DE2016378A1

DE2016378A1 - Verfahren zum künstlichen Sehen sowie Augenprothese zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE2016378A1
Application number: DE19702016378
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. P A6 Ig 7-02 ist
Original assignee: Mengeier, Hermann, Dr., 4000 Düsseldorf
Priority date: 1970-04-06
Filing date: 1970-04-06
Publication date: 1971-11-04
Also published as: PL82684B1; ZA711857B; AT311544B; BE765018A; CA934103A; DK125159B; DD99728A5; FR2092511A5; JPS4940997B1; NL7103636A; CS164293B2; GB1303579A

Description

■2.01.8378

Dr. Hermann Menge lei· in Düsseldorf

Verfahren zum künstlichen Sehen sowie Augenprothese zur , Durchführung dieses Verfahrens

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren s,um künstlichen Sehen sowie auf eine Augenprothese zur Durchführung dieses Verfahrenst

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109845/0554 ' : BAD 0RlGm_L

In den letzten Jahren sind verschiedene Versuche gemacht worden, um künstliche ^ehgeräte zu schaffen, mit denen beispielsweise kriegsblinde in die Lage versetzt werden sollen, visuelle Eindrücke aufnehmen zu können· Die bisher bekannten Sehgeräte dieser Art arbeiten in der Regel derart, daß die von der Außenwelt stammenden visuellen Signale in elektrische oder akustische Signale umgewandelt werden, durch welche bestimmte Nervenzellen des menschlichen Körpers im Bereich der Fingerspitzen oder an den Schläfen bzw. des Gehörzentrums angeregt werden, von welchen Punkten aus eine Weiterleitung der Sehsignale über vorhandene Nervefcahnen an das Gehirn des Menschen erfolgt·

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß Menschen mit derartigen künstlichen Sehgeräten nur beschränkt visuelle Informationen empfangen können was insbesondere darauf zurückzuführen ist, daß für die Übertragung von visuellen Informationen eine äußerst große Anzahl vongetrennten Übertragungskanälen zum Gehirn vorhanden sein muß, welche An-2yhl jedoch durch die Beschränktheit der beispielsweise in den Fingerspitzen oder in der Schläfengegend am Kopf vorhcuvienen ^orvenbahnen in sehr starkem Maße beschränkt ist. D; ns hat 2,ur Folge, daß mit derartigen künstlichen Seh- (',eräten selbst nach längeren Anpassungsperioden nur relativ grobe Umrißkonturen erkannt werden können, wie sie sich beispielsweise anhand eines Bildrasters mit 10x10 Bildpunk-■*■#!-:. ergeben würden.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum künstlicheil Sehen zu schaffen, das diese oben genannten Nachteile nicht aufweist und das mit äußerst Aufwand ein relativ genaues Sehen gestattet.

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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß mittels eines optischen Systems ein stark verkleinertes Bild.der Außenwelt auf den in der enucleierten Augenhöhle, verbleibenden Sehnervstumpf geworfen wird.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Tatsache_s daß der Sehnerv - ähnlich wie die sonstigen senso -rischen Nerven - bei Abtrennung die Eigenschaft aufweist, an dem ^ abgeschnittenen Nervenstumpf auszusprossen. In diesem Zusammenhang' muß erwähnt werden, daß beispielsweise bei Kriegsblinden, bei weichen durch die Verwundung das Enucleieren.eines oder beider Augen notwendig gewesen ist* der Sehnerv bekanntlich an seinem Stumpf abgetrennt wird., wo^· rauf zum Schutz der eine direkte Verbindung bis ins Gehirn darstellenden Sehnerven gegen Infektionen ein Teil des Muskelgewebes innerhalb des Augapfels οd£r Schleimhaut aus dem Bereich der.Kundhöhle über den verbleibenden Sehnervstumpf genäht wird. Aufgrund der Eigenschaften des Sehnerves, im Bereich der Schnittfläche auszusprossen? bilden sich somit im Laufe der Zeit in dem darübergenähten " Muskelgewebe bzw» in der darübergenähteη Schleimhaut neue Nervenbahnen mit Rezeptoren an deren Ende aus. Diese neu ausgebildeten Rezeptoren im Bereich des Sehnervstumpfes sind somit in der Lage, die Funktion der fehlenden Retina zu übernehmen und den Blinden in die Lage zu versetze^ mittels eines künstlichen optischen Systems wieder su sehen₃

Eine Augenprothese zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe ein optisches System aufweist, dessen Brennpunkt im Bareieh der hinteren Öffnung der Augenprothese liegt_e

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Aufgrund der Tatsache, daß die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verv/endete Augenprothese innerhalb der enucleierten Augenhöhle zu liegen kommt, ergibt sich ein äußerst einfach zu verwendendes Gerät, das durch entsprechende Bauweise derart ausgebildet v/erden kann, daß es von einem natürlichen Auge praktisch nicht unterschieden werden kann. Durch geeignete Wahl des optischen .Systems kann ferner erreicht werden, daß die Notwendigkeit einer Entfernungseinstellung entfällt. Da ferner die "optischen Signale nicht.innerhalb eines Zwischensystems umgesetzt v/erden müssen, ergibt sich eine äußerst einfache Bauweise der künstlichen Sehvorrichtung· Schließlich sei erwähnt, daß durch die Verwendung des natürlichen Übertragunspfades visueller Informationen - d.h. durch die Verwendung des Sehnerven selbst - keine besonderen Anpassungsschwierigkeiten für den Träger einer derartigen künstlichen Sehvorrichtung auftreten und daß eine sehr hohe Anzahl von visuellen Informationen wegen des Vorhandenseins von einer sehr hohen Vielzahl von parallel nebeneinander vorhandenen Sehnervbahnen gleichzeitig übertragen v/erden können, so daß ein visuelles Sehen relativ hoher Qualität stattfinden kann·

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe aus einem im wesentlichen der Krümmung im vorderen Bereich der Augenhöhle angepaßten Haltekörper besteht, in welchen ein mit dem optischen System versehenes Rohrstück eingebettet ist, welches im hinteren Bereich offen ist.

Aufgrund d^ Tatsache, daß die Augenprothese derart ausgebildet igt,, daß sie im vorderen Bereich an den

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Muskelgeweben der Augenhöhle liegt, besteht die Möglichkeit, daß dieselbe in geringem Maße vom Träger verschwenkt werden kann» Somit ist der Träger der Augenpro-, these in der I»age, eine Justierung der Augenprothese derart vorzunehmen, daß das. durch das optische System erzeugte Bild der Außenwelt genau auf den abgetrennten Sehnervstumpf bzw. das darüberliegende Schutzgewebe fällt. Es erübrigt sich somit, an dem künstlichen Sehgerät besondere Justiereinrichtungen vorzusehen.

Damit der Brennpunkt des optischen Systems abstandmäßig immer genau auf die richtige Stelle des Sehnervstumpfes fallt, ist es zweckmäßig, wenn die Augenprothese im Bereich der hinteren Öffnung zusätzlich.mit einer Anliegefläche versehen ist.

Da (lurch den Wegfall des Augapfels keine Irisblende mehr vorhaiden ist, durchweiche eine Hell-Dunkel-Einstellung des Ajges möglich ist, erweist es sich als zweckmäßig, wenn zusätzlich zu dem optischen System weitere Elemente vorgesehen

sind, deren Transparenz sich in Abhängigkeit

der vorhandenen Lichtintensität verändert.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen im folgenden anhand eines Ausführungsbeislpieis näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genonmen ist, die schematisch eine Augenprothese gemäß der Erfindung darstellt.

Wie

man anhand der Figur erkennen kann, besteht

die Augenprothese 1 aus einem Haltekörper Z, der bei".Ver-"

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wendung der Augenprothese 1 innerhalb der enucleierten Augenhöhle zu liegen kommt. Die äußere Aontur des Haltekörpers 2 ist dabei derart ausgebildet, daß sie dem vorderen bereich der Augenhöhle entspricht, in welchem Bereich der Bewegung des Augapfels dienendes Muskelgewebe noch vorhanden ist. Innerhalb des Haltekörpers 2 ist ein Rohrstück 3 eingebettet, in welchem ein optisches System 4 angeordnet ist. Das optische System k ist derart ausgebildet, daß ein im Unendlichen liegender Gegenstand im Bereich des rückwärtigen Endes des Rohrstückes 3 abgebildet wird. Am Ende de3 Rohrstückes 3 ist ferner ein zusätzliches Element 5 vorgesehen, welches eine Anliegefläche aufweist, die beim Einsatz der Augenprothese 1 in die Augenhöhle im Bereich des Sehnervstump'fes an der rückwärtigen Wandung der Augenhöhle zum Anliegen kommt. Im Bereich des vorderen Endes des Rohrstückes 3 ist schließlich ein zusätzliches Schutzelement 6 vorgesehen, we'lches einerseits zum Schutz des optischen Systems ^ dient, andererseits eine möglichst naturgetreue Imitation eines natürlichen Augapfels ermöglicht»

Die Funktionsweise der in der Figur dargestellten Augenprothese ist wie folgt: Nach dem Einsetzen der Augenprothese 1 in die enucMerte Augenhöhle gelangt der Haltekörper 2 in Berührung mit dem innerhalb des in der Augenhöhle vorhandenen Muskelgewebe, durch welche eine Bewegung der Augenprothese möglich ist. Gleichzeitig gelangt das am hinteren Ende des Rohrstückes 3 vorhandene Element 5 in Berührung mit der rückwärtigen Fläche der Augenhöhle im Bereich des Sehnervstumpfes, so daß eine genaue Fixierung des Brennpunktabstandes gev/ährleistet ist. Mit Hilfe des optischen Systems k erfolgt eine genaue Abbildung der

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Außenwelt im Bereich des rückwärtigen Endes des Rohr-

. :;./ri- :-■;:-■ ;■ -.. . .·■> ..„-■■-.- ^v-.' -..:■■-·. stückes 3, in welchem Bereich der ausgesprossene, mit Re-' 7,eptoren versehene Sehnervstumpf liegt. Da der auf optische Signale ansprechende .Bereich im wesentlichGn-dem .Durchmesser des Sehnerven entspricht - somit in der Größenordnung von 1 mm" oder "darunter liegt - muß das optische System

■.derart ausgebildet, sein, daß durch dasselbe ein stark¹ verkleinertes Bild der Außenwelt erzeugt wird,- Es ist, ein-.:. ■ . ■ leuchtend, daß ai das optische System somit sehr hohe An-,.

'forderungen gestellt Werden" müssen. ""-

' Aufgrund der Tatsache, daß im vorderen Bereich der Augenhöhle in der Regel noch Muskelgewebe vorhanden ist, durch welches eine Augenprothese 1 bewegt werden kann, beisteht -die- Möglichkeit,- daß der Träger einer derartigen ■ Augenprothese 1 selbst in der Lage ist, e^ne genaue Einstellung des optischen Systems k auf den mit Rezeptoren versehenen Bereich des Sehnervstumpfes vorzunehmen.

Da die Außenwelt bekanntlich äußerst starken Lichtintensitätsschwankungen·ausgesetzt ist, erweist es sich als zweckmäßig, zusätzliche, nichts in der Figur dargestellte optische Elemente vorzusehen, durch, welche eine automatisehe Einstellung auf LichtinteiEitätssch'wanküng'en'vorgenommen %erden kann. In diesem Zusammenhang erscheinen insbesondere 'optische Elemente zweckmäßig, deren; Transparenz -sich' lititomätisc'h in Abhängigkeit der -Lichtiritensität ver-

VefsTJche mit über mehr als 20 Jahre blinden Testpersonen 'haben ge ze^rigt, daß mit Kilfig einer derartigen Augenpro%Hese i]ein Sehen ohne jegliche Änpassungsschwierigkei-

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'' .· : :-^f; ■ BADORlGiNAL

ten möglich ist, wobei erstaunlicherweise neben Schwarz-Weiß-Kontrasten und Konturen ebenfalls Farben wahrgenommen werden können. Damit ein derartiges Sehen überhaupt möglich ist, muß man dabei von folgenden Voraussetzungen ausgehen»

1. Abgetrennte Sehnerven haben die Fähigkeit, an ihren Enden auszusprossen und erneut Rezeptoren auszubilden·

2. Es besteht eine genaue Punkt-zu-Punkt-Korrelation zwischen den Rezeptoren auf der Retina und den einzelnen Übertragungspfaden innerhalb des Sehnerves* (Alle Sehnervbahnen laufen somit im wesentlichen parallel und sind nicht miteinander verflochten.)

3. Nicht nur die einzelnen Rezeptoren in der Retina sind farbmäßig differenziert, sondern ebenfalls die einzelnen mit diesen Rezeptoren verbundenen Nervenbahnen. Eine beispielsweise der Übertragung von Rot-Grün-Signalen dienende Nervenbahn ist somit nur in der Lage, erneut einen Rot-Grün-Rezeptor auszubilden, was sich vielleicht dadurch erklären läßt, daß sich der Sehnerv und die Ratina entv/icklungsgeschichtlich vom Gehirn aus aufbauen, so daß bereits innerhalb jeder Nervenzelle jene Information gespeichert ist, welche Art von Rezeptoren an deren Ende aufgebaut werden soll.

-9-

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Claims

P a t ent ans ρ r ü ch e

1. Verfahren zum künstlichen Sehen, dadurch g e -■-

kennzeichnet, daß mittels eines optischen Systems ein stark verkleinertes Bild der Außenwelt auf den in der enucleierten Augenhöhle verbleibenden Sehnervstumpf geworfen wird.

2, Augenprothese zur Durchführung des Verfahrens

Anspruch 1, dadurch g e k e η η % e i c h net , daß dieselbe ein optisches System \k) aufweist, dessen Brennpunkt im Bereich der hinteren Öffnung der Augenprothese (1) liegt. -..-.' i .....'■ ■,■■■■ . . -.-■ '.':b '

3· Aug

ζ e ich

der Krümmu

inprothese nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η - ι et , daß dieselbe au^ einem im v/esentlichen ig im vorderen Bereich der Augenhöhle angepaßten

System

Haltekörpe.? (2) besteht, in welchen! ein mit dem optischen versehenes Rohrstück (3% eingebettet ist, welches im hijiteren Bereich offen ist.'

^· Augsnprothese nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge k e η η ζ

5 i G h η e t , daß dieselbe im Bereich der

hinteren Öffnung zusätzlich mit einer Anliegefläche versehen ist.j

5. Augpnprothese nach einem dei* Ansprüche 2 bis k, dadurch ke k e η η ζ e i c hn eft , daß zusätzlich zu dem optischen System (^) weitere Elemente vorgesehen sind, deren Transparenz sich in Abhängigkeit der vorhandenen lichtintensität verändert.

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to ·♦

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