Szemprotézisek: típusok, felhasználási jellemzők és gondozási szabályok. Bionikus szem – mesterséges látórendszer
Rögtön elmagyarázzuk: nem a látószerv teljes másolatáról beszélünk, amely a vak szemet helyettesíti. Ellentétben mondjuk egy protézis karral vagy lábbal, amely kifelé pontosan reprodukálja az elveszett testrészt. A "mesterséges szem" szemüvegből, mini-kamerából, övre rögzített videojel-átalakítóból és a szem retinájába ültetett chipből áll. Az ilyen, élő és élettelen, biológiát és technológiát ötvöző megoldásokat a tudomány bionikusnak nevezi.
59 éves lett a bionikus szem első tulajdonosa Oroszországban Grigorij Uljanov marószerelő Cseljabinszkból.
„A mi páciensünk a 41. a világon, aki átesett ilyen műtéten” – magyarázta az AiF. Veronika Skvortsova egészségügyi miniszter. - 35 éves koráig látta. Aztán a látás a perifériáról a központba kezdett szűkülni, és 39 éves korára teljesen elhalványult. Tehát ez az érdekes technológia lehetővé teszi az ember számára, hogy visszatérjen a sötétségből. A retinára egy chipet helyeznek, amely a szemüveg videokamerája által rögzített kép speciális konverteren keresztül történő átalakításával digitális képet hoz létre a képről. Ez a digitális kép a megőrzött látóidegen keresztül az agykéregbe kerül. A legfontosabb dolog az, hogy az agy felismerje ezeket a jeleket. Természetesen a látás nem áll vissza 100%-ra. Mivel a processzorban mindössze 60 elektróda található a retinába ültetett (összehasonlításképpen valami pixel a képernyőkben: a modern okostelefonok felbontása 500-2000 pixel. – A szerk.), a kép primitívebbnek tűnik. Fekete-fehér és geometriai formákból áll. Például egy ilyen páciens az ajtót fekete „P” betűnek látja. Ennek ellenére ez sokkal jobb, mint az eszköz első verziója, amelyen 30 elektróda látható.
Természetesen a betegnek hosszú rehabilitációra van szüksége. Meg kell tanítani a vizuális képek megértésére. Gregory nagyon optimista. Amint az analizátort csatlakoztatta, azonnal meglátta a fényfoltokat, és elkezdte számolni a mennyezeten lévő izzók számát. Nagyon reméljük, hogy agya megőrizte a régi vizuális képeket, mert a beteg már felnőtt korában elvesztette látását. Ha speciális rehabilitációs programokkal befolyásolja az agyat, akkor „összekapcsolhatja” azokat a szimbólumokat, amelyeket most kap, és olyan képekkel, amelyek az ember látása óta tárolódnak a memóriában.
Mindenki átlátja?
Hazánkban ez az első ilyen tapasztalat. A műveletet végrehajtották Az Orosz Nemzeti Orvostudományi Egyetem Szemészeti Kutatóközpontjának igazgatója. Pirogov szemész Christo 
Takhchidi. „A beteg most otthon van, jól érzi magát, először látta az unokáját” – mondja H. Takhchidi professzor. „Gyors tempóban tanul. Az amerikai mérnökök, akik pár héttel a műtét után érkeztek az elektronika csatlakoztatására, meglepődtek azon, hogy milyen gyorsan sajátította el a rendszer működését. Ez egy csodálatos ember, aki elszánt a győzelemre. És optimizmusa az orvosokhoz is eljut. Számos képzési program létezik. Most megtanulja kiszolgálni magát a mindennapi életben - főzni, takarítani maga után. A következő lépés a legszükségesebb útvonalak elsajátítása: boltba, gyógyszertárba. Következő - tanulja meg tisztán látni az objektumok határait, például egy gyalogút. A jobb technológia megjelenése, és ezáltal a látás jobb helyreállítása már nincs messze. Ne feledje, milyen mobiltelefonok voltak 10-15 évvel ezelőtt, és mik azok most. A lényeg az, hogy a beteg szociálisan rehabilitálva legyen. Tud vigyázni magára."
Igaz, csak a virtuóz előadásra lehetünk büszkék. Minden technológia, valamint a design importált. Nem olcsó. A készülék önmagában 160 000 dollárba kerül, a teljes technológia pedig 1,5 millió dollárba kerül, de van remény, hogy hamarosan megjelennek a hazai készülékek is.
„Az Első Szentpétervári Állami Orvostudományi Egyetemmel közösen kezdtük meg a retina implantátum fejlesztését. Pavlova. Természetesen olcsóbb és elérhetőbb lesz a betegek számára, mint az importált” – nyugtatott meg az AiF. az Egészségügyi Minisztérium szemész főorvosa, a Szembetegségek Kutatóintézetének igazgatója. Vlagyimir Neroev kormányos.
Időközben az oroszországi bionikus irány más területeken is aktívan fejlődik. Különösen a bionikus protézis karok és lábak létrehozásakor. A bionika másik alkalmazása a hallás helyreállítására szolgáló eszközök. „Az első cochleáris beültetést 10 évvel ezelőtt végezték Oroszországban” – mondja Veronika Skvortsova. - Most évente több mint ezret készítünk belőlük, és bekerültünk a világ legjobb három közé. Minden újszülött audiológiai szűrésen esik át. Bizonyos visszafordíthatatlan halláskárosodások esetén a beültetést várakozás nélkül végezzük. A kisgyermekek fejlődnek, a hallókhoz hasonlóan megtanulnak normálisan beszélni, és nem maradnak le a fejlődésben.
A Cardiff Egyetem és az Osaka Egyetem kutatóiból álló nemzetközi csapatnak sikerült többrétegű szemszövetet növeszteni emberi őssejtekből. Mesterséges "szemet" ültettek át nyulakra, amelyeket mesterségesen idéztek elő szaruhártya-vaksággal. Az átültetés segített visszaállítani az állatok látását.
Őszintén szólva egy szenzáció, amelynek jelentőségét nem lehet túlbecsülni: a látás képessége visszakerült a vakokhoz. Vese, máj, tüdő átültetett. Elveszett az átültetett szívek száma. És most az átültetés segített helyreállítani az állatok látását.
Korábban a tudósoknak már sikerült laboratóriumban növesztniük a retinát és a szaruhártyát. Most azonban egy bonyolultabb szerkezetet sikerült létrehozniuk: a kutatók által őssejtekből „szabott” szövet a lencséből, a szaruhártyából és a kötőhártyából áll. A különböző szövetek forrásai a szaruhártya hámsejtek, amelyek a tenyésztés során differenciálódnak.
A szerzők Andrew Quantok vezetésével úgy vélik, hogy a sikeres állatkísérletek azt mutatják, hogy a mesterségesen növesztett szemszövet segít megbirkózni az ember vakságával. Szóval csak idő kérdése? De meddig várjanak azok, akik ma nem látnak? Év? Évtizedek? A kérdés a szakorvosokhoz is szól, és nem csak a szemészet, hanem a kapcsolódó orvosi, és nem csak az orvosi területre vonatkozik. Itt van egy ilyen paradox helyzet. Szív nélkül nincs élet. Ha nem sikerül, ki lehet cserélni donorra. Szemek nélkül is lehet élni. Mi a helyzet a cserével?
Infografika "RG" / Mikhail Shilov / Leonid Kuleshov
megjegyzés
Mihail Konovalov, a szemészeti klinika vezetője, az orvostudományok doktora, professzor
Külföldi kollégáink eredményei nagy előrelépést jelentenek a transzplantológia fejlődésében. Például manapság leggyakrabban szaruhártya-átültetésre van szükség. Nem mindig lehet időben elvégezni a donorszervek, különösen a donor szaruhártya folyamatos hiánya miatt. A műlencse-átültetés problémáját több mint 80 százalékban sikerült megoldani. A jövőben lehetőség lesz olyan lencsét átültetni, amely saját lencse tulajdonságaival rendelkezik: rugalmas lesz, attól függően változtatja a görbületét, hogy az ember hova néz. Eddig ezt egy összetett speciális rendszeren keresztül érik el. Most már lehetőség van a retina különálló rétegeinek növesztésére, amely elsősorban az életkorral, veleszületett rendellenességekkel szenved. Munkatársaink néhány szemszövet növekedéséről számolnak be: szaruhártya, kötőhártya, lencse. Ez a szem elülső része. A mesterséges szem létrehozásáról beszélni pedig enyhén szólva helytelen. Őssejtekből még nem lehet termeszteni.
A szem egy összetett szerv, amely különböző szövetekből áll. beleértve az idegeket. És korunkban a modern tudomány és orvostudomány szintjén ez a fő, megoldatlan probléma. Egy személy idegi kudarcokkal veszíti el a látását. Ez a visszafordíthatatlan vakság fő oka. A látóideg az összekötő kapocs a szem (vevőkészülék) között, amely a vizuális utakon továbbítja az információkat az agyba. A szemátültetés fő problémája pedig az idegrostok dokkolása. Megtanulni, hogyan lehet növeszteni a szem idegszövetét, talán ugyanazok az őssejtek, új technológiák segítségével. Akkor tudunk majd radikálisan segíteni azoknak, akik vakságra vannak ítélve.
Történelmi dokumentumok alapján bizonyíték van arra, hogy a szemprotéziseket az ókori Egyiptomban kezdték el készíteni. A múmiák számára aranyból készültek, zománcozott mintával borították. Az első szemprotézis a 18. században jelent meg, és megjelenésében nem sokban különbözött a maitól.
Látó szem protézis készítése
Az első mesterséges szemet, amely fényt érzékelt, Japánban hozták létre. Nem csak egy üvegprotézis, hanem a félvezető elemek egész rendszere, a legvékonyabb mátrix, amely képet vetít a mesterséges retinára, és impulzusokat továbbít az agyba.
Az ember az agyon keresztül kapja meg a környező világ minden érzékelését, amelyen keresztül impulzusok érkeznek képpel.A fény bejut a mesterséges retinába, elektromos feszültséget hoz létre, jel jut az agyba, és színes és háromdimenziós vizuális kép alakul ki.
A látó létrehozása folyamatban van. A jelerősség javul és nő, és ennek megfelelően csökken a chip mérete. De még ebben a fejlődési szakaszban is születtek olyan eredmények, amelyek lehetővé teszik a vak számára, hogy közelről meg tudja különböztetni a háromdimenziós tárgyakat.
szemprotézis
Az a személy, aki elvesztette a látásszervét, nemcsak fizikai, hanem pszichológiai traumát is tapasztal. Ezért nagyon fontos a protézisek megfelelő elvégzése.
A modern orvoslás kétféle mesterséges és műanyagot kínál. A protéziseket a szemgolyó teljes elvesztése, vagy szubatrófiája (jelentős méretcsökkenés) esetén alkalmazzák, amikor nagyon vékony műanyag protézis kerül felhelyezésre, amelyet koronának is neveznek.
A fogsorok üvegből és műanyagból készülnek. Annak ellenére, hogy az üvegtermékek nehezebbek és kevésbé praktikusak az anyag törékenysége miatt, van egy fontos előnyük - élénkebbnek tűnnek. Könnyel nedvesítve természetes fény jelenik meg. A műanyag fogsor praktikusabb. Nem törnek, könnyebbek és gyakorlatilag nem érezhetők az üregben. De hosszan tartó használat és hanyag kezelés esetén a műanyagot karcolások borítják, felülete matttá válik. A protézis jó állapotban tartása érdekében használhat műkönnyet - szemcseppeket.
A protézisek lehetnek szabványosak, és egy szemorvos választja ki, vagy megrendelésre készül, amikor a művész az egészséges szem pontos másolatát reprodukálja.
A kötőhártya üreg és a protézis gondozása
A sikeres protézis után bizonyos szabályokat be kell tartani a protézis és üregének gondozására vonatkozóan.
Az első posztoperatív időszakban a műszem által a kötőhártyára gyakorolt nyomás fájdalmat és irritációt okoz. Ennek ellenére folyamatosan viselni kell, hogy az üreg jól alakuljon.
Az üregből csak a nyálkahártya leöblítése és a felgyülemlett váladéktól való megszabadítása érdekében javasolt eltávolítani, a gyulladások megtapadásának elkerülése érdekében. Amíg az üreg kialakul, az eljárást a legjobb naponta kétszer elvégezni.
A protézis eltávolítása után a kötőhártyát forralt vízzel le kell mosni és meg kell szabadítani a váladéktól. Ezután cseppentsen szemcseppeket a kötőhártya üregébe: 2% -os bórsavoldatot vagy 0,25% -os kloramfenikol oldatot.
A protézist forralt vízzel is mossuk. Ezt követően 0,05%-os vizes klórhexidin oldattal mosható.
Hogyan lehet protézist eltávolítani és behelyezni?
A protézist puha anyaggal letakart asztalnál ülve ki kell venni az üregből, hogy ne törjön, karcoljon. Az alsó szemhéjat óvatosan húzva húzza le a műszemet egy üvegrúddal, és húzza ki az üregből.
Helyezze be a protézist úgy, hogy a rajta lévő bevágás megfeleljen a felső szemhéj belső sarkának. A protézist először a felső szemhéj alatt, majd az alsó mögött helyezzük be.
műkönny
A műanyag protézis használata során a kötőhártya üreget rendszeresen meg kell nedvesíteni, mivel rossz nedvesedés következik be, és a nyálkahártya kiszárad, ami kellemetlen érzést, fájdalmat és homokérzetet okoz.
Erre a célra a szemcseppek a legalkalmasabbak: műkönny. Ezt a gyógyszert a szem membránjának hidratálására használják, és viszkózus átlátszó folyadék.
A gyógyszer védő, lágyító és hidratáló hatással rendelkezik. Amikor a törmelék mikrorészecskéi véletlenül bejutnak a protézis üregébe, a protézis nyálkahártyával szembeni súrlódása megnő, és kellemetlen érzést okoz. Műkönnyek használatával elkerülheti ezeket a problémákat.
Intraokuláris lencsék (IOL)
A látásszerv elvesztéséhez vezető sérülések egyéb szövődményekhez vezethetnek. Ha a lencse sérült, el kell távolítani. Ha a szem állapota megengedi, a kezelés után IOL-t ültetnek be.
Ha a sérült szemet műlencsére cseréljük, annak ára a lencse típusától és a gyártótól függ. Az árpolitika felfutása 15 000 és 84 000 rubel között van.
A legújabb technológiák mesterséges lencse és szemprotézis alkalmazása lehetővé teszi, hogy a látásukat elvesztett emberek újra érezzék az élet örömét, és azt csinálják, amit szeretnek. Vigyázz a szemedre és légy egészséges.
Mai cikkünkben:
A bionikus nevű új technológia lehetővé tette a retinitis pigmentosa-ban szenvedő betegek számára, hogy helyreállítsák egyes látótereiket. Ez lehetővé tette az emberek számára, hogy megkülönböztessék a tárgyakat, és még a szöveg fejléceit is elolvassák, de továbbra sem tudnak nyugodtan mozogni az utcán.
A Kaliforniai Egyetem tudósai azon dolgoznak, hogy javítsák ezt a technológiát, amely lehetővé teszi, hogy a retina bizonyos sejtjei a fényt elektromos tevékenységgé alakítsák. A tanulmány a Neuron folyóiratban jelent meg.
A retina több sejtrétegből áll. Az első réteg fotoreceptorokat tartalmaz, amelyek érzékelik a fényt és átalakítják azt elektromos jelekké. A retinitis pigmentosa e sejtek működésének csökkenését eredményezi.
Többféle retinaprotézis fejlesztés alatt áll. Ezek közül az eszközök közül az Argus II a legismertebb. Az Egyesült Államokban 2013-ban engedélyezték a retinitis pigmentosa kezelésére. A szemüvegkeretre szerelt kamerából áll, amely rádiójeleket továbbít a retinába ültetett elektródák hálózatába. Az elektródák stimulálják a retina ganglion sejtjeit, és megmutatják a személynek, hogy mit fényképez a fényképezőgép.
„Ez óriási siker a kezelésben, és új lehetőség a retinitis pigmentosa-ban szenvedő betegek számára. Másrészt a bionikus látás még mindig távol áll a természetestől” – magyarázza E.J. Chichilnisky
A jelenlegi technológiából hiányzik a specifikusság és a hűség. Míg a legtöbb vizuális feldolgozás az agyban zajlik, egy részét a retina ganglionsejtek végzik, és mindkét szemben 1-1,5 millió sejt található. A természetes látás, amely lehetővé teszi, hogy részletesebb információkat kapjon az alakról, a színről, a mélységről és a mozgásról, megköveteli bizonyos retinasejtek megfelelő időben történő aktiválását.
A tudósok erőfeszítéseiket a retina ganglionsejtek egy típusára, az úgynevezett „esernyősejtekre” összpontosították. Ezek a sejtek nagyon fontosak a mozgás, annak irányának és sebességének észleléséhez egy vizuális jelenetben. Amikor egy mozgó tárgy áthalad a vizuális téren, a sejtek hullámokká tüzelnek át a retinán.
A kutatók egy 61 elektródából álló hálózatot helyeztek el a retina területein, és áramimpulzusokkal kezdték stimulálni azt. Ez lehetővé tette számukra, hogy megkülönböztessék az „ernyő” sejteket, amelyek eltérő válaszreakciókkal rendelkeznek, a többi retina ganglion sejttől. Ezenkívül a tudósok meghatározták, hogy mennyi stimulációra van szükség az egyes sejtek aktiválásához. Ezután a kutatók egy egyszerű csúszó képhez rögzítették az impulzusok válaszait - ez egy szürke háttéren áthaladó fehér csík. Végül ugyanazokat az aktivitáshullámokat tudták reprodukálni, amelyeket a sejtek "ernyője" produkál a mozgóképek során.
„Sok munkára van szükség egy olyan kész eszköz kifejlesztése előtt, amely kiváló minőségű látást biztosít a vak számára. Ha le tudjuk küzdeni a sok technikai akadályt, akkor anyanyelvén kommunikálhatunk az idegrendszerrel, és helyreállíthatjuk a normális szemműködést” – tette hozzá Chichilnisky.
A mesterséges látásmód egyre inkább valósággá válik a tudományban és az orvostudományban egyaránt – a tudományos-fantasztikus regények írói nem is gondoltak rá. Tavaly nyáron három vak betegbe ültették be az első szilíciumból készült mesterséges retinát. Mindhárman szinte teljes látásvesztést szenvedtek a retinitis pigmentosa (RP) miatt, amely egy olyan szembetegség, amely károsítja az éjszakai és a perifériás látást. A műtétet követő napon hazaengedték őket a kórházból.
A mesterséges szilícium retinát (ASR) az Optobionics alapítói, Vincent és Alan Chow fivérek találták fel. Az ASR egy 2 mm átmérőjű és egy emberi hajszálnál kisebb vastagságú mikroáramkör. Körülbelül 3500 mikroszkopikus napelemet helyeznek el egy szilícium lapkán, amelyek a fényt elektromos impulzusokká alakítják.
A sérült fotoreceptorok - a szem fényérzékeny elemei, amelyek egészséges szemben a fényt elektromos jelekké alakítják - pótlására hivatott mikroáramkört külső fény táplálja, nincs benne sem elem, sem vezeték. A mesterséges szilícium retinát műtéti úton ültetik be a páciens retinája alá, az úgynevezett szubretinális térbe, és a biológiai fotoreceptor réteg által termelthez hasonló vizuális jeleket generál.
Valójában az ASR olyan fotoreceptorokkal működik, amelyek még nem veszítették el működési képességüket. "Ha a mikroáramkör hosszú ideig kölcsönhatásba léphet velük, akkor jó úton haladunk a cél felé" - biztos Alan Chow.
A pigmentos retinitisben szenvedők fokozatosan elveszítik fotoreceptoraikat. Általában sok szembetegségnek ez a gyűjtőneve, aminek következtében a fotoreceptor réteg elpusztul.
Az életkorral összefüggő foltok megjelenése a szaruhártyán (AMD, időskori makuladegenerációból) a Chow testvérek szerint mesterséges szilícium retinával is korrigálható. A szaruhártya foltok a szervezet öregedésének következményei, de a pontos ok még nem ismert. A világ lakosságának több mint 30 millióan szenvednek ilyen betegségektől, amelyek gyakran gyógyíthatatlan vaksághoz vezetnek.
A mai napig az ASR nem volt képes kezelni az idegkárosodással járó glaukómát, és nem segít a cukorbetegségben, ami a retina hegesedéséhez vezet. A mesterséges retina tehetetlen az agyrázkódásban és más agysérülésekben.
„Most megpróbáljuk kitalálni, merre tovább” – beszélnek a Chow testvérek terveikről. "Amint el tudjuk dönteni, kísérletezhetünk a paraméterek megváltoztatásával."
természetes és mesterséges látás
A „látás” folyamata a kamera működéséhez hasonlítható. A fényképezőgépben a fénysugarak olyan lencséken haladnak át, amelyek a képet a filmre fókuszálják. Egészséges szem esetén a fénysugarak a szaruhártya és a lencsén áthaladnak, ami a képet a retinára fókuszálja, amely a szem hátsó részét bélelő fényérzékeny elemek rétege.
A makula a retina egy olyan területe, amely részletes képeket fogad és dolgoz fel, és a látóidegen keresztül az agyba küldi. A réteges folt biztosítja az általunk látott képeket a legnagyobb felbontással. A folt sérült - a látás romlik. Mi a teendő ebben az esetben? Írja be az ASR-t.
Mikroszkopikus ASR-elemek ezrei csatlakoznak egy elektródához, amely a bejövő fényképeket impulzusokká alakítja. Ezek az elemek serkentik a retina fennmaradó funkcionális elemeinek munkáját, és az egészséges szemhez hasonló vizuális jeleket bocsátanak ki. A "mesterséges" jelek ezután feldolgozhatók, és a látóidegben továbbíthatók az agyba.
Az 1980-as években végzett állatkísérletekben a Chow testvérek infravörös fénnyel stimulálták az ASR-t, és rögzítették a retina reakcióját. De az állatok sajnos nem tudnak beszélni, így nem tudni, hogy lényegében mi történt.
Jelentősebb eredmények
Körülbelül három évvel ezelőtt a testvérek elegendő adatot gyűjtöttek össze ahhoz, hogy az Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatóságtól engedélyt kérjenek embereken végzett klinikai kísérletek elvégzésére. Három, 45 és 75 év közötti, hosszú ideig retinavakságban szenvedő beteget választottak ki jelöltként.
„A legsúlyosabb fogyatékossággal élő embereket választottuk ki, így ha sikerül legalább valamit látniuk, az eredmények a legbiztatóbbak lesznek” – mondta Alan Chow a kísérletről. "Mihamarabb akartuk kezdeni, csak a kísérletekből levonható túl elhamarkodott következtetések miatt aggódtunk."
A mesterséges retina megalkotói hangsúlyozzák, hogy készülékük jelenleg nem képes arra, hogy a betegek úgy lássanak, ahogy az egészségesek.
„Briliáns eredményről akkor beszélhetünk, ha az elemek sűrűsége elegendő ahhoz, hogy a páciensek láthassák a mozgó tárgyakat. Ideális esetben fel kell ismerniük a tárgyak alakját” – mondja Larry Blankenship, az Optobionics ügyvezető igazgatója.
A feltalálók nem félnek az implantátum kilökődésétől. "A mesterséges retina beültetése után vákuum képződik körülötte, ami meglehetősen kiszámítható" - mondta Choe. Már most is vitatható, hogy a mesterséges szilícium retina egy monumentális tudományos eredmény, amely segít véglegesen megszabadulni a vakság bizonyos formáinak fenyegetettségétől.
