Visão Artificial para Glaucoma em Estágio Avançado: Próteses Retinianas vs. Corticais

O glaucoma avançado destrói o nervo óptico e as células ganglionares da retina (CGRs), deixando os pacientes cegos. A visão artificial (prótese visual) visa contornar tal dano. A maioria das próteses existentes visa a retina ou o nervo óptico, mas no glaucoma em estágio avançado essas vias estão comprometidas. Em vez disso, os pesquisadores estão explorando implantes que estimulam diretamente o córtex visual (cérebro). Este artigo compara próteses intra-retinianas (baseadas no olho) versus corticais (baseadas no cérebro) para a cegueira causada pelo glaucoma.

Em condições como retinose pigmentar ou degeneração macular, os fotorreceptores morrem, mas as CGRs e o nervo óptico permanecem intactos (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Implantes retinianos funcionam aqui. Por exemplo, o Argus II (um implante epirretiniano) recebeu aprovação da FDA para retinose pigmentar em 2013 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Esses dispositivos podem restaurar a percepção básica de luz e a detecção de movimento (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). No entanto, o glaucoma é diferente: as CGRs e o nervo óptico são destruídos, então um sinal de um implante retiniano não tem para onde ir (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Em testes inovadores como o ensaio inicial do ORION, o objetivo é “contornar a anatomia ocular doente” por completo, enviando sinais elétricos diretamente ao córtex visual do cérebro (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Em resumo, os implantes retinianos exigem neurônios da retina sobreviventes e um nervo óptico intacto (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Eles são projetados para doenças da retina externa (perda de fotorreceptores) onde as CGRs ainda existem (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Por outro lado, os implantes corticais visam pacientes com degeneração retiniana interna grave ou dano ao nervo óptico (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Para glaucoma avançado (sem CGRs), as abordagens corticais são a única opção protética realista (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Implantes Intra-Retinianos

As próteses intra-retinianas (frequentemente chamadas de “olhos biônicos”) usam uma câmera externa (geralmente em óculos) para capturar imagens e convertê-las em pulsos elétricos. Esses pulsos são entregues por meio de um array de microeletrodos colocado na ou sob a retina (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Os implantes epirretinianos (como o Argus II) ficam na superfície da retina adjacente às CGRs, enquanto os implantes subretinianos ficam sob a retina, entre os fotorreceptores. Existem também designs supracoroidais (eletrodos entre a retina e a esclera). Em todos os casos, o objetivo é estimular eletricamente os neurônios retinianos restantes.

Requisitos e Candidatos

Os candidatos a implantes retinianos devem ter perdido a visão fotorreceptora, mas ainda reter uma retina interna intacta (células ganglionares e bipolares) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Os candidatos típicos são aqueles com retinose pigmentar em estágio avançado ou atrofia geográfica (degeneração macular avançada), não pacientes com glaucoma. Pacientes com glaucoma não possuem CGRs viáveis, portanto, as próteses retinianas geralmente não podem funcionar para eles (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Procedimento Cirúrgico e Riscos

A implantação de um dispositivo retiniano requer um cirurgião vitreorretiniano. Procedimentos como vitrectomia pars plana (remoção do gel vítreo) e fixação do array de eletrodos são necessários (www.sciencedirect.com). Comparada à cirurgia cerebral, a cirurgia retiniana é menos complexa. Os implantes epirretinianos são “menos complicados e [apresentam] menores níveis de risco durante a implantação” do que os dispositivos corticais (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). No entanto, complicações oculares graves podem ocorrer. Em um ensaio do Argus II com 30 pacientes, por exemplo, metade dos participantes experimentou eventos adversos relacionados ao dispositivo ou à cirurgia ao longo de 5 anos (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Os problemas mais comuns foram erosão conjuntival (olho rosa) e hipotonia ocular (pressão ocular anormalmente baixa) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). No geral, cerca de 40% dos indivíduos tiveram um evento adverso grave (metade dos quais foram reversíveis) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Revisões sistemáticas confirmam que os implantes epirretinianos tendem a ter mais complicações do que os designs sub ou supracoroidais (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Resolução Espacial e Desempenho Visual

Os implantes retinianos atuais produzem uma visão de muito baixa resolução. Por exemplo, o array 6×10 do Argus II (60 eletrodos) é análogo a uma câmera de 6×10 pixels. Na prática, a maioria dos indivíduos consegue perceber apenas padrões muito básicos de luz e escuridão. Estudos relatam que usuários de implantes epirretinianos podem localizar formas de alto contraste e detectar movimento melhor com o dispositivo ligado (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Em uma revisão sistemática, o desempenho em uma tarefa de “localização de quadrado” de alto contraste melhorou em até 89% com o implante ativo (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ainda assim, a acuidade visual com esses dispositivos permanece extremamente baixa – mesmo os melhores casos registrados foram de apenas cerca de 20/460 a 20/550 em termos de Snellen (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (muito abaixo do limite de 20/200 para cegueira legal).

Implantes subretinianos (como o sistema Alpha IMS/AMS) alcançaram uma densidade ligeiramente maior (centenas de pixels fotodiodos em vez de dezenas de eletrodos). Um resumo recente relatou acuidade de grade de até 3,33 ciclos por grau (equivalente a aproximadamente 20/460 de visão) e alguma capacidade de reconhecer movimentos simples e letras grandes (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). No entanto, mesmo estes representam apenas uma visão rudimentar.

Treinamento e Adaptação

Os usuários de implantes retinianos exigem treinamento e reabilitação extensivos para interpretar os sinais visuais incomuns. Pacientes em ensaios clínicos geralmente passam por meses de treinamento com terapeutas visuais. Por exemplo, os participantes do ensaio Argus II foram “meticulosamente selecionados” e receberam treinamento extensivo sobre o uso do dispositivo (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Eles aprenderam tarefas como localizar um quadrado brilhante, detectar movimento e reconhecer formas básicas. No entanto, este ambiente de laboratório favorável pode não refletir o uso no mundo real; um estudo descobriu que os usuários comerciais muitas vezes dependem menos do implante no dia a dia, devido a problemas de usabilidade (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Resultados Funcionais e Qualidade de Vida

Mesmo com milhares de dólares em tecnologia, a visão restaurada é muito limitada. Metas realistas para implantes retinianos incluem navegação e orientação e localização grosseira de objetos, em vez de leitura ou reconhecimento facial. Nos ensaios do Argus II, os pacientes tiveram um desempenho notavelmente melhor em tarefas de orientação e mobilidade com o implante ativado (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Muitos conseguiam detectar portas ou janelas, seguir linhas brilhantes no chão e localizar objetos grandes. Na vida diária, os usuários relatam melhorias na mobilidade e independência. Uma revisão sistemática descobriu que os receptores de implantes retinianos relataram melhor orientação e mobilidade, ajudando-os nas tarefas diárias (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). No entanto, a visão permanece longe do normal: os autores do estudo alertam que, mesmo com o dispositivo, a acuidade permaneceu abaixo de 20/200 (legalmente cego) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Implantes Corticais

As próteses visuais corticais adotam uma abordagem muito diferente: elas contornam o olho e estimulam diretamente o cérebro. Eletrodos são colocados na ou no córtex visual (a região do cérebro na parte posterior da cabeça que processa a visão). Uma câmera externa e um processador convertem imagens em padrões de estimulação elétrica enviados sem fio para esses eletrodos corticais. Como o sinal salta a retina e o nervo óptico, este método funciona mesmo quando essas estruturas são destruídas.

Como Funcionam

Por exemplo, o sistema ORION da Second Sight usa uma grade de eletrodos colocada no córtex occipital (criando fosfenos — pontos de luz — no campo visual do paciente) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Outro design (o ICVP de Illinois) usa arrays de eletrodos penetrantes no córtex (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Em um ensaio, um array Utah de 96 eletrodos foi implantado no córtex visual de um voluntário cego. A estimulação elétrica produziu pontos piscantes azul-brancos simples que seguiam o campo visual. De forma impressionante, o paciente conseguia distinguir as bordas dos objetos e até mesmo identificar diferentes letras pelos seus contornos (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Esses resultados iniciais mostram que um implante cortical pode, de fato, criar visão padronizada em um cérebro humano.

Critérios de Candidatura

Os implantes corticais são destinados a pessoas com cegueira completa e intratável e nenhuma visão útil. Na prática, os protocolos de ensaio exigem nenhuma percepção de luz em ambos os olhos (www.ninds.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Por exemplo, um ensaio clínico do Orion aceita pacientes que são bilateralmente cegos (percepção mínima de luz ou pior) devido a danos em qualquer parte da via visual (doença retiniana, lesão do nervo óptico, glaucoma, etc.) (www.ninds.nih.gov). Qualquer visão remanescente tornaria alguém inelegível, visto que a cirurgia cerebral invasiva poderia arriscar essa visão residual (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). De fato, estudos enfatizam que pessoas elegíveis para implantes retinianos (aquelas com retina interna intacta) geralmente são maus candidatos para implantes corticais (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Assim, os dispositivos corticais visam a última opção para restauração da visão em indivíduos totalmente cegos.

Riscos Cirúrgicos

As próteses corticais requerem neurocirurgia (craniotomia) para implantar eletrodos no cérebro. Isso é obviamente mais invasivo do que a cirurgia ocular. Os riscos potenciais incluem acidente vascular cerebral, infecção ou dano neurológico. Na prática, pequenos ensaios de viabilidade mostraram segurança cirúrgica até agora, mas os tamanhos das amostras são minúsculos. Por exemplo, um ensaio inicial do ORION implantou seu array de 60 eletrodos em seis indivíduos cegos sem quaisquer eventos adversos graves relacionados ao implante (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). (Todos os seis relataram ver fosfenos com o dispositivo ligado.) No entanto, os especialistas alertam que a cirurgia cerebral deve ser abordada com muito cuidado, razão pela qual apenas candidatos completamente cegos são considerados (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Resolução Espacial e Desempenho Visual

A resolução espacial para implantes corticais também é muito baixa atualmente. Os dispositivos existentes possuem no máximo algumas dezenas de eletrodos. O ORION, por exemplo, usou 60 eletrodos no córtex (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Mesmo com dezenas de eletrodos, a “imagem” que um paciente percebe é extremamente granulada. No ensaio mencionado com 96 eletrodos, os pacientes só conseguiam perceber padrões muito simples (linhas, letras simples). Alcançar detalhes mais finos exigiria centenas ou milhares de eletrodos espalhados por múltiplas áreas do córtex — tecnologia que ainda não existe para humanos.

O treinamento é igualmente intensivo. Assim como nos sistemas retinianos, os pacientes corticais devem aprender a interpretar sua entrada visual anormal. Relatórios iniciais sugerem que os pacientes podem aprender a reconhecer grandes formas e letras ao longo do tempo, mas isso exige uma longa reabilitação. Ainda não há dados publicados sobre regimes de treinamento formal para implantes corticais, mas por analogia aos ensaios retinianos, esperamos que anos de treinamento especializado sejam necessários para alcançar qualquer utilidade prática.

Resultados Funcionais

Nenhuma prótese cortical ainda produziu um nível de visão próximo do normal. Até agora, os objetivos são conservadores: navegação e localização de objetos. Os ensaios se concentram em tarefas como identificar grandes objetos brilhantes, detectar movimento e evitar obstáculos. Como uma revisão observou, as próteses visuais podem ajudar melhor com a orientação e navegação, tarefas em que as tecnologias atuais para cegos (como aplicativos de smartphone) ainda são insuficientes (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Em ambientes experimentais, animais cegos com próteses de estimulação cerebral navegaram com sucesso por labirintos usando pistas artificiais. Em ensaios em humanos, o único paciente que identificou letras via ORION reconheceu apenas caracteres muito grandes e isolados (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Em resumo, estudos iniciais com implantes corticais mostram que os pacientes podem perceber padrões simples de luz e usá-los para adivinhar formas ou letras. Isso sugere possíveis benefícios para tarefas como localizar portas ou encontrar bordas. No entanto, o reconhecimento fino de objetos (por exemplo, rostos ou texto) permanece muito além das capacidades atuais. As medições de qualidade de vida para implantes corticais ainda não foram relatadas; os ensaios em andamento planejam incluir resultados relatados pelos pacientes e testes funcionais (www.ninds.nih.gov) para ver se ocorrem melhorias na vida diária.

Resumo Comparativo

• Complexidade cirúrgica: Implantes retinianos envolvem cirurgia ocular (vitrectomia e colocação de eletrodos na retina). Implantes corticais exigem cirurgia cerebral (craniotomia e array de eletrodos corticais). A cirurgia epirretiniana é bastante rotineira para especialistas em retina, enquanto a implantação cortical acarreta um risco neurológico inerentemente maior. Uma revisão recente observa que mesmo uma visão residual leve seria perdida se operando no cérebro (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), sublinhando o risco da cirurgia cortical.

• Resolução espacial: Ambas as abordagens atualmente oferecem visão de muito baixa resolução. Dispositivos retinianos usam da ordem de 60 a 150 eletrodos ou pixels, produzindo apenas padrões de luz grosseiros (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Arrays corticais também contam com dezenas a poucas centenas. Nenhuma das abordagens pode produzir mais do que formas muito rudimentares. A acuidade visual relatada em dispositivos retinianos raramente excede ~20/500 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). A acuidade cortical é ainda mais difícil de definir, mas espera-se que seja igualmente baixa dado o pequeno número de eletrodos.

• Treinamento/adaptação: Todos os pacientes implantados precisam de reabilitação extensiva. Os participantes de ensaios clínicos recebem treinamento intensivo e guiado para aprender como os fosfenos correspondem ao seu ambiente (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Isso é verdade tanto para implantes retinianos quanto corticais. Na prática, muitos usuários acham o treinamento constante pesado, o que pode limitar a frequência com que realmente usam o dispositivo (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

• Qualidade de vida: Implantes retinianos demonstraram alguns benefícios modestos na qualidade de vida. Usuários frequentemente relatam melhor orientação, navegação mais fácil em espaços familiares e ajuda em tarefas diárias que dependem da detecção de luz versus escuridão ou formas grandes (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Nenhum implante cortical ainda provou uma clara melhoria na QOL, mas pesquisadores estão incorporando medidas de QOL e função diária em ensaios em andamento (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (www.ninds.nih.gov).

• Resultados realistas: Nenhuma das abordagens restaurará a visão normal. Os pacientes devem esperar apenas sensações visuais muito básicas. Os objetivos práticos incluem detectar portas ou janelas, diferenciar ambientes claros de escuros, localizar grandes obstáculos ou reconhecer letras ou formas muito grandes. A navegação (caminhar em um quarto sem esbarrar em objetos) é um caso de uso realista a curto prazo (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Leitura ou reconhecimento facial permanecem além da capacidade atual.

• Seleção de candidatos: Na prática, pacientes que ainda são potenciais candidatos a implantes retinianos (tendo alguma retina interna intacta) não serão encaminhados para ensaios corticais (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Por outro lado, ensaios corticais exigem pacientes com cegueira total (sem visão residual) de qualquer causa (incluindo glaucoma) (www.ninds.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Por enquanto, um candidato típico a implante cortical é alguém que não pode se beneficiar de dispositivos retinianos de forma alguma (por exemplo, camada de CGRs destruída ou nervo óptico seccionado).

Cronograma e Status Regulatório

O desenvolvimento de próteses retinianas começou há mais de 20 anos. O Argus II (Second Sight) é um marco: a aprovação da FDA veio em 2013 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (após a marca CE anterior na Europa). O Argus II permaneceu o único sistema aprovado comercialmente em todo o mundo até que a empresa interrompeu a produção em 2019 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Na mesma época, alguns dispositivos subretinianos obtiveram aprovação CE na Europa – por exemplo, os sistemas Alpha IMS (2013) e AMS (2016) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) – mas nenhum é aprovado pela FDA. Muitos dispositivos retinianos estão agora descontinuados ou em transição, com apenas alguns (como o PRIMA da Pixium e o implante supracoroidal da Bionic Vision) em ensaios atuais (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

As próteses corticais estão muito mais cedo no processo de desenvolvimento. O primeiro implante cortical humano (Brindley-Dobelle na década de 1970) foi puramente experimental. Hoje, a Second Sight (agora chamada Cortigent/Vivani) liderou um novo esforço: seu sistema ORION iniciou um ensaio de viabilidade precoce em 2017 (www.cortigent.com), e a partir de 2022 eles se fundiram na Vivani Medical trabalhando em uma atualização do ORION II (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Nenhum dispositivo cortical obteve aprovação regulatória ainda. Estudos atuais (como o do Orion e o estudo ICVP de Illinois (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)) são listados como ensaios de viabilidade precoce (por exemplo, NCT03344848), com o objetivo de avaliar a segurança e a função básica.

Principais marcos até o momento: Ensaios do Argus II (retina) 2007–2009, aprovação da FDA 2013, descontinuação 2019 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Alpha IMS subretiniano CE 2013, AMS atualizado CE 2016 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ensaios iniciais do Orion (cortical) começaram por volta de 2017, com estudos de acompanhamento em andamento (nenhuma aprovação ainda) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Próximos passos: Ensaios de Fase I de outros sistemas corticais (CORTIVIS na Espanha, ICVP nos EUA) estão recrutando (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (www.ninds.nih.gov). Ao longo da próxima década, os desenvolvedores esperam aumentar o número de eletrodos e a interface cerebral para melhorar os resultados, mas por enquanto tanto as próteses retinianas quanto as corticais permanecem altamente experimentais.

Conclusão

Para a maioria dos pacientes com glaucoma e dano no nervo óptico em estágio avançado, implantes retinianos não são uma opção porque a via neural está interrompida. As próteses visuais corticais representam, portanto, a única estratégia viável de visão artificial. Estudos iniciais mostram que dispositivos corticais podem evocar padrões de luz simples mesmo quando o olho está cego (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). No entanto, tanto as abordagens retinianas quanto as corticais atualmente oferecem apenas visão rudimentar. Implantes retinianos têm um histórico clínico ligeiramente maior (algumas aprovações FDA/CE em outras doenças) e melhorias demonstráveis, ainda que limitadas, na mobilidade e orientação (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Os implantes corticais estão na fase de viabilidade: eles evitam o nervo óptico, mas devem superar os desafios da cirurgia cerebral, mapeamento de sinais e treinamento do paciente. As metas realistas para ambas as abordagens são navegação básica e localização de objetos, não visão de alta detalhe. Prazos: dispositivos retinianos estão em testes há 15–20 anos (com alguns produtos comerciais surgindo e depois desaparecendo) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), enquanto os sistemas corticais estão apenas agora começando os testes em humanos. A aprovação regulatória nos EUA/UE para implantes corticais ainda está a anos de distância.

Em resumo, para glaucoma grave sem nervo óptico, os implantes corticais oferecem esperança. Mas pacientes e médicos devem entender as limitações atuais: mesmo os dispositivos de “visão biônica” mais avançados restauram apenas a percepção de luz liga/desliga e formas simples. Pesquisas em andamento visam aumentar o número de eletrodos, melhorar a biocompatibilidade e refinar o processamento de sinais, mas atualmente a visão funcional de qualquer prótese será extremamente básica. Os pacientes devem ter expectativas realistas (por exemplo, distinguir uma porta de uma parede, não ler texto) e estar preparados para uma reabilitação extensiva. Marcos futuros a serem observados incluem a conclusão dos ensaios de implantes corticais em andamento e quaisquer aprovações de dispositivos de próxima geração.