоплан и авацинкаптад пегол) были разработаны для подавления каскада комплемента и замедления прогрессирования заболевания. Эти препараты недавно были одобрены в США, однако для лечения требуются интравитреальные (внутриглазные) инъекции каждые 1–2 месяца. Тем не менее ни одобренные методы лечения, ни экспериментальные подходы, ни клеточная терапия пока не привели к значимому улучшению зрения.

В здоровой сетчатке фоторецепторы преобразуют свет в электрические сигналы, которые затем обрабатываются внутренними слоями сетчатки и передаются в мозг. При географической атрофии преобразование света в электрические сигналы невозможно из-за утраты фоторецепторов, что приводит к формированию абсолютной скотомы (слепого пятна). Фотоэлектрический имплантат сетчатки — микромассив PRIMA — предназначен для замещения утраченных фоторецепторов с помощью нейростимуляции.

Изображение №1

Имплантат PRIMA представляет собой тонкую кристаллическую кремниевую матрицу размером 2 × 2 мм и толщиной 30 мкм, содержащую 378 фотогальванических пикселей, каждый шириной 100 мкм. Матрица имплантируется под сетчатку, в область атрофического поражения. Камера, закрепленная на очках PRIMA, захватывает изображение и после обработки проецирует его на имплантат с помощью ближнего инфракрасного света (длина волны — 880 нм) (схема выше). Пиксели имплантата преобразуют инфракрасный свет в электрические импульсы, стимулирующие биполярные клетки сетчатки, что восстанавливает передачу зрительной информации.

В отличие от проводных протезов, фотогальваническая природа имплантата обеспечивает беспроводную работу и относительно простую процедуру имплантации. Линзы очков PRIMA прозрачные, поэтому участники сохраняют естественное периферическое зрение, одновременно получая протезированное центральное.

После обширных доклинических испытаний была проведена первая клиническая проба на людях, в рамках которой оценивалась осуществимость применения системы PRIMA у пяти участников с географической атрофией, вызванной возрастной макулярной дегенерацией. Хотя основной конечной точкой исследования была способность воспринимать свет с помощью имплантата, после этапов оптимизации и обучения трое участников смогли стабильно распознавать последовательности букв и достигли остроты зрения, близкой к максимально возможному разрешению 20/420, определяемому шириной пикселя (100 мкм). Через 4 года эти трое участников смогли читать мелкий шрифт, продемонстрировав среднюю остроту зрения по шкале Снеллена 20/135. Исследование PRIMAvera было проведено для оценки эффективности и безопасности системы PRIMA у пациентов с географической атрофией, связанной с возрастной макулярной дегенерацией.

Результаты исследования

Изображение №2

Имплантат PRIMA был установлен 38 участникам исследования. Среди них было 18 мужчин и 20 женщин, средний возраст составил 78.9 ± 6.4 года. Состав участников в целом отражал мировую популяцию пациентов с географической атрофией. Выше представлены типичные снимки глазного дна и ОКТ-изображения, полученные до и после имплантации. Через 12 месяцев 32 участника были доступны для основной оценки эффективности. Шесть участников не прошли оценку из-за смерти (3 человека), выхода из исследования (1) или невозможности участия в тестировании (2).

Из 32 участников, прошедших тест на центральное зрительное восприятие через 12 месяцев, у 30 оно было зафиксировано с помощью системы PRIMA. Среди 33 участников, прошедших тест разрешающей способности имплантата через 12 месяцев, средняя острота зрения составила 1.32 ± 0.16 logMAR (логарифм минимальной угловой остроты; эквивалент по шкале Снеллена — 20/417). Это значение соответствует теоретическому пределу разрешения, достижимому с пикселями шириной 100 мкм в имплантате PRIMA (1.32 logMAR).

Таблица №1

Через 12 месяцев у 26 из 32 участников (81%) было зафиксировано клинически значимое улучшение остроты зрения (≥0.2 logMAR). С использованием множественной иммутации с заранее определенными ковариатами для учета отсутствующих данных по 6 участникам при анализе основной конечной точки эффективности было рассчитано, что у 80% всех участников наблюдалось бы клинически значимое улучшение остроты зрения через 12 месяцев (таблица №1).

Изображение №3

Среднее улучшение остроты зрения через 12 месяцев составило 0.49 logMAR при использовании очков PRIMA и 0.51 logMAR при условии «по выбору участника» (носить очки по желанию); эти значения соответствуют улучшению на 24.5 и 25.5 букв соответственно (3A). Анализ условий «по выбору участника» через 12 месяцев включал четырех человек, у которых наилучшая острота зрения наблюдалась без очков; ни у одного из них не было клинически значимого улучшения по сравнению с исходным уровнем. Среднее улучшение остроты зрения через 12 месяцев в группе «по выбору участника» было значительно выше, чем заранее определенные нулевые гипотезы 0 logMAR и 0.2 logMAR. Максимальное улучшение через 12 месяцев при использовании очков PRIMA составило 1.18 logMAR (что эквивалентно приросту на 59 букв) (3B).

Через 6 месяцев у 20 из 35 участников, по которым были доступны данные, наблюдалось улучшение остроты зрения как минимум на 0.2 logMAR. Среднее улучшение по сравнению с исходным уровнем составило 0.32 logMAR при использовании очков PRIMA и 0.38 logMAR при условии «по выбору участника» (3A). Без использования очков PRIMA изменение остроты зрения по сравнению с исходным уровнем составило 0.01 logMAR через 6 месяцев и 0.00 logMAR через 12 месяцев.

Во время тестирования участники динамически регулировали параметры увеличения (в диапазоне от 1× до 12× исходного масштаба) и яркость изображения. Функции цифрового улучшения изображения камеры, включая регулировку контраста, яркости и увеличения, помогли участникам видеть широкий спектр визуальных стимулов. Через 12 месяцев 84% участников (27 из 32) могли читать буквы, цифры и слова с помощью протезированного зрения дома; 69% участников (22 из 32) сообщили о средне-высоком уровне удовлетворенности использованием системы PRIMA. Однако анализ данных по анкете IVI не показал изменений в поведении участников по сравнению с исходным уровнем на 6-й и 12-й месяц.

После проведения основной оценки был выполнен post hoc (постфактумный) анализ с использованием порога улучшения остроты зрения не менее 0.3 logMAR от исходного уровня до 12-го месяца. В этом анализе 25 из 32 участников (78%) показали улучшение остроты зрения как минимум на 0.3 logMAR (таблица №1).

Таблица №2

В течение 12 месяцев после операции у 19 участников произошло 26 серьезных нежелательных явлений, которые по оценке комитета по мониторингу данных и безопасности были связаны с устройством или процедурой (таблица №2). Все серьезные нежелательные явления были связаны либо исключительно с процедурой имплантации, либо с процедурой и устройством; ни одно серьезное событие не было связано только с устройством. В целом, 21 серьезное нежелательное явление (81%) произошло в первые 2 месяца после операции, из которых 20 случаев (95%) разрешились в течение 2 месяцев после начала. 22 события (85%) были классифицированы как легкой или умеренной тяжести, и 4 события (15%) — как тяжелые: полнослойная макулярная дыра, глазная гипертензия, отслойка сетчатки и пролиферативная витреоретинопатия.

Наиболее часто встречалось глазное давление (ocular hypertension) — 6 случаев (23%); появление наблюдалось в период от 1 дня до 3 недель после имплантации, все случаи разрешились. Периферические разрывы сетчатки произошли у пяти участников; все события были устранены в ходе операции, ни один случай не привел к отслойке сетчатки по типу регматогенной отслойки. У трех участников во время имплантации возникло субретинальное кровоизлияние; кровотечение прекратилось самостоятельно или после увеличения давления инфузии. У одного участника повторное субретинальное кровоизлияние было связано с хороидальной неоваскуляризацией на 9-й месяц. Этот участник и еще один с хориоидальной неоваскуляризацией получили лечение с помощью интравитреального введения анти-VEGF (ингибитор сосудистого эндотелиального фактора роста). Три случая серьезных событий включали полнослойные макулярные дыры; в двух случаях имплантат был перемещен от дыры, чтобы улучшить функциональность устройства. У одного участника одновременно наблюдались хориоидальная складка, отслойка сетчатки и пролиферативная витреоретинопатия; все состояния успешно лечились хирургическим вмешательством с использованием тампонады силиконовым маслом.

OCT (от optical coherence tomography, т. е. оптическая когерентная томография) и фотосъемка глазного дна показали, что внутренние слои сетчатки в атрофической области не подверглись изменению вследствие субретинальной установки имплантата (изображение №2). Средняя площадь атрофии у исследуемых глаз увеличилась на 8.5 мм₂ с момента начала исследования до 12-го месяца, по сравнению с увеличением на 2.5 мм₂ у глаз без имплантата. У исследуемых глаз увеличение связывают с атрофией, обусловленной субретинальной хирургией, включая ретинотомию и формирование булл.

Без использования очков средняя острота зрения у исследуемых глаз оставалась похожей на исходную и на 12-й месяц. Среди 32 участников, прошедших оценку через 12 месяцев, система PRIMA обеспечила улучшение остроты зрения на ≥0.2 logMAR у 11 из 14 участников (79%) с серьезными нежелательными явлениями и у 15 из 18 участников (83%) без серьезных нежелательных явлений.

Все серьезные нежелательные явления, связанные с процедурой или устройством, были заранее учтены в анализе рисков, и ни одно из них не представлял угрозы для жизни. По результатам анализа этих и других данных исследования комитет по мониторингу данных и безопасности пришел к выводу, что преимущества системы PRIMA превышают риски, связанные с ее имплантацией.

Для более детального ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых и дополнительные материалы к нему.

Эпилог

В рассмотренном нами сегодня исследовании ученые оценивали эффективность системы PRIMA для восстановления зрения у пациентов с географической атрофией, поздней стадией сухой возрастной макулярной дегенерации. Система включает субретинальный имплантат, заменяющий утраченные фоторецепторы, и очки с камерой, которые проецируют обработанное изображение на имплантат с помощью ближнего инфракрасного света. Электрические импульсы, создаваемые пикселями имплантата, стимулируют биполярные клетки сетчатки, восстанавливая поток визуальной информации в мозг.

Имплантация была проведена у 38 участников. После адаптации и тренировки многие смогли распознавать буквы и слова, а среднее улучшение остроты зрения составило около 0.5 logMAR, что эквивалентно приросту более 24 букв по шкале Снеллена. Цифровые функции очков (регулировка яркости, контраста и увеличения) позволяли видеть широкий спектр визуальных стимулов. Серьезные побочные эффекты в основном были связаны с процедурой имплантации и успешно лечились, при этом ни одно событие не угрожало жизни участников.

Результаты исследования демонстрируют, что система PRIMA обеспечивает клинически значимое улучшение зрения и высокую удовлетворенность пользователей. В будущем развитие технологий, включая повышение разрешения пикселей и усовершенствование интерфейса очков, может позволить пациентам с потерей центрального зрения достигать еще более точного и функционального протезированного зрения, делая эту технологию перспективным инструментом офтальмологической реабилитации.

Немного рекламы

Спасибо, что остаетесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99, уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).

Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Maincubes Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?