末期緑内障の人工視覚：網膜プロテーゼ vs. 皮質プロテーゼ

進行した緑内障は視神経と網膜神経節細胞（RGC）を破壊し、患者を失明させます。人工視覚（視覚プロテーゼ）は、このような損傷を回避することを目的としています。既存のプロテーゼのほとんどは網膜または視神経を対象としていますが、末期緑内障ではこれらの経路が失われています。代わりに、研究者たちは視覚野（脳）を直接刺激するインプラントを模索しています。本記事では、緑内障による失明に対する網膜内（眼ベース）プロテーゼと皮質（脳ベース）プロテーゼを比較します。

網膜色素変性症や加齢黄斑変性などの病状では、視細胞は死滅しますが、RGCと視神経は無傷のまま残ります (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。網膜インプラントはここで機能します。例えば、Argus II（網膜上インプラント）は2013年に網膜色素変性症でFDAの承認を受けました (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。これらのデバイスは、基本的な光の知覚と動きの検出を回復させることができます (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。しかし、緑内障は異なります。RGCと視神経が破壊されているため、網膜インプラントからの信号は伝達する場所がありません (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。ORIONの初期治験のような新しい試験では、電気信号を脳の視覚野に直接送ることで、病気の眼の解剖学的構造を完全に「バイパスする」ことが目的です (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。

要するに、網膜インプラントには、残存する網膜神経細胞と無傷の視神経が必要です (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。これらは、RGCがまだ存在している外側網膜疾患（視細胞損失）のために設計されています (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。対照的に、皮質インプラントは、重度の網膜内層変性または視神経損傷のある患者を対象としています (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。進行した緑内障（RGCがない場合）の場合、皮質アプローチが唯一現実的なプロテーゼの選択肢です (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。

網膜内インプラント

網膜内プロテーゼ（しばしば「バイオニック・アイ」と呼ばれる）は、外部カメラ（通常ゴーグルに搭載）を使用して画像を捉え、電気パルスに変換します。これらのパルスは、網膜上または網膜下に配置されたマイクロ電極アレイを介して送られます (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。網膜上インプラント（Argus IIなど）はRGCに隣接する網膜表面に配置され、一方網膜下インプラントは視細胞の間に網膜の下にあります。脈絡膜上デザイン（網膜と強膜の間に電極）もあります。いずれの場合も、目的は残存する網膜神経細胞を電気的に刺激することです。

要件と候補者

網膜インプラントの候補者は、視細胞視力を失っているものの、無傷の網膜内層（神経節細胞と双極細胞）を保持している必要があります (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。典型的な候補者は、末期網膜色素変性症または地理的萎縮（進行した加齢黄斑変性）の患者であり、緑内障患者ではありません。緑内障患者は生存可能なRGCを欠いているため、網膜プロテーゼは一般的に彼らには機能しません (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。

手術手技とリスク

網膜デバイスの埋め込みには、硝子体網膜外科医が必要です。硝子体切除術（硝子体ゲル除去）や電極アレイの装着などの手技が必要です (www.sciencedirect.com)。脳外科手術と比較して、網膜手術は複雑ではありません。網膜上インプラントは、皮質デバイスよりも「複雑でなく、埋め込み時のリスクレベルが低い」です (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。それにもかかわらず、重篤な眼科関連の合併症が発生する可能性があります。例えば、30人の患者を対象としたArgus IIの治験では、参加者の半数が5年間でデバイスまたは手術に関連する有害事象を経験しました (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。最も一般的な問題は、結膜びらん（流行性角結膜炎）と眼低血圧（異常に低い眼圧）でした (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。全体として、被験者の約40%が重篤な有害事象を経験し（その半分は可逆的でした） (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。系統的レビューは、網膜上インプラントが網膜下または脈絡膜上デザインよりも多くの合併症を起こしやすいことを確認しています (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。

空間分解能と視覚性能

現在の網膜インプラントは、非常に低解像度の視覚を生成します。例えば、Argus IIの6×10アレイ（60電極）は、6×10ピクセルのカメラに似ています。実際には、ほとんどの被験者は非常に基本的な光と闇のパターンしか知覚できません。研究によると、網膜上インプラントのユーザーは、デバイスを装着していると高コントラストの形状を特定したり、動きを検出したりするのがより得意になります (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。ある系統的レビューでは、インプラントがアクティブな状態で高コントラストの「正方形の特定」タスクのパフォーマンスが最大89%改善しました (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。それでも、これらのデバイスによる視力は依然として非常に悪く、記録された最高のケースでもスネレン視力で約20/460から20/550でした (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)（法定失明の閾値である20/200をはるかに下回ります）。

網膜下インプラント（Alpha IMS/AMSシステムなど）は、わずかに高い密度（数十個の電極ではなく数百個のフォトダイオードピクセル）を達成しています。最近の要約では、最大3.33サイクル/度（約20/460視力に相当）の格子視力と、単純な動きや大きな文字を認識する能力が報告されています (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。しかし、これらもまだ初歩的な視力にすぎません。

トレーニングと適応

網膜インプラントのユーザーは、異常な視覚信号を解釈するために広範なトレーニングとリハビリテーションを必要とします。臨床試験の患者は、通常、視覚療法士による数ヶ月間のトレーニングを受けます。例えば、Argus IIの治験参加者は「細心の注意を払って選抜」され、デバイスの使用に関する広範なトレーニングを受けました (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。彼らは、明るい正方形を特定したり、動きを検出したり、基本的な形状を認識したりするタスクを学びました。ただし、このような育成的な研究室環境が現実世界での使用を反映しているとは限りません。ある研究では、商業ユーザーは使いやすさの問題から、日常的にインプラントに依存することが少ないことが判明しました (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。

機能的転帰と生活の質

何千ドルもの技術をもってしても、回復される視力は非常に限定的です。網膜インプラントの現実的な目標は、読書や顔認識ではなく、ナビゲーションと方向付け、および大まかな物体特定です。Argus IIの治験では、インプラントが作動している状態で患者は方向付けおよび移動タスクで著しく優れたパフォーマンスを示しました (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。多くの患者がドアや窓を検出し、地面の明るい線に沿って進み、大きな物体を特定できました。日常生活では、ユーザーは移動能力と自立性の改善を報告しています。系統的レビューでは、網膜インプラントの受容者はより良い方向付けと移動能力を報告しており、日常業務に役立っていることがわかりました (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。しかし、視力は正常とは程遠く、研究著者らはデバイスを装着していても視力は20/200（法定失明）を下回るままだと警告しています (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。

皮質インプラント

皮質視覚プロテーゼは非常に異なるアプローチを取ります。これらは眼を迂回し、脳を直接刺激します。電極は、視覚野（頭の後部にある視覚を処理する脳領域）の上または内部に配置されます。外部カメラとプロセッサが画像を電気刺激パターンに変換し、これらの皮質電極にワイヤレスで送信します。信号は網膜と視神経を迂回するため、これらの構造が破壊されていてもこの方法は機能します。

仕組み

例えば、Second SightのORIONシステムは、後頭皮質に配置された電極グリッドを使用し（患者の視野にフォスフェン—光の点—を生成します） (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。別のデザイン（イリノイICVP）は、皮質に貫通電極のアレイを使用します (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。ある治験では、96電極のユタアレイが盲目のボランティアの視覚野に埋め込まれました。そこでの電気刺激は、視野に沿って単純な青白色の点滅する点を生成しました。驚くべきことに、患者は物体の境界を区別し、輪郭によって異なる文字を識別することさえできました (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。これらの初期結果は、皮質インプラントが実際に人間の脳にパターン化された視覚を作り出すことができることを示しています。

候補者の基準

皮質インプラントは、完全な、治療不能な失明で、有用な視覚が全くない人々を対象としています。実際には、治験プロトコルでは両眼に光覚なしが要求されます (www.ninds.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。例えば、Orionの臨床試験では、視覚経路のどこか（網膜疾患、視神経損傷、緑内障など）の損傷により両眼が盲目（かろうじて光覚があるかそれ以下）である患者を受け入れています (www.ninds.nih.gov)。残存する視力がある場合、侵襲的な脳外科手術がその残存視力を危険にさらす可能性があるため、不適格となります (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。実際、網膜インプラントの適格者（網膜内層が無傷の人々）は、一般的に皮質インプラントの候補者としては不適当であると研究は強調しています (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。したがって、皮質デバイスは、全盲の個人の視力回復のための最終的な選択肢をターゲットとしています。

手術リスク

皮質プロテーゼは、脳に電極を埋め込むための脳神経外科手術（開頭術）を必要とします。これは明らかに眼科手術よりも侵襲的です。潜在的なリスクには、脳卒中、感染症、または神経学的損傷が含まれます。実際には、小規模なフィージビリティ試験ではこれまで手術の安全性が示されていますが、サンプルサイズはごくわずかです。例えば、初期のORION治験では、6人の盲目の被験者に60電極アレイを埋め込みましたが、インプラント関連の重篤な有害事象は報告されませんでした (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。（6人全員がデバイス装着時にフォスフェンを視認したと報告しました。）しかし、専門家は脳外科手術には非常に慎重なアプローチが必要であると警告しており、そのため完全な盲目の候補者のみが検討されます (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。

空間分解能と視覚性能

皮質インプラントの空間分解能も現状では非常に低いです。既存のデバイスには、せいぜい数十個の電極しかありません。例えばORIONは、皮質に60個の電極を使用しました (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。数十個の電極であっても、患者が知覚する「画像」は非常に粗いです。前述の96電極を用いた治験では、患者は非常に単純なパターン（線、簡単な文字）しか知覚できませんでした。より細かい詳細を実現するには、皮質の複数のパッチに数百または数千の電極を配置する必要がありますが、これはまだ人間向けの技術として存在しません。

トレーニングも同様に集中的です。網膜システムと同様に、皮質インプラントの患者は異常な視覚入力を解釈することを学ぶ必要があります。初期の報告では、患者は時間の経過とともに大きな形状や文字を認識できるようになることが示唆されていますが、これには長いリハビリテーションが必要です。皮質インプラントの正式なトレーニングレジメンに関する公開データはまだありませんが、網膜インプラントの治験との類推から、実用的な有用性を達成するには数年間の専門的なトレーニングが必要であると予想されます。

機能的転帰

いかなる皮質プロテーゼも、まだ正常に近い視覚レベルを生成していません。これまでのところ、目標は控えめです：ナビゲーションと物体特定。治験は、大きな明るい物体を識別したり、動きを検出したり、障害物を避けたりするなどのタスクに焦点を当てています。あるレビューが指摘しているように、視覚プロテーゼは、現在の盲人向け技術（スマートフォンアプリなど）ではまだ不十分な方向付けやナビゲーションのタスクに最も役立つ可能性があります (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。実験設定では、脳刺激プロテーゼを装着した盲目の動物が、人工的な手がかりを用いて迷路をうまくナビゲートしています。人間の治験では、ORIONを介して文字を識別した1人の患者は、非常に大きな孤立した文字しか認識できませんでした (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。

要約すると、初期の皮質インプラント研究は、患者が単純な光のパターンを知覚し、それらを使って形状や文字を推測できることを示しています。これは、ドアを見つけたり、縁を見つけたりするタスクに潜在的な利点があることを示唆しています。しかし、顔や文字などの細かい物体認識は、現在の能力をはるかに超えています。皮質インプラントの生活の質の測定はまだ報告されていません。進行中の治験では、日常生活の改善があるかどうかを確認するために、患者報告アウトカムと機能テストを含める予定です (www.ninds.nih.gov)。

比較要約

• 手術の複雑さ： 網膜インプラントには眼科手術（硝子体切除術と網膜電極配置）が伴います。皮質インプラントには脳外科手術（開頭術と皮質電極アレイ）が必要です。網膜上手術は網膜専門医にとってはかなり日常的ですが、皮質インプラントは本質的に神経学的なリスクが高いです。最近のレビューでは、脳の手術を行うとわずかに残存する視力さえ失われる可能性があることが指摘されており (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)、皮質手術のリスクが強調されています。

• 空間分解能： 現在、どちらのアプローチも非常に低解像度の視覚を提供します。網膜デバイスは60～150個程度の電極またはピクセルを使用し、粗い光のパターンしか生成しません (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。皮質アレイも数十から数百の数です。どちらのアプローチも非常に粗い形状を超えるものを生成することはできません。網膜デバイスにおける報告された視力は、〜20/500を超えることはめったにありません (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。皮質視力はさらに定義が難しいですが、電極数が少ないことを考えると同様に低いと予想されます。

• トレーニング/適応： すべてのインプラントを受けた患者は、広範なリハビリテーションを必要とします。臨床試験の参加者は、フォスフェンが環境にどのように対応するかを学ぶために、集中的で指導付きのトレーニングを受けます (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。これは網膜インプラントと皮質インプラントの両方に当てはまります。実際には、多くのユーザーは継続的なトレーニングを負担に感じ、それが実際にデバイスを使用する頻度を制限する可能性があります (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。

• 生活の質： 網膜インプラントは、ある程度の控えめな生活の質の利益を示しています。ユーザーはしばしば、方向付けの改善、慣れた空間のナビゲーションの容易さ、光と闇の検出や大きな形状に依存する日常業務の助けを報告しています (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。皮質インプラントはまだ明確なQOL改善を証明していませんが、研究者たちは進行中の治験にQOLと日常機能の測定を含める予定です (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (www.ninds.nih.gov)。

• 現実的な結果： どちらのアプローチも正常な視力を回復させるものではありません。患者は非常に基本的な視覚に似た感覚しか期待できません。実践的な目標には、ドアや窓を検出する、明るい部屋と暗い部屋を区別する、大きな障害物を特定する、非常に大きな文字や形状を認識するなどが含まれます。ナビゲーション（物体にぶつからずに部屋を歩くこと）は、現実的な短期的な使用事例です (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。読書や顔認識は現在の能力を超えています。

• 候補者選定： 実際には、まだ網膜インプラントの潜在的候補者である患者（ある程度の無傷の網膜内層を持つ）は、皮質インプラントの治験には回されません (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。逆に、皮質インプラントの治験は、いかなる原因（緑内障を含む）による完全な失明（残存視力なし）の患者を必要とします (www.ninds.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。現在のところ、典型的な皮質インプラントの候補者は、網膜デバイスから全く恩恵を受けられない人（例：RGC層が破壊されている、または視神経が切断されている）です。

タイムラインと規制状況

網膜プロテーゼの開発は20年以上前に始まりました。Argus II（Second Sight社製）は画期的な製品であり、2013年にFDAの承認を得ました (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)（ヨーロッパでのCEマーク取得後）。Argus IIは、同社が2019年に生産を中止するまで、世界で唯一商業的に承認されたシステムでした (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。ほぼ同時期に、一部の網膜下デバイスがヨーロッパでCE承認を取得しました。例えば、Alpha IMS（2013年）とAMS（2016年）システムなどです (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。しかし、これらはFDA承認は受けていません。現在、多くの網膜デバイスは製造中止または移行中であり、ごく一部（PixiumのPRIMAやBionic Visionの脈絡膜上インプラントなど）のみが現在の治験段階にあります (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。

皮質プロテーゼは、開発段階でははるかに初期段階にあります。最初のヒト皮質インプラント（1970年代のBrindley-Dobelle）は純粋に実験的なものでした。今日、Second Sight社（現在はCortigent/Vivaniと改名）が新たな取り組みを主導しています。彼らのORIONシステムは2017年に初期実現可能性試験を開始し (www.cortigent.com)、2022年現在、Vivani Medicalに統合され、ORION IIのアップグレードに取り組んでいます (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。いかなる皮質デバイスも、まだ規制当局の承認を得ていません。現在の研究（OrionのものやイリノイICVP研究など (pmc.ncbi.nlm.nih.gov))は、安全性と基本的機能の評価を目的とした初期実現可能性試験（例：NCT03344848）としてリストされています。

これまでの主要なマイルストーン： Argus II（網膜）治験 2007–2009年、FDA承認 2013年、製造中止 2019年 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。Alpha IMS網膜下CE 2013年、アップグレード版AMS CE 2016年 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。Orion（皮質）の初期治験は2017年頃に始まり、追跡調査が進行中（まだ承認なし） (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。今後：他の皮質システム（スペインのCORTIVIS、米国のICVP）の第I相治験が参加者を募集しています (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (www.ninds.nih.gov)。今後10年間で、開発者たちは電極数を増やし、脳インターフェースを改善して結果を向上させることを期待していますが、現在のところ、網膜プロテーゼと皮質プロテーゼの両方が非常に実験的な段階にあります。

結論

末期視神経損傷のあるほとんどの緑内障患者にとって、神経経路が切断されているため、網膜インプラントは選択肢ではありません。したがって、皮質視覚プロテーゼは、唯一実行可能な人工視覚戦略を意味します。初期の研究では、眼が盲目であっても皮質デバイスが単純な光のパターンを引き出すことができることが示されています (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。しかし、網膜と皮質の両方のアプローチは、現在、初歩的な視覚しか提供していません。網膜インプラントは、臨床歴がやや長く（他の疾患で一部FDA/CE承認あり）、限定的ではあるものの、移動能力と方向付けにおいて明らかな改善を示しています (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。皮質インプラントは実現可能性段階にあり、視神経を回避しますが、脳外科手術、信号マッピング、患者トレーニングという課題を克服する必要があります。どちらのアプローチの現実的な目標も、高精細な視覚ではなく、基本的なナビゲーションと物体特定です。タイムフレーム：網膜デバイスは15～20年間治験が行われており（いくつかの商業製品が登場し、その後衰退しました） (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)、一方、皮質システムは現在ヒトでの試験を開始したばかりです。皮質インプラントの米国/EUでの規制承認はまだ数年先です。

要約すると、視神経に損傷のない重度の緑内障の場合、皮質インプラントが希望を提供します。しかし、患者と医師は現在の限界を理解すべきです。最も先進的な「バイオニック・ビジョン」デバイスでさえ、オン/オフの光覚と単純な形状しか回復させません。進行中の研究は、電極数を増やし、生体適合性を改善し、信号処理を洗練することを目指していますが、現在のところ、いかなるプロテーゼからの機能的視覚も極めて基本的なものに留まります。患者は現実的な期待（例：壁とドアを区別できるが、テキストは読めない）を持ち、広範なリハビリテーションに備える必要があります。注目すべき将来のマイルストーンには、進行中の皮質インプラント治験の完了と、次世代デバイスの承認が含まれます。