Cấy ghép tế bào quang điện dưới võng mạc là một công nghệ giúp khôi phục thị lực cho bệnh nhân bị các bệnh, chẳng hạn như viêm võng mạc sắc tố và thoái hóa điểm vàng do tuổi tác (AMD). Bệnh nhân mất các thụ thể quang - tế bào quang cảm thụ nhưng các tế bào thần kinh các lớp võng mạc bên trong 'xử lý hình ảnh' vẫn được bảo tồn tương đối tốt. Thiết bị cấy ghép dưới võng mạc nêu trên được thiết kế để khôi phục thị lực bằng cách kích thích điện các tế bào thần kinh võng mạc bên trong còn sống sót, chủ yếu là các tế bào lưỡng cực. Cấy ghép dưới võng mạc tế bào quang điện không dây, năng lượng được cung cấp bằng ánh sáng cận hồng ngoại (880 nm), thu nhận từ kính thực tế tăng cường (AR). Việc không có cáp xuyên củng mạc giúp đơn giản hóa đáng kể quy trình cấy ghép so với các thiết bị cấy ghép võng mạc khác. Hình ảnh được chụp bởi camera trên kính AR được xử lý và chiếu lên thiết bị cấy ghép dưới võng mạc. Mỗi pixel chuyển đổi ánh sáng này thành dòng điện chạy qua võng mạc và kích thích các tế bào thần kinh võng mạc gần đó. Kích hoạt quang học của các pixel quang điện cho phép mở rộng quy mô cấy ghép lên hàng nghìn điện cực và duy trì sự kết hợp tự nhiên của chuyển động mắt với nhận thức thị giác. Các nghiên cứu tiền lâm sàng đã chứng minh rằng thị giác nhân tạo với các thiết bị cấy ghép dưới võng mạc như vậy bảo tồn nhiều đặc điểm của thị giác tự nhiên, bao gồm sự hợp nhất nhấp nháy ở tần số cao (>20 Hz), khả năng thích ứng với hình ảnh tĩnh, tương phản giữa võng mạc trung tâm-vùng xung quanh, tổng hợp phi tuyến tính của các tiểu đơn vị trong trường tiếp nhận, mang lại độ phân giải không gian cao.
Các thử nghiệm lâm sàng với thế hệ cấy ghép đầu tiên như vậy (PRIMA, Science Corporation, trước đây là Pixium Vision) có pixel 100μm đã chứng minh rằng bệnh nhân AMD nhận biết được các chữ cái và các mẫu khác với độ phân giải không gian gần bằng kích thước pixel (20/420). Hơn nữa, thị giác giả trung tâm được nhận biết đồng thời với thị giác ngoại vi tự nhiên còn lại. Sử dụng zoom điện tử, bệnh nhân có thể đọc được các phông chữ nhỏ hơn nhiều - xuống đến độ sắc nét tương đương 20/63, với mức cải thiện thị lực trung bình là 5 dòng trên bảng thị lực ETDRS, so với mức cơ bản.
Các thiết bị cấy ghép thế hệ tiếp theo với pixel 20μm cung cấp độ sắc nét lưới phù hợp với giới hạn độ phân giải tự nhiên ở chuột (28μm). Hiện tại, các thiết bị cấy ghép độ phân giải cao như vậy đang được nhóm Palanker tại Đại học Stanford tối ưu hóa cho võng mạc người. Nếu thành công trong các thử nghiệm lâm sàng, kích thước pixel này có thể cung cấp thị lực lên đến 20/80 mà không cần zoom và lên đến 20/20 khi có zoom.
Trong một thử nghiệm lâm sàng do Stanford Medicine đề xướng về thiết bị cấy ghép võng mạc không dây, những người mắc thoái hóa điểm vàng giai đoạn nặng đã lấy lại được thị lực đủ để đọc sách và biển báo tàu điện ngầm.
Cấy ghép tế bào quang điện dưới võng mạc giúp khôi phục thị lực do thoái hóa điểm vàng.
Thiết bị có tên PRIMA, được phát triển tại Trung tâm Y tế Stanford, là thiết bị cấy ghép mắt đầu tiên giúp khôi phục thị lực chức năng cho bệnh nhân bị mất thị lực không thể chữa khỏi, mang lại cho họ khả năng nhận biết hình dạng và hoa văn hay còn gọi là thị giác hình khối. Một con chip không dây nhỏ xíu được cấy vào đáy mắt và một cặp kính công nghệ cao đã giúp phục hồi một phần thị lực cho những người mắc bệnh thoái hóa điểm vàng do tuổi tác ở giai đoạn nặng. Thiết bị gồm hai phần: một camera nhỏ gắn trên kính mắt, có chức năng chụp ảnh và chiếu chúng theo thời gian thực thông qua ánh sáng hồng ngoại đến một chip không dây trong mắt. Chip này chuyển đổi hình ảnh thành kích thích điện, thay thế hiệu quả các thụ thể quang học tự nhiên đã bị tổn thương do bệnh tật.
Palanker lần đầu tiên hình dung ra thiết bị như vậy cách đây 20 năm, khi ông đang làm việc với các loại laser nhãn khoa được sử dụng để điều trị các bệnh về mắt. Ông nói: “Tôi nhận ra rằng chúng ta nên tận dụng đặc điểm trong suốt của mắt và truyền tải thông tin bằng ánh sáng”. Nhờ các cải tiến kỹ thuật số do thiết bị cung cấp, chẳng hạn như thu phóng và độ tương phản cao hơn, một số người tham gia có thể đọc với độ sắc nét tương đương với thị lực 20/42. Kết quả của cuộc thử nghiệm đã được công bố vào ngày 20 tháng 10 năm 2025 trên Tạp chí Y học New England.
“Tất cả những nỗ lực trước đây nhằm cung cấp thị lực bằng các thiết bị giả đều chỉ tạo ra sự nhạy cảm với ánh sáng, chứ không thực sự tạo ra khả năng nhận biết hình dạng,” Daniel Palanker, Tiến sĩ, giáo sư nhãn khoa và là đồng tác giả chính của bài báo cho biết. “Chúng tôi là những người đầu tiên cung cấp khả năng nhận biết hình dạng”
Trong một thử nghiệm lâm sàng do các nhà nghiên cứu của Stanford Medicine và các cộng tác viên quốc tế dẫn đầu, 27 trong số 32 người tham gia đã lấy lại khả năng đọc một năm sau khi được cấy ghép thiết bị.
Tầm nhìn tương lai
Hiện tại, thiết bị PRIMA chỉ cung cấp hình ảnh đen trắng, không có sắc độ trung gian, nhưng Palanker đang phát triển phần mềm sẽ sớm cho phép hiển thị đầy đủ các sắc độ xám.“Ưu tiên hàng đầu của bệnh nhân là khả năng đọc, nhưng ưu tiên thứ hai, sát nút phía sau, là nhận diện khuôn mặt,” ông nói.
Ông cũng đang nghiên cứu chế tạo các chip sẽ cung cấp khả năng quan sát với độ phân giải cao hơn. Độ phân giải bị giới hạn bởi kích thước điểm ảnh trên chip. Hiện tại, các điểm ảnh rộng 100 micron, với 378 điểm ảnh trên mỗi chip. Phiên bản mới, đã được thử nghiệm trên chuột, có thể có các điểm ảnh nhỏ đến 20 micron với 10.000 điểm ảnh trên mỗi chip. “Đây là phiên bản đầu tiên của chip và độ phân giải tương đối thấp, thế hệ chip tiếp theo, với các điểm ảnh nhỏ hơn, sẽ có độ phân giải tốt hơn và được kết hợp với kính có kiểu dáng đẹp hơn.” Palanker cũng muốn thử nghiệm thiết bị này đối với các loại mù lòa khác do mất các tế bào cảm thụ ánh sáng.
Mảng quang điện với điểm ảnh 40μm được chụp ảnh trên bề mặt biểu mô sắc tố võng mạc.
Hình ảnh được camera thu lại được xử lý và chiếu lên thiết bị cấy ghép quang điện dưới võng mạc từ kính thực tế tăng cường bằng ánh sáng cận hồng ngoại (880nm), chuyển đổi ánh sáng cận hồng ngoại thành dòng điện chạy qua mô và kích thích các tế bào thần kinh võng mạc bên trong.
Bs Hoàng Cương sưu tầm