Очни протези: видове, характеристики на употреба и правила за грижа. Бионично око - изкуствена зрителна система
Нека уточним веднага: не говорим за пълно копие на органа на зрението, който замества сляпото око. За разлика, да речем, от протезна ръка или крак, която външно точно възпроизвежда изгубената част от тялото. „Изкуствено око“ е дизайн, състоящ се от очила, мини-камера, конвертор на видео сигнал, който е прикрепен към колана, и чип, имплантиран в ретината. Такива решения, съчетаващи живо и неживо, биология и технологии, се наричат бионични в науката.
Първият собственик на бионично око в Русия беше 59-годишен фрезов монтьор Григорий Уляновот Челябинск.
„Нашият пациент е 41-ият в света, подложен на подобна операция“, обясни AiF. Министърът на здравеопазването Вероника Скворцова. - Виждаше до 35-годишна възраст. Тогава зрението започна да се стеснява от периферията към центъра и напълно изчезна до 39-годишна възраст. Така че този интересна технологияпозволява на човек да се върне от тъмнината. Върху ретината се поставя чип, който създава дигитален образ на изображението, като чрез специален конвертор трансформира изображението, записано от видеокамерата на очилата. Това цифрово изображение се предава през запазения зрителен нерв до кората на главния мозък. Най-важното е, че мозъкът разпознава тези сигнали. Разбира се, зрението не се възстановява на 100%. Тъй като процесорът, имплантиран в ретината, има само 60 електрода (нещо като пиксели в екраните, за сравнение: съвременните смартфони имат резолюция от 500 до 2000 пиксела - бел. ред.), изображението изглежда по-примитивно. Той е черно-бял и се състои от геометрични фигури. Да кажем, че такъв пациент вижда вратата черна буква"P". Въпреки това, това е много по-добро от първата версия на устройството с разрешени 30 електрода.
Разбира се, пациентът се нуждае от продължителна рехабилитация. Той трябва да бъде научен да разбира визуалните образи. Грегъри е много оптимистично настроен. Веднага щом анализаторът беше свързан, той веднага видя петна светлина и започна да брои броя на електрическите крушки на тавана. Силно се надяваме, че мозъкът му е запазил старите визуални образи, защото пациентът е загубил зрението си още в зряла възраст. Чрез въздействие върху мозъка със специални рехабилитационни програми, можете да го принудите да „свърже“ тези символи, които сега получава с изображенията, които се съхраняват в паметта от момента, в който човекът е видял.“
Ще видят ли всички светлината?
Това е първият подобен опит у нас. Извърши операцията Директор на Научноизследователския център по офталмология на Руския национален изследователски медицински университет. Пирогова офталмолог хирург Христо 
Тахчиди. „Пациентът вече е вкъщи, чувства се добре, видя внучката си за първи път“, казва професор Х. Тахчиди. - Обучението му върви с ускорени темпове. Инженерите от САЩ, които дойдоха да свържат електрониката няколко седмици след операцията, бяха изненадани колко бързо той усвои работата на системата. Това невероятен човек, решен да спечели. И неговият оптимизъм се предава на лекарите. Има няколко програми за обучение. Сега се учи да се грижи за себе си в ежедневието - готви храна, почиства след себе си. Следващата стъпка е да овладеете най-необходимите маршрути: до магазин, аптека. След това се научете ясно да виждате границите на обекти, например пешеходна пътека. Появата на по-добра технология и следователно по-добро възстановяване на зрението е точно зад ъгъла. Спомнете си какъв бяхте Мобилни телефониПреди 10-15 години и какви са сега. Основното е, че пациентът е социално рехабилитиран. Може да се обслужва сама."
Вярно, засега можем само да се гордеем с виртуозното изпълнение. Цялата технология, както и дизайнът са вносни. Не е евтино. Само устройството струва 160 хиляди долара, а цялата технология струва 1,5 милиона долара, но има надежда скоро да се появят домашни устройства.
„Започнахме разработването на ретинален имплант заедно с First St. Petersburg State медицински университеттях. Павлова. Разбира се, ще бъде по-евтино и по-достъпно за пациентите от вносните“, успокоиха от АиФ. Главен офталмолог на Министерството на здравеопазването, директор на Научноизследователския институт по очни болести на името на. Хелмхолц Владимир Нероев.
Междувременно бионичното направление в Русия се развива активно в други области. По-специално при създаването на бионични протези за ръце и крака. Друго приложение на биониката са устройствата за възстановяване на слуха. „Първата кохлеарна имплантация беше направена в Русия преди 10 години“, казва Вероника Скворцова. - Сега ги правим над хиляда на година и сме сред първите три в света. Всички новородени бебета се подлагат на аудиологичен скрининг. Ако има определени необратими щетислух, имплантирането се извършва без опашка. Децата се развиват като чуващите, учат се да говорят нормално и не изостават в развитието си.”
Международен екип от учени от университета в Кардиф и университета в Осака успя да отгледа многопластова очна тъкан от човешки стволови клетки. Изкуственото "око" беше трансплантирано на зайци, които бяха изкуствено предизвикани да станат роговични слепи. Трансплантацията помогна за възстановяване на зрението на животните.
Честно казано, усещане, чието значение не може да бъде надценено: способността да вижда е възстановена на сляп човек. Трансплантираме бъбреци, черен дроб, бял дроб. Изгубихме бройката на трансплантираните сърца. И сега трансплантацията помогна за възстановяване на зрението на животните.
Преди това учените вече успяха да растат лабораторни условияретината и роговицата. Сега обаче те успяха да създадат повече сложна структура: Тъканта, „скроена“ от изследователи от стволови клетки, се състои от леща, роговица и конюнктива. Източниците на различни тъкани са епителните клетки на роговицата, които са се диференцирали по време на култивирането.
Авторите, ръководени от Андрю Куонток, вярват, че успешните експерименти с животни показват, че изкуствено отгледаната очна тъкан ще помогне да се справят със слепотата при хората. Значи е само въпрос на време? Но колко време ще чакат тези, които днес не виждат? Година? Десетилетия? Въпросът е и към специалисти, не само в областта на офталмологията, но и свързаната медицина, и не само медицина. Това е толкова парадоксална ситуация. Без сърце няма живот. Ако не успее, може да бъде заменен с донорски. Можеш да живееш без очи. Какво ще кажете за замяна?..
Инфографика "РГ" / Михаил Шилов / Леонид Кулешов
коментар
Михаил Коновалов, режисьор офталмологична клиника, лекар медицински науки, професор
Постиженията на нашите чуждестранни колеги са голяма крачка напред в развитието на трансплантологията. Да речем, най-често сега има нужда от трансплантация на роговица. Не винаги е възможно да се извърши навреме поради постоянен недостиг донорски органи, по-специално донорска роговица. Проблемът с трансплантацията на изкуствена леща е решен на повече от 80 процента. В бъдеще ще бъде възможно да се трансплантира леща, която има свойствата на собствената си леща: тя ще бъде еластична и ще променя кривината си в зависимост от това накъде гледа човек. Докато това се постига чрез комплекс специална система. Вече е възможно да се отглеждат отделни слоеве на ретината, които основно страдат с възрастта, с вродени аномалии. Нашите колеги съобщават за растеж на някои очни тъкани: роговица, конюнктива, леща. Това е предният сегмент на окото. И да се говори за създаване на изкуствено око е меко казано некоректно. Все още не е възможно да се отгледа от стволови клетки.
Окото е сложен орган, състоящ се от различни тъкани. Включително нервни. А в днешно време на ниво съвременна наукаи медицината е основният, нерешен проблем. Човек губи зрение поради нервни сривове. Това е водещата причина за постоянна слепота. Оптичният нерв е свързващото звено между окото (приемащо устройство), през което се предава информация зрителни пътищав мозъка. И основният проблем на трансплантацията на очи е купирането нервни влакна. Да се научим, може би с помощта на същите стволови клетки, нови технологии, да растем нервна тъканочи. Тогава ще можем радикално да помогнем на обречените на слепота.
Въз основа на исторически документи има доказателства, че очните протези са започнали да се създават още през Древен Египет. За мумиите те са направени от злато, покрити с емайл. Първата очна протеза се появява през 18 век и външен видсе различава малко от съвременния.
Създаване на протеза за виждащо око
Първо изкуствено око, който ви позволява да възприемате светлина, е създаден в Япония. Не просто стъклена протеза, но цялата системаполупроводникови елементи, тънка матрица, която проектира изображение върху изкуствена ретина и предава импулси към мозъка.
Човек получава цялото възприемане на заобикалящия свят чрез мозъка, където се получават импулси с образи чрез Светлината навлиза в изкуствената ретина, създавайки електрическо напрежение, изпраща се сигнал до мозъка и се формира цветно и триизмерно визуално изображение.
Създаването на гледача е в процес на работа. Мощността на сигнала се подобрява и увеличава, а размерът на чипа съответно намалява. Но дори и на този етап на развитие са получени резултати, които позволяват на сляп човекразличават триизмерни обекти от близко разстояние.
Очна протеза
Човек, който е загубил зрителния си орган, изпитва не само физически, но и психологическа травма. Ето защо е толкова важно протезирането да бъде направено правилно.
Съвременната медицина предлага два вида: изкуствени и пластмасови. Зъбните протези се използват при пълна загуба очна ябълка, или неговата субатрофия (значително намаляване на размера), когато се монтира много тънка пластмасова протеза, наричана още корона.
Зъбните протези се изработват от стъкло и пластмаса. Въпреки факта, че стъклените продукти са по-тежки и по-малко практични поради крехкостта на материала, те имат едно важно предимство - изглеждат по-живи. При навлажняване със сълзи се появява естествен блясък. Пластмасовите протези са по-практични. Те не се чупят, по-леки са и практически не се усещат в кухината. Но когато продължителна употребаи небрежно боравене, пластмасата се надрасква и повърхността й става матова. За поддържане на протезата в добро състояниеМожете да използвате изкуствени сълзи - капки за очи.
Протезите могат да бъдат стандартни и избрани от офталмолог или произведени според индивидуална поръчкакогато художникът възпроизвежда точно копиездраво око.
Грижи за конюнктивалната кухина и протезата
След успешното протезиране трябва да се придържате към определени правила за грижа за протезата и нейната кухина.
През първото време след операцията натискът, който изкуственото око оказва върху конюнктивата, причинява болка и дразнене. Но въпреки това трябва да се носи постоянно, така че кухината да е добре оформена.
Препоръчва се да се извади от кухината само за изплакване и освобождаване на лигавицата от натрупания секрет, за да се избегне възпаление. Докато се образува кухина, по-добре е процедурата да се извършва два пъти на ден.
След отстраняване на протезата, конюнктивата трябва да се измие сварена вода, и свободен от разтоварването. След това капнете в конюнктивалната кухина капки за очи: 2% разтвор борна киселинаили 0,25% разтвор на хлорамфеникол.
Протезата също се измива с преварена вода. След което може да се измие с 0,05% воден разтвор на хлорхексидин.
Как да премахнете и поставите протеза?
Необходимо е да извадите протезата от кухината, докато седите на маса, покрита с мека материя, за да не се счупи или надраска. Внимателно дръпнете назад долния клепач, повдигнете изкуственото око със стъклена пръчка и го издърпайте от кухината.
Протезата трябва да се постави така, че прорезът върху нея да съответства на вътрешния ъгъл горен клепач. Първо, протезата се поставя под горен клепач, след това за долната.
Изкуствена сълза
Когато се използва пластмасова протеза, конюнктивалната кухина трябва периодично да се навлажнява, тъй като се получава лошо омокряне и лигавицата изсъхва, което води до неприятни усещания, болка и усещане за пясък.
Най-добрите капки за очи за тази цел са изкуствените сълзи. Това лекарство се използва за овлажняване на мембраните на окото и е вискозна прозрачна течност.
Лекарството има защитен, омекотяващ и овлажняващ ефект. Когато микрочастици от отломки случайно попаднат в протезната кухина, триенето на протезата върху лигавицата се увеличава и причинява дискомфорт. Като използвате изкуствени сълзи за очите, можете да избегнете тези проблеми.
Вътреочни лещи (ВОЛ)
Наранявания, които водят до загуба на зрение, могат да доведат до други усложнения. Ако лещата е повредена, тя трябва да бъде отстранена. Ако състоянието на очите позволява, след лечението се имплантира ВОЛ.
При смяна на повреден с изкуствена лещаочи, цената му ще зависи от вида на лещата и производителя. Пробег при излитане ценова политикаварира от 15 000 до 84 000 рубли.
Използването на най-новите технологии с помощта на изкуствени лещи и очни протези ще позволи на хората, които са загубили зрението си, отново да почувстват радостта от живота и да правят това, което обичат. Грижете се за очите си и бъдете здрави.
В днешната ни статия:
Нова технологиянаречен бионичен, позволява на пациенти с пигментен ретинит да възстановят някои от своите зрителни полета. Това даде възможност на хората да различават предмети и дори да четат текстови заглавия, но все още не могат да се движат спокойно по улицата.
Учени от Калифорнийския университет работят за подобряване на тази технология, която позволява на специфични клетки в ретината да преобразуват светлината в електрическа активност. Изследването е публикувано в списание Neuron.
Ретината се състои от няколко слоя клетки. Първият слой съдържа фоторецептори, които откриват светлина и я преобразуват в електрически сигнали. Пигментният ретинит води до намалена функция на тези клетки.
В процес на разработка са няколко типа протези на ретината. Argus II е най-известното от тези устройства. В Съединените щати е одобрен за лечение на пигментен ретинит през 2013 г. Състои се от камера, монтирана върху рамката на очилата, която предава радиосигнали към мрежа от електроди, имплантирани в ретината. Електродите стимулират ганглиозните клетки на ретината и показват на човека какво заснема камерата.
„Това е огромен успех в лечението и нов шанс за пациентите с пигментен ретинит. От друга страна, бионичното зрение все още е далеч от естественото“, обяснява професор Е. Дж. Чичилнишки
Настоящите технологии нямат специфичност или вярност. Въпреки че по-голямата част от зрителната обработка се извършва в мозъка, част от нея се извършва от ганглийни клетки на ретината, от които има 1 до 1,5 милиона клетки във всяко око. Естественото зрение, което ни позволява да получим по-подробна информация за формата, цвета, дълбочината и движението, изисква активирането на определени клетки на ретината в точното време.
Учените съсредоточиха усилията си върху вид ганглийни клетки на ретината, наречени чадърни клетки. Тези клетки са много важни за откриване на движение, неговата посока и скорост във визуална сцена. Когато движещ се обект преминава през зрителното пространство, клетките се задействат във вълни през ретината.
Изследователите поставиха мрежа от 61 електрода в области на ретината и започнаха да я стимулират с токови импулси. Това им позволи да разграничат "чадърните" клетки, които имат различни отговори, от други ганглийни клетки на ретината. Освен това учените определиха колко стимулация е необходима за активиране на всяка клетка. След това изследователите записват импулсните реакции за просто плъзгащо се изображение - бяла ивица, преминаваща през сив фон. И накрая, те успяха да възпроизведат същите вълни на активност, които клетките-чадъри произвеждат по време на движещи се изображения.
„Необходима е много работа, преди да се разработи завършено устройство, което да осигури на незрящ човек висококачествено зрение. Ако можем да преодолеем многото технически препятствия, тогава ще можем да общуваме с нервна системана нейния роден език и да възстанови нормалната функция на очите“, добави Чичилниски.
Изкуственото зрение все повече се превръща в реалност както в науката, така и в медицината - писателите на научнофантастични романи никога не са мечтали за това. Миналото лято първите изкуствени ретини, направени от силиций, бяха имплантирани на трима слепи пациенти. И тримата претърпяха почти пълна загуба на зрението, причинена от ретинит пигментоза (RP), очно заболяване, което уврежда нощното и периферното зрение. Напуснаха болницата ден след операцията.
Изкуствената силициева ретина (ASR, от artificial silicon retina) е изобретена от основателите на Optobionics, братята Винсент и Алън Чоу. ASR е чип с диаметър 2 мм и дебелина по-малка от човешка коса. Върху силиконова пластина са поставени около 3500 микроскопични слънчеви клетки, които преобразуват светлината в електрически импулси.
Микросхема, предназначена да замени повредени фоторецептори - фоточувствителни елементиочи, който преобразува светлината в електрически сигнали в здравото око - работи от външна светлина, няма батерии или кабели. Изкуствена силиконова ретина хирургичносе имплантира под ретината на пациента, в така нареченото субретинално пространство, и генерира визуални сигнали, подобни на тези, произвеждани от биологичния фоторецепторен слой.
В действителност ASR работи с фоторецептори, които все още не са загубили способността си да функционират. „Ако чипът може да взаимодейства с тях за дълго време, тогава се движим към целта по правилния път“, уверен е Алън Чоу.
Хората, страдащи от пигментен ретинит, постепенно губят фоторецептори. Като цяло това е сборното наименование на много очни заболявания, в резултат на които се разрушава фоторецепторният слой.
Свързаната с възрастта макулна дегенерация (AMD, от свързана с възрастта макулна дегенерация), според братята Чоу, също може да бъде коригирана с помощта на изкуствена силиконова ретина. Петната по роговицата са следствие от стареенето, но точна причинавсе още не е известно. Повече от 30 милиона от населението на света страда от подобни заболявания и те често водят до нелечима слепота.
Към днешна дата ASR не е в състояние да лекува глаукома, свързана с увреждане на нервите, и не помага при диабет, който причинява белези на ретината. Изкуствената ретина е безсилна при сътресения и други мозъчни травми.
„Сега се опитваме да разберем къде да продължим“, казват братята Чоу за плановете си. „След като решите, можете да експериментирате с промяна на параметрите.“
Естествено и изкуствено зрение
Процесът на „виждане“ може да се сравни с работата на камера. В камерата светлинните лъчи преминават през набор от лещи, които фокусират изображението върху филма. В здраво око светлинните лъчи преминават през роговицата и лещата, което фокусира изображението върху ретината, която е слой от светлочувствителни елементи, облицоващи задната повърхност на окото.
Макулата е областта на ретината, която получава и обработва подробни изображения и ги изпраща до мозъка чрез оптичен нерв. Многослойното петно дава на изображенията, които виждаме, най-висока степен на разделителна способност. Ако петното е повредено, зрението се влошава. Какво да направите в този случай? Въведете ASR.
Хиляди микроскопични ASR елементи са свързани към електрод, който преобразува входящите светлинни изображения в импулси. Тези елементи стимулират работата на останалите функционални елементи на ретината и произвеждат визуални сигнали, подобни на сигналите, генерирани от здраво око. След това "изкуствените" сигнали могат да бъдат обработени и изпратени по зрителния нерв към мозъка.
При опити с животни през 80-те години братята Чоу стимулират ASR с инфрачервена светлина и записват реакцията на ретината. Но животните, за съжаление, не могат да говорят, така че не е известно какво всъщност се е случило.
По-значими резултати
Преди около три години братята събраха достатъчно количествоинформация, за да се свържете с Администрацията по храненето и лекарстваза разрешение за провеждане на клинични експерименти с хора. Трима пациенти на възраст от 45 до 75 години бяха избрани за кандидати, за дълго времестрадащи от ретинална слепота.
„Избрахме хора с най-тежки увреждания, така че ако успеят да видят поне нещо, резултатите ще бъдат най-окуражаващи“, каза Алън Чоу за експеримента. „Искахме да започнем възможно най-скоро, притеснявахме се само от твърде прибързани заключения, които биха могли да бъдат направени в резултат на експериментите.“
Създателите на изкуствената ретина подчертават, че в понастоящемтяхното устройство не може да помогне на пациентите да виждат така, както здравите хора.
„Можем да говорим за брилянтен резултат, ако плътността на елементите е достатъчна, за да могат пациентите да виждат движещи се обекти. В идеалния случай те трябва да могат да разпознават формите и очертанията на обектите“, казва Лари Бланкеншип, управляващ директор на Optobionics.
Изобретателите не се страхуват от отхвърляне на импланта. „След като изкуствената ретина бъде имплантирана, около нея има вакуум, което е доста предвидимо“, каза Чоу. Вече може да се твърди, че изкуствената силиконова ретина е монументално научно постижение, което ще помогне да се премахне завинаги заплахата от някои форми на слепота.
