Očné protézy: typy, vlastnosti použitia a pravidlá starostlivosti. Bionické oko - umelý zrakový systém
Hneď vysvetlíme: nehovoríme o úplnej kópii orgánu videnia, ktorý nahrádza slepé oko. Na rozdiel od povedzme protetickej ruky alebo nohy, ktorá navonok presne reprodukuje stratenú časť tela. „Umelé oko“ je dizajn okuliarov, minikamery, prevodníka video signálu, ktorý je pripevnený na opasok, a čipu, ktorý je implantovaný do sietnice oka. Takéto riešenia, spájajúce živé a neživé, biológiu a technológiu, sa vo vede nazývajú bionické.
59-ročný sa stal prvým majiteľom bionického oka v Rusku frézar Grigory Ulyanov z Čeľabinska.
"Náš pacient je 41. pacient na svete, ktorý podstúpil takúto operáciu," vysvetlil AiF. ministerka zdravotníctva Veronika Skvortsová. - Do veku 35 rokov videl. Potom sa vízia začala zužovať z periférie do stredu a vo veku 39 rokov úplne vybledla. Takže táto zaujímavá technológia umožňuje človeku vrátiť sa z tmy. Na sietnici je umiestnený čip, ktorý vytvára digitálny obraz obrazu transformáciou obrazu zachyteného videokamerou okuliarov cez špeciálny prevodník. Tento digitálny obraz sa prenáša cez zachovaný zrakový nerv do mozgovej kôry. Najdôležitejšie je, že mozog tieto signály rozpozná. Samozrejme, vízia nie je obnovená na 100%. Keďže v procesore je iba 60 elektród implantovaných do sietnice (pre porovnanie niečo ako pixely na obrazovkách: moderné smartfóny majú rozlíšenie 500 až 2 000 pixelov - pozn. red.), obraz pôsobí primitívnejšie. Je čiernobiely a skladá sa z geometrických tvarov. Napríklad taký pacient vidí dvere ako čierne písmeno „P“. Napriek tomu je to oveľa lepšie ako prvá verzia zariadenia s 30 elektródami, ktoré bolo dovolené vidieť.
Samozrejme, pacient potrebuje dlhú rehabilitáciu. Treba ho naučiť rozumieť vizuálnym obrazom. Gregory je veľmi optimistický. Hneď ako bol analyzátor pripojený, okamžite uvidel svetelné body a začal počítať počet žiaroviek na strope. Naozaj dúfame, že jeho mozog si zachoval staré vizuálne obrazy, pretože pacient stratil zrak už v dospelosti. Ovplyvnením mozgu špeciálnymi rehabilitačnými programami dokážete „prepojiť“ symboly, ktoré teraz prijíma, s obrázkami, ktoré sú uložené v pamäti, odkedy ich človek videl.
Prezrie každý?
Ide o prvú takúto skúsenosť u nás. Operácia bola vykonaná Riaditeľ Výskumného centra oftalmológie Ruskej národnej výskumnej lekárskej univerzity. Pirogov oftalmológ Christo 
Takhchidi. „Pacient je teraz doma, cíti sa dobre, prvýkrát videl svoju vnučku,“ hovorí profesor H. Takhchidi. „Učí sa rýchlym tempom. Inžinieri z USA, ktorí pár týždňov po operácii prišli zapájať elektroniku, boli prekvapení, ako rýchlo si obsluhu systému osvojil. Je to úžasný človek, odhodlaný vyhrať. A jeho optimizmus sa prenáša aj na lekárov. Existuje niekoľko vzdelávacích programov. Teraz sa učí obslúžiť sa v bežnom živote – variť jedlo, upratovať po sebe. Ďalším krokom je zvládnutie najpotrebnejších trás: do obchodu, lekárne. Ďalej - naučte sa jasne vidieť hranice objektov, napríklad chodník. Vznik lepšej technológie, a teda aj lepšia obnova zraku, nie je ďaleko. Spomeňte si, aké boli mobilné telefóny pred 10-15 rokmi a aké sú teraz. Ide hlavne o to, aby bol pacient sociálne rehabilitovaný. Vie sa o seba postarať."
Pravda, na virtuózny výkon môžeme byť len hrdí. Všetka technika, ako aj dizajn, sa dováža. Nie lacné. Samotné zariadenie stojí $ 160 000. A celá technológia stojí $ 1,5 milióna. Existuje však nádej, že sa čoskoro objavia domáce zariadenia.
„Vývoj sietnicového implantátu sme začali spolu s Prvou štátnou lekárskou univerzitou v Petrohrade. Pavlova. Samozrejme, bude to lacnejšie a pre pacientov dostupnejšie ako tie z dovozu,“ upokojil AiF. hlavný oftalmológ MZ, riaditeľ Výskumného ústavu očných chorôb. Helm-charr Vladimír Neroev.
Medzitým sa bionický smer v Rusku aktívne rozvíja v iných oblastiach. Najmä pri vytváraní bionických protetických rúk a nôh. Ďalšou aplikáciou bioniky sú zariadenia na obnovu sluchu. „Prvá kochleárna implantácia bola vykonaná v Rusku pred 10 rokmi,“ hovorí Veronika Skvorcovová. - Teraz ich robíme viac ako tisíc ročne a dostali sme sa do prvej trojky na svete. Všetci novorodenci podstupujú audiologický skríning. Ak existujú určité nezvratné poruchy sluchu, implantácia sa vykonáva bez čakania. Batoľatá sa vyvíjajú, podobne ako tie, ktoré počujú, učia sa normálne rozprávať a vo vývoji nezaostávajú.
Medzinárodnému tímu vedcov z Cardiff University a Osaka University sa podarilo vypestovať viacvrstvové očné tkanivo z ľudských kmeňových buniek. Umelé „oko“ bolo transplantované králikom, ktorým bola umelo vyvolaná slepota rohovky. Transplantácia pomohla zvieratám vrátiť zrak.
Úprimne povedané, senzácia, ktorej význam nemožno preceňovať: nevidiacim sa vrátila schopnosť vidieť. Transplantované obličky, pečeň, pľúca. Stratený počet transplantovaných sŕdc. A teraz transplantácia pomohla obnoviť zrak zvierat.
Už predtým sa vedcom podarilo v laboratóriu vypestovať sietnicu a rohovku. Teraz sa im však podarilo vytvoriť zložitejšiu štruktúru: Tkanivo „šité na mieru“ výskumníkom z kmeňových buniek pozostáva zo šošovky, rohovky a spojovky. Zdrojom rôznych tkanív sú bunky epitelu rohovky, ktoré sa počas kultivácie diferencovali.
Autori na čele s Andrewom Quantokom veria, že úspešné pokusy na zvieratách naznačujú, že umelo vypestované očné tkanivo pomôže vyrovnať sa so slepotou u ľudí. Takže je to len otázka času? Ale ako dlho čakať na tých, ktorí dnes nevidia? rok? Desaťročia? Otázka je aj pre špecialistov, a to nielen z oblasti oftalmológie, ale aj súvisiacej medicíny, a to nielen medicínskej. Tu je taká paradoxná situácia. Bez srdca niet života. Ak zlyhá, dá sa nahradiť darcovským. Môžete žiť bez očí. Čo tak vymeniť?
Infografika "RG" / Michail Shilov / Leonid Kuleshov
komentár
Michail Konovalov, prednosta oftalmologickej kliniky, doktor lekárskych vied, profesor
Úspechy našich zahraničných kolegov sú veľkým krokom vpred v rozvoji transplantológie. Napríklad najčastejšie teraz existuje potreba transplantácie rohovky. Nie vždy je možné vykonať ju včas pre neustály nedostatok darcovských orgánov, najmä darcovskej rohovky. Problém transplantácie umelej šošovky je vyriešený na viac ako 80 percent. V budúcnosti bude možné transplantovať šošovku, ktorá má vlastnosti vlastnej šošovky: bude elastická, bude meniť svoje zakrivenie podľa toho, kam sa človek pozerá. Zatiaľ sa to dosahuje prostredníctvom zložitého špeciálneho systému. Teraz je možné pestovať samostatné vrstvy sietnice, ktorá primárne trpí vekom, s vrodenými anomáliami. Naši kolegovia informujú o pestovaní niektorých očných tkanív: rohovky, spojovky, šošovky. Toto je predný segment oka. A hovoriť o vytvorení umelého oka, mierne povedané, je nesprávne. Vypestovať ju z kmeňových buniek zatiaľ nie je možné.
Oko je komplexný orgán pozostávajúci z rôznych tkanív. vrátane nervov. A v našej dobe, na úrovni modernej vedy a medicíny, je to hlavný, nevyriešený problém. Pri nervových zlyhaniach človek stráca zrak. Toto je hlavná príčina nezvratnej slepoty. Očný nerv je spojovací článok medzi okom (prijímacie zariadenie), ktorý prenáša informácie pozdĺž zrakových dráh do mozgu. A hlavným problémom transplantácie oka je ukotvenie nervových vlákien. Naučiť sa pestovať nervové tkanivo oka možno pomocou rovnakých kmeňových buniek, nových technológií. Potom budeme môcť radikálne pomôcť tým, ktorí sú odsúdení na slepotu.
Na základe historických dokumentov existujú dôkazy, že očné protézy sa začali vytvárať už v starovekom Egypte. Pre múmie boli vyrobené zo zlata, pokryté smaltovaným vzorom. Prvá očná protéza sa objavila v 18. storočí a vzhľadom sa od tej modernej príliš nelíšila.
Vytvorenie vidiacej očnej protézy
Prvé umelé oko, ktoré vnímalo svetlo, bolo vytvorené v Japonsku. Nielen sklenená protéza, ale celý systém polovodičových prvkov, najtenšia matrica, ktorá premieta obraz na umelú sietnicu a prenáša impulzy do mozgu.
Celé vnímanie okolitého sveta človek prijíma cez mozog, cez ktorý prichádzajú impulzy s obrazom, svetlo vstupuje do umelej sietnice, vytvára elektrické napätie, do mozgu sa dostáva signál a vytvára sa farebný a trojrozmerný vizuálny obraz.
Vytváranie vidiaceho je v procese vývoja. Sila signálu sa zlepšuje a zvyšuje a veľkosť čipu sa zodpovedajúcim spôsobom znižuje. Ale aj v tomto štádiu vývoja boli získané výsledky, ktoré umožňujú nevidomému človeku rozlíšiť trojrozmerné predmety na blízko.
očná protéza
Osoba, ktorá stratila orgán zraku, zažíva nielen fyzickú, ale aj psychickú traumu. Preto je také dôležité správne vykonávať protetiku.
Moderná medicína ponúka dva druhy umelých a plastových. Protézy sa používajú pri úplnej strate očnej gule, alebo jej subatrofii (výrazné zmenšenie veľkosti), kedy sa nasadí veľmi tenká plastová protéza, ktorá sa nazýva aj korunka.
Zubné protézy sú vyrobené zo skla a plastu. Napriek tomu, že výrobky zo skla sú pre krehkosť materiálu ťažšie a menej praktické, majú jednu dôležitú výhodu – pôsobia živšie. Po navlhčení slzou sa objaví prirodzený lesk. Plastové protézy sú praktickejšie. Nelámu sa, sú ľahšie a v dutine sa prakticky necítia. Ale pri dlhšom používaní a neopatrnom zaobchádzaní je plast pokrytý škrabancami a jeho povrch sa stáva matným. Na udržanie protézy v dobrom stave môžete použiť umelé slzy – očné kvapky.
Protézy môžu byť štandardné a sú vybrané oftalmológom alebo vyrobené na objednávku, keď umelec reprodukuje presnú kópiu zdravého oka.
Starostlivosť o spojovkovú dutinu a protézu
Po úspešnej protetike je potrebné dodržiavať určité pravidlá starostlivosti o protézu a jej dutinu.
V prvom pooperačnom období tlak vyvíjaný umelým okom na spojovku spôsobuje bolesť a podráždenie. Ale napriek tomu by sa mal nosiť neustále, aby bola dutina dobre vytvorená.
Odporúča sa vybrať ho z dutiny iba za účelom opláchnutia a uvoľnenia sliznice od nahromadeného výtoku, aby sa predišlo uchyteniu zápalu. Kým sa dutina nevytvorí, postup sa najlepšie vykonáva dvakrát denne.
Po odstránení protézy je potrebné spojivku umyť prevarenou vodou a zbaviť sa výtoku. Potom nakvapkajte do spojovkovej dutiny očné kvapky: 2% roztok kyseliny boritej alebo 0,25% roztok chloramfenikolu.
Protéza sa tiež umyje prevarenou vodou. Potom sa môže premyť 0,05 % vodným roztokom chlórhexidínu.
Ako odstrániť a vložiť protézu?
Je potrebné vybrať protézu z dutiny v sede pri stole pokrytom mäkkým materiálom, aby sa nezlomila a nepoškriabala. Jemným potiahnutím spodného viečka vypáčte umelé oko sklenenou tyčinkou a vytiahnite ho z dutiny.
Vložte protézu tak, aby zárez na nej zodpovedal vnútornému kútiku horného viečka. Najprv sa protéza vloží pod horné viečko, potom za spodné.
umelá slza
Počas používania plastovej protézy je potrebné pravidelne zvlhčovať spojivkovú dutinu, pretože dochádza k zlému zvlhčovaniu a vysychaniu sliznice, čo vedie k nepohodliu, bolesti a pocitu piesku.
Na tento účel sú najvhodnejšie očné kvapky: umelé slzy. Tento liek sa používa na zvlhčenie membrán oka a je to viskózna priehľadná kvapalina.
Droga má ochranný, zmäkčujúci a zvlhčujúci účinok. Pri náhodnom vstupe mikročastíc úlomkov do dutiny protézy sa zvyšuje trenie protézy o sliznicu a spôsobuje nepohodlie. Použitím umelých sĺz na oči sa týmto problémom môžete vyhnúť.
Vnútroočné šošovky (IOL)
Zranenia, ktoré vedú k strate zrakového orgánu, môžu viesť k ďalším komplikáciám. Ak je šošovka poškodená, musí sa odstrániť. Ak to stav oka dovoľuje, po ošetrení sa implantuje vnútroočná šošovka.
Pri výmene poškodeného oka za umelú šošovku bude jej cena závisieť od typu šošovky a výrobcu. Nábeh cenovej politiky je od 15 000 do 84 000 rubľov.
Využitie najnovších technológií pomocou umelej šošovky a očnej protézy umožní ľuďom, ktorí prišli o zrak, opäť pocítiť radosť zo života a robiť to, čo milujú. Starajte sa o svoje oči a buďte zdraví.
V našom dnešnom článku:
Nová technológia nazývaná bionická umožnila pacientom s retinitis pigmentosa obnoviť niektoré zorné polia. To umožnilo ľuďom rozlišovať predmety a dokonca čítať nadpisy textu, no stále sa nemôžu pokojne pohybovať po ulici.
Vedci z Kalifornskej univerzity pracujú na zlepšení tejto technológie, ktorá umožňuje špecifickým bunkám v sietnici premieňať svetlo na elektrickú aktivitu. Štúdia bola publikovaná v časopise Neuron.
Sietnica sa skladá z niekoľkých vrstiev buniek. Prvá vrstva obsahuje fotoreceptory, ktoré detegujú svetlo a premieňajú ho na elektrické signály. Retinitis pigmentosa má za následok zníženie funkcie týchto buniek.
Vo vývoji je niekoľko typov sietnicových protéz. Argus II je z týchto zariadení najznámejší. V Spojených štátoch bol schválený na liečbu retinitis pigmentosa v roku 2013. Pozostáva z kamery namontovanej na ráme okuliarov, ktorá prenáša rádiové signály do siete elektród implantovaných do sietnice. Elektródy stimulujú gangliové bunky sietnice a ukazujú osobe, čo kamera sníma.
„Je to obrovský úspech v liečbe a nová šanca pre pacientov s retinitis pigmentosa. Na druhej strane, bionické videnie má ešte ďaleko od prirodzeného,“ vysvetľuje profesor E.J. Chichilnisky
Súčasná technológia postráda špecifickosť alebo vernosť. Zatiaľ čo väčšina vizuálneho spracovania prebieha v mozgu, niektoré z nich vykonávajú gangliové bunky sietnice a v každom oku je 1 až 1,5 milióna buniek. Prirodzené videnie, ktoré umožňuje získať podrobnejšie informácie o tvare, farbe, hĺbke a pohybe, si vyžaduje aktiváciu určitých buniek sietnice v správnom čase.
Vedci zamerali svoje úsilie na typ gangliových buniek sietnice nazývaných „dáždnikové“ bunky. Tieto bunky sú veľmi dôležité pre detekciu pohybu, jeho smeru a rýchlosti vo vizuálnej scéne. Keď pohybujúci sa objekt prechádza vizuálnym priestorom, bunky vystrelia do vĺn cez sietnicu.
Vedci umiestnili 61-elektródovú sieť do oblastí sietnice a začali ju stimulovať prúdovými impulzmi. To im umožnilo rozlíšiť „dáždnikové“ bunky, ktoré majú rôzne reakcie, od iných gangliových buniek sietnice. Okrem toho vedci určili, koľko stimulácie je potrebné na aktiváciu každej bunky. Ďalej výskumníci zaznamenali odozvy impulzov pre jednoduchý posuvný obrázok - ide o biely pásik prechádzajúci na sivom pozadí. Nakoniec sa im podarilo reprodukovať rovnaké vlny aktivity, aké produkuje „dáždnik“ buniek počas pohyblivých obrázkov.
„Pred vývojom hotového zariadenia, ktoré by mohlo poskytnúť nevidiacim vysokokvalitné videnie, je potrebné veľa práce. Ak dokážeme prekonať množstvo technických prekážok, môžeme komunikovať s nervovým systémom v jeho rodnom jazyku a obnoviť normálnu funkciu očí,“ dodal Chichilnisky.
Umelé videnie sa stáva čoraz väčšou realitou ako vo vede, tak aj v medicíne – autori sci-fi románov o tom ani neuvažovali. Vlani v lete boli trom nevidiacim pacientom implantované prvé umelé sietnice vyrobené z kremíka. Všetci traja utrpeli takmer úplnú stratu zraku v dôsledku retinitis pigmentosa (RP), očnej choroby, ktorá poškodzuje nočné a periférne videnie. Z nemocnice ich prepustili deň po operácii.
Umelú kremíkovú sietnicu (ASR) vynašli zakladatelia Optobionics, bratia Vincent a Alan Chowovci. ASR je mikroobvod s priemerom 2 mm a hrúbkou menšou ako ľudský vlas. Asi 3500 mikroskopických solárnych článkov je umiestnených na kremíkovej doštičke, ktoré premieňajú svetlo na elektrické impulzy.
Mikroobvod určený na výmenu poškodených fotoreceptorov – svetlocitlivých prvkov oka, ktoré v zdravom oku premieňajú svetlo na elektrické signály – je napájaný vonkajším svetlom, nemá batérie ani drôty. Umelá kremíková sietnica je chirurgicky implantovaná pod sietnicu pacienta, v takzvanom subretinálnom priestore, a generuje vizuálne signály podobné tým, ktoré produkuje biologická fotoreceptorová vrstva.
V skutočnosti ASR pracuje s fotoreceptormi, ktoré ešte nestratili svoju schopnosť fungovať. „Ak s nimi dokáže mikroobvod spolupracovať na nejaký dlhý čas, potom ideme k cieľu správnou cestou,“ je si istý Alan Chow.
Ľudia trpiaci retinitis pigmentosa postupne strácajú svoje fotoreceptory. Vo všeobecnosti ide o súhrnný názov mnohých očných ochorení, v dôsledku ktorých dochádza k deštrukcii fotoreceptorovej vrstvy.
Vekom podmienený výskyt škvŕn na rohovke (VPDM, z vekom podmienenej makulárnej degenerácie) sa podľa bratov Chowovcov dá korigovať aj umelou kremíkovou sietnicou. Škvrny na rohovke sú dôsledkom starnutia organizmu, ale presná príčina zatiaľ nie je známa. Takýmito chorobami trpí viac ako 30 miliónov svetovej populácie, často vedú k nevyliečiteľnej slepote.
ASR dodnes nedokázala liečiť glaukóm spojený s poškodením nervov a nepomáha ani pri cukrovke, ktorá vedie k zjazveniu sietnice. Umelá sietnica je bezmocná pri otrasoch mozgu a iných poraneniach mozgu.
"Teraz sa snažíme zistiť, kam ísť ďalej," hovoria bratia Chowovci o svojich plánoch. "Keď sa rozhodneme, môžeme experimentovať so zmenou parametrov."
prirodzené a umelé videnie
Proces „videnia“ možno prirovnať k fungovaniu fotoaparátu. Vo fotoaparáte prechádzajú svetelné lúče súpravou šošoviek, ktoré zaostrujú obraz na film. V zdravom oku prechádzajú svetelné lúče rohovkou a šošovkou, ktorá zaostruje obraz na sietnicu, čo je vrstva svetlocitlivých prvkov lemujúcich zadnú časť oka.
Makula je oblasť sietnice, ktorá prijíma a spracováva podrobné obrázky a posiela ich do mozgu cez optický nerv. Vrstvené miesto poskytuje obrazom, ktoré vidíme, s najvyšším stupňom rozlíšenia. Miesto je poškodené - zrak sa zhoršuje. Čo robiť v tomto prípade? Zadajte ASR.
Tisíce mikroskopických prvkov ASR sú pripojené k elektróde, ktorá premieňa prichádzajúce svetelné obrazy na impulzy. Tieto prvky stimulujú prácu zostávajúcich funkčných prvkov sietnice a vytvárajú vizuálne signály podobné signálom, ktoré generuje zdravé oko. "Umelé" signály sa potom môžu spracovať a poslať do mozgu do zrakového nervu.
Pri pokusoch na zvieratách v 80. rokoch bratia Chowovci stimulovali ASR infračerveným svetlom a zaznamenávali odozvu sietnice. Ale zvieratá, žiaľ, nemôžu hovoriť, takže nie je známe, čo sa v podstate stalo.
Výraznejšie výsledky
Asi pred tromi rokmi bratia zozbierali dostatok údajov, aby mohli požiadať Úrad pre potraviny a liečivá o povolenie vykonávať klinické experimenty na ľuďoch. Ako kandidáti boli vybraní traja pacienti vo veku 45 až 75 rokov, ktorí dlhodobo trpeli slepotou sietnice.
„Vybrali sme ľudí s najvážnejšími poruchami, takže ak sa im podarí vidieť aspoň niečo, výsledky budú najviac povzbudzujúce,“ povedal o experimente Alan Chow. "Chceli sme začať čo najskôr, len sme sa obávali príliš unáhlených záverov, ktoré možno vyvodiť z experimentov."
Tvorcovia umelej sietnice zdôrazňujú, že momentálne ich prístroj nie je schopný pomôcť pacientom vidieť tak, ako zdraví ľudia.
„Môžeme hovoriť o skvelom výsledku, ak je hustota prvkov dostatočná na to, aby pacienti mohli vidieť pohybujúce sa objekty. V ideálnom prípade potrebujú rozpoznávať tvary a tvary predmetov,“ hovorí Larry Blankenship, výkonný riaditeľ Optobionics.
Vynálezcovia sa neboja odmietnutia implantátu. "Po implantácii umelej sietnice sa okolo nej vytvorí vákuum, čo je celkom predvídateľné," povedal Choe. Už teraz možno tvrdiť, že umelá kremíková sietnica je monumentálnym vedeckým úspechom, ktorý pomôže natrvalo zbaviť sa hrozby niektorých foriem slepoty.
