Võng mạc nhân tạo là hy vọng của nhiều người khiếm thị trên thế giới mong muốn được nhìn thấy ánh sáng. Đã có nhiều nhóm sáng chế khác nhau chế tạo ra võng mạc nhân tạo và đã có nhiều quốc gia có kế hoạch nghiêm túc để chế tác sản phẩm này. Nhưng việc sáng chế hay cấy ghép võng mạc nhân tạo vẫn phải đối mặt với cả những thách thức cũ và mới như tìm ra vòng đời hay vị trí tối ưu để đặt điện cực hoặc yêu cầu võng mạc nhân tạo phải thu nhận hình ảnh gần giống với thị giác...
Các thiết bị thay thế võng mạc
Một võng mạc nhân tạo trước hết phải giúp thu nhận hình ảnh sự vật hoặc bằng camera bên ngoài hoặc bằng các cơ quan cảm thụ đặt bên trong mắt (sensor). Sau cùng, những hình ảnh thu được sẽ tạo ra những xung điện đầu vào cho đường dẫn truyền thị giác. Do vậy, bệnh nhân cần có một dây thần kinh thị giác khỏe mạnh. Các thiết bị cấy ghép võng mạc gồm:
Thiết bị Argus: Thiết bị này dùng camera và bộ chuyển tín hiệu gắn trên gọng kính, bộ nhận tín hiệu, mạng điện cực gắn vào giao diện giữa trước võng mạc và hạch thần kinh võng mạc. Cấp điện cho hệ thống trên hoạt động là bộ pin nguồn gắn vào đai lưng của bệnh nhân. Hình ảnh camera thu nhận được giống hình ảnh do đầu chuyển động để thu nhận hình dáng và chuyển động của sự vật. Sau đó, chúng sẽ được xử lý tại bộ chuyển tín hiệu và bộ nhận tín hiệu rồi chuyển tiếp thành các xung điện trên mạng điện cực. Các xung điện này dùng để kích thích các tế bào võng mạc còn sống sót, tạo ra các cảm nhận tương ứng về ánh sáng ở não bộ, nhờ vậy, bệnh nhân có thể có cảm nhận về hình ảnh theo đúng nghĩa của nó.
Thiết bị The Argus II chip trên võng mạc. Retina Implant AG cấy dưới võng mạc
Võng mạc nhân tạo: Thiết bị này sẽ không gồm camera ngoài. Hơn thế, người ta sử dụng các vi mạch nhận cảm ánh sáng mà trước đó đã được phẫu thuật cấy vào dưới võng mạc, thường là ở vùng hoàng điểm nơi tập trung nhiều tế bào cảm thụ quang. Thiết bị này di chuyển cùng với mắt, do vậy cung cấp hình ảnh tự nhiên hơn. Một dạng thiết bị nữa là các vi điện cực quang dưới võng mạc, một dạng thiết bị cung cấp điện gắn ở ngay sau tai. Hai dạng võng mạc nhân tạo có ưu điểm vượt trội khi làm thử nghiệm lâm sàng, được chứng minh là đạt được phần nào thị lực nhưng chất lượng thị lực có thực sự hữu dụng cho một người mù vẫn còn đang được nghiên cứu.
Thiết bị Argus thế hệ II (Second Sight’s Argus II): thiết bị Argus II đã đạt được những thành quả gây xôn xao khi nó tăng khả năng định vị vật tiêu nhờ cải thiện định hướng chuyển động và phân định xoay chiều của lưới đen - trắng. Người bệnh mô tả được một vài vật tiêu dạng 4 từ với ký tự có kích cỡ chiều cao khoảng 3-4.5 cm.
Thiết bị AG (Retina Implant AG’s device): thiết bị AG được một trong các nhóm cấy ghép võng mạc nhân tạo báo cáo về khả năng phục hồi thị lực trên bệnh nhân đã mù như khả năng định vị, ghi nhớ sự vật, đọc chữ với chiều cao khoảng từ 5-8cm. Năm 2005, nhóm bắt đầu thử nghiệm trên người đầu tiên, cấy tạm thời dụng cụ này vào dưới võng mạc của 11 bệnh nhân. Năm 2010, họ bắt đầu đợt 2 với mục tiêu cấy ghép chip cho 60 bệnh nhân.
Những thách thức mới đối với võng mạc nhân tạo
Nếu mục tiêu sử dụng võng mạc nhân tạo là để bệnh nhân cảm nhận được cái gì đó sau khi võng mạc được kích thích thì chúng ta đã đạt được nhưng vẫn còn xa để bệnh nhân có thể hoạt động được với thị lực ít ỏi cũng như lượng giá được những nguy cơ gặp phải khi được phẫu thuật cấy ghép. Bên cạnh đó, vẫn còn nhiều vấn đề mà các nhà khoa học cần tiếp tục nghiên cứu để thực sự cải thiện thị lực cho bệnh nhân. Đó là:
Vị trí và số lượng các điện cực: Giới chuyên môn vẫn băn khoăn nên đặt các điện cực dưới võng mạc hay trên võng mạc. Loại dưới võng mạc cho độ phân giải 1.500 pixel trong khi loại đặt trên võng mạc Argus II chỉ là 60. Đặt dưới võng mạc yêu cầu trình độ phẫu thuật cao hơn đặt trên võng mạc. Mặt khác, số lượng điện cực đặt vào bao nhiêu là đủ cũng còn chưa được khuyến cáo. Độ phân giải khoảng 300-600 pixel gần như vô ích với võng mạc. Nhưng giả sử ta có thể chế được điện cực có độ phân giải cao đến hàng triệu pixel thì số lượng điện cực lại là vấn đề phải giải quyết tiếp.
Vòng đời của các điện cực: Đây thực sự là một thách thức lớn. Các chip được làm bằng titan khi được kết nối với các phần bên ngoài cơ thể sẽ phát sinh nước và dòng Na đi vào điện cực sẽ phá hủy chúng. Với Argus II loại 60 điện cực có bệnh nhân sử dụng được 4 năm nhưng với loại dưới võng mạc thì chỉ được vài tháng.
Phải thu nhận được hình ảnh gần giống với thị giác: Với thị giác bình thường, ánh sáng khi tới võng mạc chỉ kích thích một phần, các phần khác thì không. Với võng mạc nhân tạo, chúng ta dùng dòng điện để kích thích võng mạc nhưng không biết là đã kích thích đúng và đủ hay chưa. Đó chính là rào cản về sinh học. Để giải quyết thì cần phải nghiên cứu kỹ não bộ bằng chụp cộng hưởng từ (MRI) vì khi kích thích đúng và đủ sẽ tạo nên đáp ứng điện tại não bộ.