Prednáška o umelom oku. Očné protézy: typy, vlastnosti aplikácie a pravidlá starostlivosti

2147 16.03.2019 4 minúty

Inštalácia očnej protézy je jediný spôsob, ako dostať pacientov späť do normálneho života. Stupeň účinnosti protetiky závisí od správneho výberu produktu - čím vyšší je stupeň jeho súladu s prirodzeným ľudským okom, tým lepšia bude rehabilitácia. Zdravotnícke pomôcky môžu byť štandardné alebo prispôsobené, Osobitná pozornosť v klinickej praxi sa venuje problematike ich bezpečnosti. Kvalitné zubné protézy sú vždy dodávané s certifikátmi zhody, ktoré si môžete vyžiadať od predajcu pri nákupe.

Kedy je potrebná protetika

Očné protézy riešia nielen estetické a psychické problémy pacient... Ak osoba, ktorá prišla o oko, nenosí náhradu, časom sa spojovková dutina zmenší a mihalnice sa začnú stáčať dovnútra, čo spôsobí veľa nepríjemností a stane sa hlavný dôvod rozvoj.

Očná protetika rieši dôležité estetické, fyziologické a psychické problémy.

U detí zohráva obzvlášť dôležitú úlohu protetika – prítomnosť očnej náhrady v spojovkovej dutine stimuluje rast očnicových kostí. Ak sa nevykonáva protetika, kosti rastú pomaly a vzniká asymetria tváre. V prípade potreby lekári pred protetikou vykonajú plastiku viečok, korekciu spojovkovej dutiny, vytvoria muskuloskeletálny pahýľ, vykonajú evisceráciu alebo evisceroenukleáciu s implantáciou.

Protetika sa spravidla predpisuje v prípade čiastočného alebo úplného odstránenia očnej gule v dôsledku nasledujúcich chorôb:

Názory

S prihliadnutím na použitú technológiu výroby sú konštrukcie oka rozdelené na individuálne a štandardné. Všetky produkty sú vyrábané ručne v špecializovaných laboratóriách - boli urobené pokusy o automatizáciu procesov ich výroby, ale nepriniesli požadovaný výsledok.

Všetky produkty pre protetiku sú vyrábané výhradne ručne.

Štandardné produkty sú univerzálne a nezohľadňujú sa zvláštnosti očnej dutiny konkrétneho pacienta. Jednotlivé sa vyrábajú na objednávku, berúc do úvahy štrukturálne vlastnosti spojivkovej dutiny konkrétneho pacienta, farbu, reliéfne charakteristiky skléry a dúhovky zdravého oka.

Pokiaľ ide o veľkosť, protézy sú:

Strana nosenia:

• vľavo;
• práva.

Podľa formulára:

• elipsa;

Pri klasifikácii produktov sa berú do úvahy také vlastnosti, ako je prispôsobenie dúhovky, farby skléry a dúhovky a materiál výroby. Plasty sú dnes viac žiadané ako sklo, pretože sú odolnejšie, bezpečnejšie a nerozbijú sa. Taktiež existujú tenkostenné prípravky používané pri tvorbe očnej dutiny a na kozmetické maskovanie očnej chyby tŕňom, hrubostenné, dvojstenné - používajú sa napr. úplná absencia vlastné oko.

Zubné protézy pre deti a dospelých nie sú rozdelené - výber produktov sa vykonáva podľa veľkosti.

Starostlivosť o zubnú protézu

Pred vykonaním operácií zavádzania a vyberania očnej protézy si dôkladne umyte ruky, pripravte sa očné kvapky, obrúsky, prísavka. Posaďte sa pri stole pokrytom mäkkou handričkou a postavte pred seba zrkadlo.

Odstránenie protézy

Postup na odstránenie protézy je nasledujúci:

Ako nainštalovať

Ako si vložiť protézu svojpomocne? Postupujte nasledovne:

Ako čistiť

Oči sa umyjú teplá voda s mydlom - nemožno použiť alkohol. Pooperačný produkt sa nesmie odstrániť. Dbajte na prísne dodržiavanie pravidiel osobnej hygieny, pri umývaní majte zatvorené oči.

Ak protéza dlho nachádza v očnej dutine, začína dráždiť spojovku.

Ako často je potrebné čistenie

Čistenie sa zvyčajne vykonáva raz za dva týždne. Podrobnosti si overte u svojho lekára.

Čistenie očnej protézy

Podmienky výmeny a skladovanie

Dospelí pacienti nosia protézu 8-10 mesiacov a potom ju nahradia novou. Toto sa musí urobiť, pretože povrch výrobku sa v dôsledku neustáleho nosenia stáva drsným, objavujú sa na ňom drážky a malé škrupiny, ktoré traumatizujú sliznicu očí.

Požadované vlastnosti na skladovanie zubnej protézy

Plánovaná výmena plastových výrobkov sa vykonáva raz za dva roky, sklo - ročne.

Musíte neustále nosiť protézu. Ak si ho na noc vyzliekate, nedávajte ho do vody ani dezinfekčného roztoku – umyte ho teplá voda a mydlo, položte na handričku.

Video

závery

Očná protetika umožňuje pacientovi, ktorý prišiel o oko, vrátiť sa do normálneho života. Ako dospelý, tak aj v detstvo nosenie zubných protéz je povinné. Plánovaná výmena sa vykonáva 1-2 krát ročne (sklenené predmety je potrebné meniť častejšie).

Oftalmológovia sa uchyľujú k protetike iba v pokročilých prípadoch, keď nikto iný nie je schopný obnoviť očnú buľvu. Dovtedy možno použiť rôzne oftalmologické techniky na zachovanie oka, a to aj s prihliadnutím na stratu jeho hlavnej funkcie.

Je to periférna časť vizuálneho analyzátora; obsahuje fotoreceptorové bunky, ktoré zabezpečujú vnímanie a transformáciu elektromagnetická radiácia viditeľnú časť spektra do elektrických impulzov, a tiež ich poskytuje primárne spracovanie... Anatomicky je sietnica tenká škrupina, priliehajúca po celej dĺžke zvnútra k sklovca, a zvonku - do choroidu očnej gule. V ňom sa rozlišujú dve časti rôznych veľkostí: vizuálna časť - najväčšia, siahajúca k samotnému ciliárnemu telu, a predná - neobsahujúca fotosenzitívne bunky - slepá časť, v ktorej sú zase ciliárne a dúhovkové časti. sietnica je izolovaná od častí cievovky. Zraková časť sietnice má heterogénnu vrstvenú štruktúru, prístupnú na štúdium len na mikroskopickej úrovni a pozostáva z 10 vrstiev zasahujúcich hlboko do očnej gule: pigment, neuroepitel, vonkajšia hraničná membrána, vonkajšia zrnitá vrstva, vonkajší plexus viditeľnej vrstvy, vnútorná zrnitá vrstva, vnútorný plexus optickej vrstvy, multipolárne nervové bunky, vrstva vlákien zrakového nervu, vnútorná hraničná membrána.

Sietnica oka dospelého človeka má veľkosť 22 mm a pokrýva asi 72 % vnútorného povrchu očnej gule. Fotografia sietnice je na obrázku 1. Pigmentová vrstva sietnice (najkrajšia) je tesnejšie spojená s cievovkou ako so zvyškom sietnice. V strede sietnice na zadnej ploche sa nachádza hlavica zrakového nervu, ktorá sa niekedy nazýva „slepá škvrna“ kvôli absencii fotoreceptorov v tejto časti. Vyzerá ako týčiaci sa bledý oválny priestor s veľkosťou asi 3 mm². Tu dochádza k tvorbe zrakového nervu z axónov nervových buniek sietnice. V centrálnej časti disku je priehlbina, cez ktorú prechádzajú cievy, ktoré sa podieľajú na prekrvení sietnice.

Laterálne od hlavy zrakového nervu, približne 3 mm, je makula, v strede ktorej je priehlbina, fovea, ktorá je oblasťou sietnice najcitlivejšou na svetlo a je zodpovedná za jasné centrálne videnie. Táto oblasť sietnice (fovea) obsahuje iba čapíky. Ľudia a iné primáty majú jednu centrálnu foveu v každom oku, na rozdiel od niektorých druhov vtákov, ako sú jastraby, ktoré majú dve, a psy a mačky, ktoré majú namiesto fovey v centrálnej časti sietnice pruh. , takzvaný vizuálny pruh. Centrálna časť sietnice je reprezentovaná jamkou a oblasťou v okruhu 6 mm od nej, za ktorou nasleduje periférna časť, kde pri postupe dopredu klesá počet tyčiniek a čapíkov. Vnútorná škrupina končí zúbkovaným okrajom, ktorý nemá žiadne fotocitlivé prvky. Po celej dĺžke nie je hrúbka sietnice rovnaká a v najhrubšej časti, na okraji terča zrakového nervu, nie je väčšia ako 0,5 mm; minimálna hrúbka sa pozoruje v oblasti makulárnej jamky.

2) Mikroskopická štruktúra sietnice

Sietnica má tri radiálne vrstvy nervových buniek a dve vrstvy synapsií. Ako vedľajším produktom V evolúcii ležia gangliové neuróny v samotných hĺbkach sietnice, zatiaľ čo fotosenzitívne bunky (tyčinka a čapík) sú najďalej od stredu, to znamená, že sietnica oka je takzvaný obrátený orgán. Vďaka tejto polohe musí svetlo predtým, ako dopadne na svetlocitlivé prvky a spôsobí fyziologický proces fototransdukcie, preniknúť cez všetky vrstvy sietnice. Nemôže však prejsť cez epitel alebo cievovku, ktoré sú nepriehľadné. Leukocyty prechádzajúce cez kapiláry umiestnené pred fotoreceptormi môžu byť pri pohľade na modré svetlo vnímané ako malé jasné pohyblivé bodky. Tento jav je známy ako fenomén entopického modrého poľa (alebo Shearerov fenomén). Okrem fotoreceptorových a gangliových neurónov sietnica obsahuje aj bipolárne nervové bunky, ktoré sa nachádzajú medzi prvou a druhou a vytvárajú medzi nimi kontakty, ako aj horizontálne a amakrinné bunky, ktoré vytvárajú horizontálne spojenia v sietnici. Medzi vrstvou gangliových buniek a vrstvou tyčiniek a čapíkov sú dve vrstvy plexu nervových vlákien s mnohými synaptickými kontaktmi. Ide o vonkajšiu plexiformnú (plexiformnú) vrstvu a vnútornú plexiformnú vrstvu. V prvom sa vytvárajú kontakty medzi tyčinkami a čapíkmi pomocou vertikálne orientovaných bipolárnych buniek, v druhom sa signál prepína z bipolárnych na gangliové neuróny, ako aj na amakrinné bunky vo vertikálnom a horizontálnom smere.

Vonkajšia jadrová vrstva sietnice teda obsahuje telá fotosenzorických buniek, vnútorná jadrová vrstva obsahuje telá bipolárnych, horizontálnych a amakrinných buniek a gangliová vrstva obsahuje gangliové bunky, ako aj malý počet vytesnených amakrinných buniek. Všetky vrstvy sietnice sú preniknuté Müllerovými radiálnymi gliovými bunkami.

Vonkajšia hraničná membrána je vytvorená zo synaptických komplexov umiestnených medzi fotoreceptorom a vonkajšími gangliovými vrstvami. Vrstva nervových vlákien je vytvorená z axónov gangliových buniek. Vnútorná hraničná membrána je tvorená bazálnymi membránami Müllerových buniek, ako aj zakončeniami ich procesov. Zbavené Schwannových puzdier sa axóny gangliových buniek, dosahujúce vnútornú hranicu sietnice, otáčajú v pravom uhle a smerujú k miestu tvorby zrakového nervu. Každá ľudská sietnica obsahuje asi 6-7 miliónov čapíkov a 110-125 miliónov tyčiniek. Tieto svetlocitlivé bunky sú rozmiestnené nerovnomerne. Centrálna časť sietnice obsahuje viac čapíkov, periférna časť obsahuje viac tyčiniek. V centrálnej časti slnečnej škvrny, v oblasti fossa, sú kužele minimálnej veľkosti a sú mozaikovo usporiadané vo forme kompaktných šesťuholníkových štruktúr.

Pozrime sa podrobnejšie na štruktúru sietnice. Pigmentová vrstva epitelových buniek prilieha k cievnatke pozdĺž celého jej vnútorného povrchu. Pred pigmentovou vrstvou, ktorá k nej prilieha, leží najvnútornejšia z očných membrán - sietnica alebo sietnica. Plní hlavnú funkciu oka – vníma obraz vonkajšieho sveta tvorený optikou oka, premieňa ho na nervové vzruchy a smeruje do mozgu. Štruktúra sietnice je mimoriadne zložitá. Zvyčajne je v nej desať vrstiev. Obrázok 2a zobrazuje diagram priečneho rezu sietnicou a obrázok 2b zobrazuje zväčšený fragment sietnice zobrazujúci relatívnu polohu hlavných typov buniek. Vo vonkajšej vrstve 1 , priamo priliehajúce k cievnatke, sú bunky zafarbené čiernym pigmentom. Potom sú tu hlavné prvky vizuálneho vnímania. 2 vzhľadovo nazývané tyčinky a kužele. Vrstvy 3 – 5 zodpovedajú nervovým vláknam vhodným pre tyčinky a čapíky. Za týmito vrstvami sú takzvané zrnité vrstvy, tiež spojené nervovými vláknami. Vrstva 8 - sú to gangliové bunky, z ktorých každá je spojená s nervovými vláknami umiestnenými vo vrstve 9 ... Vrstva 10 - vnútorný ohraničujúci plášť. Každé nervové vlákno končí buď kužeľom alebo skupinou tyčiniek. Druhá vrstva slúži ako svetlocitlivá vrstva, kde sú umiestnené tyčinky a kužele. Celkový počet tyčiniek a čapíkov v sietnici jedného oka dosahuje asi 140 miliónov, z toho asi 7 miliónov čapíkov.

Rozloženie tyčiniek a čapíkov na sietnici nie je rovnomerné. V mieste sietnice, cez ktorú prechádza zraková línia oka, sú len čapíky. Táto oblasť sietnice, trochu prehĺbená, s priemerom asi 0,4 mm, čo zodpovedá uhlu 1,2 °, sa nazýva fovea centralis (lat.) - skrátene foveola alebo fovea. V centrálnej jamke sú len kužele, ich počet tu dosahuje 4-5 tisíc. Foveola sa nachádza v strede horizontálne umiestnenej oválnej oblasti sietnice s rozmermi 1,4 až 2 mm (čo zodpovedá uhlovej veľkosti 5-7 °), známe ako žlté škvrny alebo makula (macula - lat. "škvrna"), Táto škvrna obsahuje pigment, ktorý jej dodáva príslušnú farbu a okrem čípkov už existujú tyčinky, ale počet čapíkov tu výrazne prevyšuje počet tyče.

Makulárna škvrna (podľa novej klasifikácie - "škvrna sietnice") a najmä jej prehĺbenie - fovea, sú oblasťou najčistejšieho videnia. Táto oblasť poskytuje vysokú zrakovú ostrosť: tu samostatné vlákno odchádza z každého kužeľa do zrakového nervu; v periférnej časti sietnice je jedno zrakové vlákno spojené s množstvom prvkov (kuželov a tyčiniek).

V sietnici je oblasť úplne bez tyčiniek a čapíkov, a preto necitlivá na svetlo. Toto je miesto v sietnici, kde kmeň optického nervu vedúci do mozgu opúšťa oko. Táto okrúhla časť sietnice v spodnej časti oka s priemerom asi 1,5 mm sa nazýva optický disk. Podľa toho možno v zornom poli nájsť mŕtvy bod.

2a) Čípky a tyčinky sa líšia svojimi funkciami: tyčinky sú citlivejšie na svetlo, ale nerozlišujú farby, čapíky sú farebne rozlišujúce, ale menej citlivé na svetlo. Farebné predmety pri slabom osvetlení, keď sa celý vizuálny proces vykonáva pomocou tyčiniek, sa líšia iba jasom, zatiaľ čo farba predmetov za týchto podmienok nie je cítiť. V tyčinkách sa nachádza špeciálna látka, ktorá sa vplyvom svetla rozkladá – vizuálna fialová, čiže rodopsín. Kužele obsahujú vizuálny pigment nazývaný jodopsín. Rozklad zrakového fialového a zrakového pigmentu pod vplyvom svetla je fotochemická reakcia, v dôsledku ktorej sa v nervových vláknach objavuje rozdiel elektrického potenciálu. Svetelná stimulácia vo forme nervových impulzov sa prenáša z oka do mozgu, kde ju vnímame vo forme svetla.

2 b) V poslednej vrstve sietnice, priliehajúcej k cievnatke, je čierny pigment vo forme jednotlivých zŕn. Existencia pigmentu má veľký význam pre adaptáciu oka na prácu pri rôznych úrovniach osvetlenia, ako aj pre zníženie rozptylu svetla v oku.

3) Veľká Británia vytvorila umelé oko a implantovali ho do ľudského tela. Pred operáciou bol úplne slepý, ale teraz sa dokáže samostatne pohybovať a rozlišovať medzi jednoduchými predmetmi. Malá kovová platnička so 60 elektródami je umiestnená na sietnici v zadnej časti oka. Miniatúrna videokamera namontovaná na špeciálnych okuliaroch nasmeruje obraz na prevodník, prenáša signály na elektródy, ktoré sú zase spojené s optickým nervom, ktorý prenáša vizuálne informácie vo forme elektrických impulzov do mozgu. Pacienti musia mať na opasku malé zariadenie na napájanie fotoaparátu a spracovanie obrázkov. Systém neobnovuje prirodzené videnie, ale umožňuje vám vidieť, aj keď vo veľmi nízkom rozlíšení. Celý systém teda obsahuje implantát a externý videovysielač integrovaný do rámu okuliarov. Systém prevádza vizuálne obrazy na interpretovateľné stimulačné signály. Nervové bunky sú potom stimulované podľa signálu prijatého bezdrôtovo. Bunky sú stimulované pomocou špeciálnych trojrozmerných elektród umiestnených na sietnici a tvarovaných ako drobné čapíky. V tomto prípade sú elektródy umiestnené, ako vyplýva z obrázku, pred sietnicou, to znamená, že sú v kontakte s vnútorným obmedzujúcim puzdrom sietnice, za ktorým sa nachádzajú nervové vlákna, nervové bunky sú priamo stimulovaný elektródou sa signál posiela do zrakového nervu a potom do mozgu.

Z tohto príkladu vyplýva, že elektródy môžu byť umiestnené pred sietnicou, v kontakte s vnútorným obmedzujúcim puzdrom sietnice, za ktorým sa nachádzajú nervové vlákna. Ďalšou možnou teoretickou metódou implantácie elektródy, ale bezdôvodne komplikovanejšou, je jej umiestnenie vedľa vrstvy prvkov zrakového vnímania - kužeľov a tyčiniek (na vnútornej strane), pretože nervové vlákna sa nachádzajú vedľa tejto vrstvy na vnútornej strane (vrstvy 3-5 na obr. .2a), ktoré môžu byť stimulované elektródou, prenášajú signál do zrakového nervu, pričom prenášajú vizuálnu informáciu vo forme elektrických impulzov do mozgu.

4) Makulárna degenerácia- ochorenie, pri ktorom je postihnutá sietnica oka a je narušené centrálne videnie. Makulárna degenerácia je založená na vaskulárnej patológii a ischémii (podvýžive) centrálnej zóny sietnice, ktorá je zodpovedná za centrálne videnie. Makulárna degenerácia je dvoch typov - suchá a mokrá. Väčšina pacientov (asi 90 %) trpí suchou formou tohto ochorenia, pri ktorej sa vytvára a hromadí žltkastý plak, ktorý má následne škodlivý vplyv na fotoreceptory v makule sietnice. Suchá makulárna degenerácia sa vyvíja najskôr len na jednom oku. Oveľa nebezpečnejšia je vlhká AMD, pri ktorej začínajú rásť nové cievy za sietnicou v smere k makuly. Vlhká makulárna degenerácia postupuje oveľa rýchlejšie ako suchá makulárna degenerácia a takmer vždy sa prejavuje u tých ľudí, ktorí už suchou makulárnou degeneráciou trpia.

Pigmentová dystrofia sa týka periférnych retinálnych dystrofií a je dedičná. Ide o najčastejšiu dedičnú poruchu sietnice. Pri tomto type dystrofie sú poškodené bunky sietnice. Najprv trpia prúty, postupne sa do procesu zapájajú šišky. Postihnuté sú obe oči. Prvou sťažnosťou pacientov je porušenie videnia za šera (nočná slepota). Pacienti sa zle orientujú za súmraku a pri slabom osvetlení. V budúcnosti sa zorné pole postupne zužuje. Choroba môže začať v detstve, ale niekedy sa prvé príznaky objavia až v druhej polovici života. Na fundus už niekoľko rokov, po nástupe sťažností, môže byť normálny obraz. Potom sa objavia pigmentové usadeniny tmavohnedá... Tieto usadeniny sa niekedy označujú ako „kostné telieska“. Postupne sa zvyšuje počet "kostných teliesok", ich veľkosť sa zvyšuje, ohniská sa spájajú a šíria pozdĺž sietnice a približujú sa k stredu očného pozadia. Ako proces postupuje, zorné polia sa čoraz viac zužujú, videnie za šera sa zhoršuje. Cievy sa postupne zužujú, optický disk bledne a dochádza k atrofii zrakového nervu. Môže sa vyvinúť katarakta, odlúčenie sietnice. Zrak sa postupne znižuje a do veku 40-60 rokov dochádza k slepote.

Tapetoretinálne dystrofie(synonymum: tapetoretinálne degenerácie, tapetoretinálne abiotrofie) - dedičné choroby sietnica, spoločný znakčo je patologická zmena jeho pigmentového epitelu. Tapetoretinálne dystrofie sú charakterizované progresívnym poklesom zrakových funkcií až po slepotu. Pri tomto ochorení (tapetoretinálna degenerácia, tapetoretinálna abiotrofia) bývajú postihnuté obe oči. Prvým príznakom retinálnej dystrofie je zhoršené videnie v šere (hemeralopia), neskôr sa objavujú defekty zorného poľa, znižuje sa zraková ostrosť, mení sa fundus.

5) Význam umelého oka spočíva v tom, že informácie sa zisťujú pomocou miniatúrnej videokamery, potom sa obrázky posielajú do prevodníka, prenášajú sa na elektródy, ktoré sú zase spojené s optickým nervom, ktorý prenáša vizuálne informácie vo forme elektrické impulzy do mozgu. V zásade nie je potrebné umiestniť elektródu do sietnice. Len je to možno najpohodlnejší spôsob. Vo všeobecnosti je hlavná vec, že ​​elektróda je umiestnená vedľa zrakového nervu, pretože je to optický nerv, ktorý prenáša vizuálne informácie do mozgu. Elektródu môžete umiestniť kdekoľvek v blízkosti zrakového nervu, alebo ju môžete umiestniť aj do zrakového traktu, v mozgu, elektródu môžete umiestniť blízko laterálneho genikulárneho tela (hoci v tomto prípade sa do očného nervu dostane len polovica obrazu). zraková kôra, ak používate jednu elektródu, pretože (v mozgu sú dve vonkajšie genikulárne telá, ale tento problém sa dá vyriešiť použitím dvoch elektród). Je tiež možné umiestniť elektródu na sluchový nerv(ale to sa nezaobíde bez chirurgického zásahu do mozgu).

6) a) V prípade poškodenia zrakového nervu sa zraková informácia nebude môcť plne a možno ani správne preniesť do mozgu. Poškodenie a ochorenie očných nervov sú však rôzne. Mnohé z nich vedú k čiastočnej strate zraku (zhoršenie zraku). Dá sa teda predpokladať, že fungovanie umelého oka bude aspoň minimálne možné.

b) pri úplnej absencii oka v prítomnosti zdravého zrakového nervu je možné plné fungovanie umelého oka. Dokonca aj v neprítomnosti oka môže byť elektróda umiestnená vedľa zrakového nervu, vysielajúci signál k nemu a potom je signál prenášaný do mozgu.

c) len pri poznaní miesta poškodenia zrakovej kôry je možné predpovedať, aká bude strata zraku. Čo sa však nedá predvídať, sú reakcie pacienta: on sám si túto stratu nemusí všimnúť. Stáva sa dokonca, že popiera skutočnosť úplnej slepoty, ktorá nasledovala po obojstrannom zničení zrakových oblastí. V dôsledku toho sa zdá, že strata týchto oblastí znamená aj stratu zrakovej pamäte. Táto neočakávaná skutočnosť ukazuje, že stále nerozumieme procesom videnia. V mozgu sú aj také miesta, ktorých lokálne poškodenie môže človeka pripraviť o schopnosť rozoznávať predmety, rozlišovať farby, tváre atď. Tento stav sa nazýva duševná slepota (Seelenblindheit). Okrem toho môže takéto poškodenie viesť k strate jedného zo zorných pol polí alebo k strate citlivosti v ktorejkoľvek časti tela. Vo všeobecnosti môžeme povedať, že v prípade poškodenia zrakovej kôry mozgu bude čiastočne možné fungovanie umelého oka. Treba poznamenať, že je možná chirurgická intervencia do mozgu, čo vedie k úplnému obnoveniu fungovania umelého oka.

Senzorické oblasti v mozgu nie sú navzájom priamo spojené v kôre, ale interagujú iba s asociačnými oblasťami. Dá sa predpokladať, že k presmerovaniu somatosenzorických informácií u nevidomých do zrakovej kôry a zrakových informácií u nepočujúcich na sluchové dochádza za účasti podkôrových štruktúr. Zdá sa, že tento druh zasielania je ekonomický. Pri prenose informácií zo zmyslového orgánu do zmyslovej oblasti kôry sa signál niekoľkokrát prepne z jedného neurónu na druhý v subkortikálnych formáciách mozgu. Jeden z týchto prepínačov sa vyskytuje v talame ( vizuálny kopček) diencephalon. Body prepínania nervových dráh z rôznych zmyslových orgánov tesne susedia (obr. 3, vľavo). Ak dôjde k poškodeniu niektorého zmyslového orgánu (alebo z neho vybiehajúcej nervovej dráhy), jeho bod prepnutia je obsadený nervovými dráhami iného zmyslového orgánu. Preto sú senzorické oblasti kôry, ktoré sa ukázali ako odrezané od bežných zdrojov informácií, zapojené do práce kvôli presmerovaniu iných informácií na ne. Čo sa však potom stane so samotnými neurónmi senzorickej kôry, ktoré spracúvajú informácie, ktoré sú im cudzie?

Výskumníci z Massachusetts Technologický inštitút v USA Jitendra Sharma, Alessandra Angelucci a Mriganka Sur vzali fretky vo veku jedného dňa a urobili z nich zvieratá chirurgický zákrok: oba zrakové nervy boli pripojené k talamokortikálnym dráham vedúcim do sluchovej senzorickej kôry (obr. 3). Cieľom experimentu bolo zistiť, či je sluchová kôra štrukturálne a funkčne transformovaná, keď sa do nej prenášajú vizuálne informácie. (Znova si pripomeňme, že každý typ kôry sa vyznačuje špeciálnou architektúrou neurónov.) A v skutočnosti sa aj stalo: sluchová kôra sa morfologicky a funkčne podobala tej zrakovej!

7) Na výrobu stimulačných elektród by sa mali používať nanomateriály na báze kovov v prvom rade neškodné pre ľudské telo. Môžu to byť elektródy na báze titánu, zlata, striebra, platiny. Ich hlavnou výhodou je neškodnosť pre ľudský organizmus a drobnosť. Medzi ich nevýhody patrí cudzosť vo vzťahu k ľudskému telu a v dôsledku toho možnosť odmietnutia pri ich zavedení do tela. Okrem toho sa kovy môžu v tele oxidovať na katióny, ktoré sú dokonale rozpustné v krvi a sú prenášané celým ľudským telom. A nakoniec, jeden z najdôležitejších problémov je spojený so zavádzaním nanomateriálov do tela. Je známe, že nanočastice sú také malé, že môžu spontánne preniknúť do buniek, napríklad erytrocytov, neurónov, čo vedie k narušeniu ich fungovania a následne aj celého orgánu (alebo tkaniva).

8) Rozlíšenie v súčasnosti existujúcich dizajnov umelých očí je rádovo 256 pixelov. Je určená predovšetkým veľkosťou matice videokamery (pozri nižšie). Ľudské oko, ak porovnáme výsledný obraz s digitálnymi zariadeniami, vidí 100-megapixelový obraz, čo je, samozrejme, v tejto fáze vývoja technológií nedosiahnuteľné.

9) Ľudské oko, ak výsledný obraz porovnáme s digitálnymi prístrojmi, vidí 100-megapixelový obraz, to je zrejme určitý limit pre ľudský zrakový nerv, ktorý prenáša zrakové informácie do mozgu vo forme elektrických impulzov. Prirodzene, v tejto fáze vývoja technológie nie je takéto rozlíšenie umelého oka dosiahnuteľné. Je jasné, že rozlíšenie umelého oka je určené rozlíšením matice videokamery, ktorá závisí od jej veľkosti. Veľkosť matice zasa ovplyvňuje veľkosť a hmotnosť samotnej videokamery (veľkosť optickej časti lineárne závisí od veľkosti matice).

Veľkosť snímača fotoaparátu ovplyvňuje množstvo digitálneho šumu prenášaného spolu s hlavným signálom na fotosenzitívne prvky snímača. Fyzická veľkosť matice a veľkosť každého pixelu individuálne výrazne ovplyvňujú množstvo šumu. Čím väčšia je fyzická veľkosť snímača fotoaparátu, tým väčšia je jeho plocha a dopadá naň viac svetla, v dôsledku čoho bude užitočný signál snímača silnejší a pomer signálu k šumu lepší. To vám umožní získať jasnejší a kvalitnejší obraz s prirodzenými farbami. Navyše, ako už bolo napísané vyššie, snímač fotoaparátu malej veľkosti (minimálna veľkosť snímača je 3,4 mm x 4,5 mm) má vzhľadom na malé množstvo svetla, ktoré naň dopadá, slabý užitočný signál, napr. výsledkom je, že sa musí viac zosilniť a spolu s užitočným signálom sa zosilnia aj šumy a stanú sa zreteľnejšími. Keďže fyzická veľkosť matrice priamo súvisí s množstvom svetla dopadajúceho na matricu, čím väčšia je matrica, tým lepšie budú fotografie pri slabom osvetlení. Zväčšenie veľkosti matice však nevyhnutne povedie k zvýšeniu veľkosti a nákladov na kameru. Matrica digitálnej videokamery má niekoľko dôležitých vlastností:

veľkosť matice úzko súvisí s jej citlivosťou. Čím väčšia je matica, tým citlivejšie prvky na nej môžu byť umiestnené, respektíve, tým vyššia je citlivosť.

citlivosť- schopnosť matrice vnímať predmety za rôznych svetelných podmienok. Merané v luxoch a zvyčajne sa pohybuje od 0 do 15 luxov. Čím nižšia je hodnota citlivosti, tým menej svetla potrebuje videokamera na prevádzku. Takže napríklad s citlivosťou 0 luxov môžete strieľať takmer v úplnej tme.

počet pixelov(rozlíšenie) - požadovaný počet pixelov závisí výlučne od TV systému - PAL alebo NTSC. Je známe, že maximálny počet pixelov potrebných na snímanie je približne 415 000. Ak videokamera podporuje vyššie rozlíšenie, znamená to, že zvyšné pixely sa použijú na činnosť elektronického stabilizátora obrazu.

Vzhľadom na všetky tieto parametre ovplyvňujúce rozlíšenie matice možno predpokladať, že teoreticky dosiahnuteľné rozlíšenie umelého oka s matricou (napríklad CCD) s veľkosťou aspoň 4 mm x 4 mm je asi 10 megapixelov. Videokamery s podobnými parametrami už vznikli. Upozorňujeme, že videokamera s maticou CCD s vysokým rozlíšením nemusí nevyhnutne natáčať video vo vysokej kvalite. Matrica spracováva to, čo šošovka premieta. Inštalácia veľkého CCD s malým priemerom šošovky je v princípe zbytočná. Ak je obraz získaný cez malú šošovku natiahnutý na veľkú matricu, nemožno sa vyhnúť optickému skresleniu.

10) Pri použití umelého oka môžu najskôr nastať problémy, ktoré sú podobné problémom pri používaní bežnej videokamery:

Šošovku videokamery bude potrebné vyčistiť a vzhľadom na jej veľkosť to bude výzva. Navyše to človeku s umelým okom spôsobí veľké nepohodlie a nepohodlie.

Je známe, že optika pracuje v obmedzenom rozsahu teplôt, pri prechode mimo tohto rozsahu dochádza k poruchám. Navyše, pri poklese teploty sa šošovka zahmlieva, čo opäť vedie k nepríjemnostiam (pozri bod 1)

Je známe, že videokamera sa pri vysokej vlhkosti pokazí, rovnaké problémy môžu nastať pri použití umelého oka. Človek sa môže jednoducho dostať do dažďa a to povedie k zlyhaniu fotoaparátu. Prirodzene, človek s umelým okom bude mať problém sa osprchovať, umyť, nehovoriac o plávaní v bazéne. Tieto problémy sa, samozrejme, dajú vyriešiť vytvorením vodotesného puzdra na fotoaparát, čo si však vyžaduje samostatný výskum, berúc do úvahy veľkosť fotoaparátu a pohodlie osoby.

Videokamera je navyše odolná voči nárazom.

Nemožnosť práce pri slabom osvetlení alebo v noci bez použitia špeciálneho vybavenia (umelé oko má však jednu veľkú výhodu oproti prirodzenému: môžete použiť videokameru fungujúcu v infračervenej oblasti. Získate akúsi noc zrakové zariadenie)

Pri chôdzi sa kamera trasie, čo znehodnotí obraz. Tento problém možno vyriešiť použitím stabilizátorov obrazu, ale to si vyžaduje samostatný výskum, berúc do úvahy veľkosť fotoaparátu a pohodlie osoby.

Po druhé, celý opísaný mechanizmus pôsobenia umelého oka, vrátane videokamery, musí mať batériu. A vyžaduje pravidelné dobíjanie. Je jasné, že to vytvára obmedzenia v používaní a nepohodlie pre ľudí. Nakoniec môžu nastať problémy s ovládaním videokamery, pretože keď človek spí, musí byť kamera vypnutá. A je potrebné vytvoriť zariadenie, ktoré ľahko poslúchne osobu, napríklad vypne alebo zapne hlasom.

11) Výhody umelého oka oproti ľudskému:

Môžete použiť infračervenú videokameru. Ukáže sa, že ide o akési zariadenie na nočné videnie.

Je možné zaznamenať informácie, ktoré osoba videla.

Kamkordér môžete použiť na sledovanie filmov

Nevýhody umelého oka v porovnaní s ľudským okom:

nižšie rozlíšenie a tým aj kvalita obrazu

obmedzenia teplotného rozsahu, v ktorom oko pracuje

nestabilita voči vlhkosti (bez použitia špeciálnych ochranných krytov)

otrasová nestabilita

nedostatok "laterálneho videnia"

Vynález sa týka medicíny, konkrétne vytvorenia umelého ľudského oka na optické vnímanie obrazu ľuďmi, ktorí v dôsledku úrazu stratili zrak, ale zrakový nerv si zachoval neporušený. Umelé oko obsahuje hermeticky prepojenú umelú rohovku, šošovku a sietnicu. Sietnica je matrica svetlocitlivých prvkov umiestnených v ohniskovej rovine šošovky a pozostáva napríklad z nábojovo viazaných zariadení (CCD) založených na štruktúrach MIS. Pole fotocitlivých prvkov je elektricky prepojené s čítačkou a prevodníkom, ktoré sú napojené na zdroj energie a sú zároveň uzlom prijímača, kam sú privádzané informácie z prevodníka. 2 c.p. f-ly, 1 dwg

Vynález sa týka medicíny, konkrétne vytvorenia umelého ľudského oka na vnímanie optického obrazu ľuďmi, ktorí stratili zrak v dôsledku úrazu, ale zrakový nerv si zachoval neporušený. Známe je zariadenie na vnímanie obrazu nevidomým, ktoré obsahuje prijímaciu jednotku spojenú cez prevodnú jednotku s elektromagnetickou cievkou s vibrátorom a má optickú prevodnú jednotku, pričom prijímacia jednotka je vyrobená vo forme fotosenzor pevne spojený s vibrátorom, pričom fotosenzor je opticky spojený s optickou jednotkou.premenami a umiestnený v jeho ohniskovej rovine /1/. Nevýhodou tohto zariadenia je, že nevidiaci nevidí optický obraz, ale vníma ho, dotýkanie sa vibrujúceho povrchu vibrátora prstom nie je vždy dostatočné, pretože hmatová citlivosť prsty sa môžu časom meniť v závislosti od fyziologického a psychický stav osoba. Okrem toho nie je špecifikované umiestnenie prstov vzhľadom na povrch vibrátora. Sila, pri ktorej sa prstami dotýkate povrchu vibrátora, sa tiež môže meniť. Známa je všeobecná zraková protéza pre úplne nevidomých, založená na premene optického obrazu na zvukový, pri ktorej optický obraz pôsobiaci na fotobunku budí v telefóne zvuky rôznej výšky a zložitosti po medzi šošovkou a fotobunkou je zrkadlo na skenovanie obrazu, medzi šošovkou a fotobunkou je umiestnený priehľadný kotúč rovnomerne otáčaný elektromotorom - modulátor s nanesenými optickými fonogramami, vyrobený na fotografickej emulzii vo forme sústredných stôp sínusových tónov rôznych frekvencií a pevná lišta so štrbinou, ktorej šírka sa mení od stredu kotúča k jeho okraju v závislosti od dĺžky sínusových tónov aplikovaných na kotúč a rovná sa dĺžke periódy zodpovedajúcich sínusoidám na každom jej mieste / 2 /. Nevýhodou tohto prístroja je, že človek nevidí optický obraz, ale vníma len optický obraz prevedený prístrojom na zvuky, ktorý prístroj tiež získava. Prototyp je zariadenie na vnímanie a rozpoznávanie zrakových obrazov nevidomou osobou, ktoré obsahuje prijímací televízny systém, elektronickú jednotku, napájaciu jednotku, jednotku na ovládanie jasu a kontrastu, systém na pozorovanie obrazu na obrazovke. obrazovka, konektory a káble, okrem toho je prístroj vybavený sieťovou maskou, sústavou snímačov, zosilňovačmi, prijímacou jednotkou, frekvenčným generátorom a na obrazovke kineskopu je umiestnená sieťová maska ​​so sústavou snímačov. elektricky prepojená cez zosilňovaciu jednotku s receptorovou jednotkou namontovanou na ľudskom tele, vyrobená vo flexibilnom puzdre a pripojená k frekvenčnému generátoru na reprodukciu obrazu akéhokoľvek farebného rozsahu, okrem toho je receptorová jednotka vybavená dielektrickými ihlami a upevnením a upevňovacie prvky, dielektrické ihly receptorovej jednotky sú vybavené magnetickými vodivými a pohárikmi na interakciu s elektromagnetickými cievkami, jedna základňa prijímacej jednotky je špicatá a druhá - tupý, receptorový uzol interaguje s telom nevidomého cez regulačné podložky / 3 /. Nevýhodou tohto zariadenia je nízka účinnosť vnímania a rozpoznávania vizuálnych obrazov nevidomou osobou, trvanie procesu rozpoznávania vizuálnych obrazov, zložitosť dizajnu, pravdepodobnosť straty receptorového uzla v prípade poškodenie upevňovacích prvkov. Okrem toho musí mať človek dobrú extraceptívnu citlivosť a musí rozlišovať medzi dotykmi pokožky s piercingovými predmetmi na diaľku v krokoch až jeden milimeter od seba. Účelom vynálezu je vytvoriť umelé oko na optické vnímanie obrazu ľuďmi, ktorí stratili zrak v dôsledku traumy, ale zrakový nerv si zachoval neporušený. Technický výsledok Vynález je dosiahnutý tým, že vo zrakovej protéze - umelom oku - dochádza k transformácii svetelných impulzov na elektrické signály vstupujúce do zrakového nervu. Tento cieľ sa dosahuje tým, že v umelom oku, ktoré obsahuje prijímací televízny systém, prijímaciu jednotku, elektronickú jednotku a napájaciu jednotku, je prijímacím systémom umelé oko obsahujúce umelú rohovku, šošovku a sietnicu, čo je matrica fotosenzitívnych prvkov umiestnených v ohniskovej rovine šošovky a pozostávajúcich napríklad z nábojovo viazaných zariadení (CCD) založených na štruktúrach MIS a elektricky spojených s elektronickou jednotkou, ktorou je čítacie a konverzné zariadenie pripojené k zdroju energie, a receptorová jednotka je CCD matrica. Okrem toho môže byť zdroj energie umiestnený v poli fotosenzitívnych prvkov alebo pod ušným lalôčikom a môže byť pripojený k čítačke a meniču pomocou podkožných vodičov. Na výkrese je schematicky znázornené zariadenie umelého ľudského oka. Optická časť umelého oka pozostáva z rohovky 1 a šošovky 2. V ohniskovej rovine šošovky 2 sa nachádza umelá sietnica 3, čo je matrica fotosenzitívnych prvkov vyrobených napríklad z nábojovo viazaných zariadení ( CCD) založené na štruktúrach MIS. Princíp činnosti týchto zariadení, založený na prenose nosičov náboja, umožňuje konverziu, ukladanie a spracovanie informácie reprezentovanej hustotou náboja / 4, 5 / známymi metódami. Elektronická jednotka 4 pozostáva z čítacieho zariadenia 5 a prevodníka 6. Štruktúry MIS sú mikrovodičmi spojené so zariadením 5 na čítanie informácií prijatých na fotocitlivej vrstve umelej sietnice 3. Potom tieto informácie prechádzajú do prevodníka 6, ktorého účelom je previesť informácie na signály, ktoré sú najbližšie k prirodzeným signálom vstupujúcim do zrakového nervu zo živej sietnice. Napájací zdroj 7 zabezpečuje obsluhu čítačky 4 a prevodníka 6. Napájací zdroj môže byť umiestnený ako autonómne, napríklad pod ušným lalôčikom, tak aj pripojený k čítacej jednotke a prevodníku pomocou podkožne umiestnených vodičov, ako aj v sietnici samotná matrica vo forme generovania elektrického prúdu fotobuniek. Oko je jedným z hlavných ľudských zmyslov, plní funkciu prijímania a spracovania informácií o podmienkach vonkajšieho prostredia. Oko je v podstate meracie zariadenie na analýzu vonkajších fyzikálnych podnetov, ako aj na hodnotenie účinnosti činností vykonávaných telom, to znamená, že zohráva úlohu informačnej spätnej väzby medzi telom a prostredím. Receptory sú v tomto prípade nervové zakončenia, ktoré fungujú ako konvertor stimulačnej energie na energiu nervovej odozvy. Nervové vlákno môže byť v excitovanom stave, keď je prítomný akčný potenciál (AP), a neexcitované – neexistuje žiadny AP. Teda v nervový systém existuje diskrétny systém binárneho kódovania informácií. Experimenty ukazujú, že informácie v nervovom systéme nie sú kódované sekvenciou AP ako v digitálnych strojoch, ale frekvenciou výskytu AP, ktorá je úmerná logaritmu veľkosti pôsobiaceho podnetu /6/. Vzhľadom na vyššie uvedené sa v navrhovanom zariadení, umelom oku, čítanie a transformácia informácií prichádzajúcich zvonku uskutočňuje na princípoch diskrétneho spracovania signálu. Zariadenie funguje nasledovne. Svetelné lúče prechádzajú cez umelú rohovku 1 a šošovku 2 a vytvárajú obraz na umelej sietnici 3. Svetelné kvantá spôsobujú výskyt na fotosenzitívnej matrici - sietnici 3, pozostávajúcej z CCD na báze MIS štruktúr, elektrických nábojov, ktorých hodnota závisí na osvetlení. Tieto elektrické náboje sa v čítačke 5 premenia na elektrické impulzy a potom sa privedú do konvertora 6, v ktorom sa informácia premení na signály, ktoré sú najbližšie k prirodzeným. Komunikácia so zrakovým nervom sa uskutočňuje vodičmi zakončenými elektródami vo forme napríklad prstencových svoriek spojených s optickými nervami. Potom sa informácie prenášajú do vizuálnych častí mozgu. Moderné úspechy mikroelektronika, neurofyziológia, biotechnológia, ako aj adaptačná schopnosť mozgu hovoria v prospech skutočnosti, že navrhované umelé oko pomôže adekvátne vytvoriť vizuálny obraz v súlade s informáciami, ktoré dostane umelé oko na jeho umelej sietnici - svetlocitlivá matrica. Zdroje informácií 1. Auth. St. ZSSR 955920, MKI A 61 F 9/08 - analóg. 2. Auth. St. ZSSR 151060, G 09 B 21/00, A 61 F 9/08 - analóg. 3. Pat. RF 2057504, IPC A 61 F 9/08 - prototyp. 4. Efremov IE, Kozyr I. Ya., Gorbunov Yu.I. mikroelektronika. Dizajn, typy mikroobvodov, funkčná mikroelektronika. Učebnica pre vysoké školy. // M., Higher School, 1987, s. 141-147. 5. Veda a život, 1980, 7, s.30-32. 6. Gubanov N.I., Utepbergenov A.A. Lekárska biofyzika. // M., Medicína, 1978, s. 283-286.

Nárokovať

1. Umelé oko obsahujúce prijímací systém, prijímaciu jednotku, elektronickú jednotku a napájaciu jednotku, vyznačujúce sa tým, že prijímacím systémom je umelé oko obsahujúce umelú rohovku, šošovku a sietnicu, ktorá je matricou fotocitlivej prvky umiestnené v ohniskovej rovine šošovky, ktoré pozostávajú napríklad zo zariadení spojených s nábojom (CCD) založených na štruktúrach MIS a elektricky spojených s elektronickou jednotkou, ktorou je čítacie a konverzné zariadenie pripojené k zdroju energie, a receptorovou jednotkou je matrica CCD. 2. Umelé oko podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že zdroj energie je umiestnený v poli fotosenzitívnych prvkov. 3. Umelé oko podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c e s a t ý m, že zdroj energie je umiestnený pod ušným lalôčikom a je spojený s čítacím a prevodným zariadením pomocou podkožne umiestnených vodičov.

Bionické oko - čo to je? To je otázka, ktorá vzniká medzi ľuďmi, ktorí sa s týmto pojmom stretli ako prví. Vo vyššie uvedenom článku na to odpovieme podrobne. Tak poďme na to.

Definícia

Bionické oko je zariadenie, ktoré umožňuje nevidomým rozlíšiť množstvo zrakových predmetov a kompenzovať nedostatok videnia v určitom objeme. Chirurgovia ho implantujú do poškodeného oka ako retinálnu protézu. Dopĺňajú tak neporušené neuróny zachované v sietnici umelými fotoreceptormi.

Princíp fungovania

Bionické oko pozostáva z polymérnej matrice vybavenej fotodiódami. Zaznamenáva aj slabé elektrické impulzy a prenáša ich do nervových buniek. To znamená, že signály sa premenia na elektrickú formu a pôsobia na neuróny, ktoré sú zachované v sietnici. Polymérna matrica má alternatívy: infračervený senzor, videokamera, špeciálne okuliare. Uvedené prístroje dokážu obnoviť funkciu periférneho a centrálneho videnia.

Videokamera zabudovaná v okuliaroch zaznamená obraz a odošle ho do procesora prevodníka. A to zase premieňa signál a posiela ho do prijímača a fotosenzora, ktorý sa implantuje do sietnice oka pacienta. A až potom sa elektrické impulzy prenesú do mozgu pacienta cez zrakový nerv.

Špecifickosť vnímania obrazu

Za roky výskumu prešlo bionické oko mnohými zmenami a vylepšeniami. V skorých modeloch sa obraz prenášal z videokamery priamo do oka pacienta. Signál bol zaznamenaný na fotosenzorovej matrici a prešiel cez nervové bunky do mozgu. Ale v tomto procese bola jedna nevýhoda - rozdiel vo vnímaní obrazu kamerou a očná buľva... To znamená, že nefungovali synchrónne.

Iný prístup bol nasledovný: najprv bola video informácia odoslaná do počítača, ktorý previedol viditeľný obraz na infračervené impulzy. Odrážali sa od skiel okuliarov a padali cez šošovku do sietnice na fotosenzoroch. Prirodzene, pacient infračervené lúče nevidí. Ale ich účinok je podobný procesu získavania obrazu. Inými slovami, pred človekom s bionickými očami sa vytvorí prístupný priestor. A stane sa to takto: obraz prijatý z pôsobiacich fotoreceptorov oka sa prekryje na obraz z kamery a premietne sa na sietnicu.

Nové štandardy

Biomedicínske technológie sa každým rokom vyvíjajú míľovými krokmi. V tento moment sa chystajú zaviesť nový štandard pre systémy umelého videnia. Ide o maticu, ktorej každá strana bude obsahovať 500 fotobuniek (pred 9 rokmi ich bolo len 16). Hoci, ak nakreslíme analógiu s ľudským okom, ktoré obsahuje 120 miliónov tyčiniek a 7 miliónov čapíkov, potom je potenciál pre ďalší rast jasný. Stojí za zmienku, že informácie sa prenášajú do mozgu cez milióny nervových zakončení a potom ich sietnica spracováva nezávisle.

Argus II

Toto bionické oko bolo vyvinuté a vyrobené v USA spoločnosťou Clairvoyance. Využilo to 130 pacientov s retinitis pigmentosa. Argus II sa skladá z dvoch častí: mini-videokamera zabudovaná v okuliaroch a implantát. Všetky objekty okolitého sveta sú zaznamenávané na kameru a prenášané do implantátu cez procesor bezdrôtovo. Implantát pomocou elektród aktivuje bunky sietnice pacienta a posiela informácie priamo do zrakového nervu.

Používatelia bionického oka dokážu po týždni jasne rozlíšiť horizontálne a vertikálne línie. V budúcnosti sa kvalita videnia prostredníctvom tohto zariadenia len zvyšuje. Argus II stojí 150-tisíc libier. Výskum však pokračuje, pretože vývojári dostávajú rôzne granty. Prirodzene, umelé oči sú stále dosť nedokonalé. Vedci ale robia všetko pre to, aby zlepšili kvalitu prenášaného obrazu.

Bionické oko v Rusku

Prvým pacientom, ktorý u nás dostal prístroj, bol 59-ročný Čeľabinsk Alexander Uljanov. Operácia vo Vedecko-klinickom centre otorinolaryngológie FMBA trvala 6 hodín. Najlepší oftalmológovia v krajine sledovali rehabilitačné obdobie pacienta. Počas tejto doby boli na čip inštalovaný Uljanovom pravidelne posielané elektrické impulzy a bola monitorovaná reakcia. Alexander ukázal vynikajúce výsledky.

Samozrejme, nerozlišuje farby a nevníma početné predmety dostupné pre zdravé oko. Uljanov vidí svet okolo seba rozmazane a čiernobielo. K absolútnemu šťastiu mu však stačí aj toto. Koniec koncov, za posledných 20 rokov bol muž vo všeobecnosti slepý. A teraz jeho život úplne zmenilo nainštalované bionické oko. Náklady na operáciu v Rusku sú 150 tisíc rubľov. No plus cena samotného oka, ktorá bola naznačená vyššie. Zatiaľ sa zariadenie vyrába iba v Amerike, ale časom by sa v Rusku mali objaviť analógy.

Umelé videnie sa čoraz viac stáva realitou vo vede aj 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 trpeli takmer úplnou stratou zraku spôsobenou retinitis pigmentosa (RP), očnou chorobou, ktorá postihuje nočné a periférne videnie. Z nemocnice ich prepustili deň po operácii.

Bratia Vincent a Alan Chowovci, zakladatelia Optobionics, vynašli umelú kremíkovú sietnicu (ASR). ASR je mikroobvod s priemerom 2 mm a hrúbkou menšou ako ľudský vlas. V kremíkovej doštičke sa nachádza približne 3500 mikroskopických solárnych článkov, ktoré premieňajú svetlo na elektrické impulzy.

Mikroobvod vytvorený na nahradenie poškodených fotoreceptorov - prvkov oka citlivých na svetlo, ktoré v zdravom oku premieňajú svetlo na elektrické signály - beží na vonkajšom svetle a nemá batérie ani káble. Sietnica z umelého kremíka chirurgicky implantovaný pod sietnicu pacienta, v takzvanom subretinálnom priestore, a generuje vizuálne signály podobné signálom produkovaným biologickou fotoreceptorovou vrstvou.

V skutočnosti ASR pracuje s fotoreceptormi, ktoré ešte nestratili svoju schopnosť fungovať. „Ak s nimi mikroobvod dokáže interagovať na nejaký dlhý čas, potom kráčame k cieľu správnou cestou,“ je si istý Alan Chow.

Ľudia s retinitis pigmentosa postupne strácajú svoje fotoreceptory. Vo všeobecnosti ide o súhrnný názov pre mnohé očné choroby, v dôsledku ktorých dochádza k deštrukcii vrstvy fotoreceptorov.

Vekom podmienená degenerácia makuly (AMD) sa podľa bratov Chowovcov dá korigovať aj umelou kremíkovou sietnicou. Škvrny na rohovke sú výsledkom starnutia, ale presná príčina zatiaľ nie je známa. Takýmito chorobami trpí viac ako 30 miliónov svetovej populácie a často vedú k nevyliečiteľnej slepote.

ASR si dodnes nevie poradiť s glaukómom spojeným s poškodením nervov a nepomáha pri cukrovke, ktorá vedie k zjazveniu sietnice. Umelá sietnica je bezmocná v prípade otrasov mozgu a iných poranení mozgu.

"Teraz sa snažíme zistiť, kam ísť ďalej," hovoria bratia Chowovci o svojich plánoch. "Akonáhle bude možné rozhodnúť, bude možné 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 lúče svetla cez rohovku a šošovku, čo 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. Viacvrstvový bod poskytuje obrázky, ktoré vidíme, s najvyšším stupňom rozlíšenia. Škvrna je poškodená - zrak sa zhoršuje. Čo robiť v tomto prípade? Zaviesť 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 generovaným zdravým okom. "Umelé" signály môžu byť potom spracované a odoslané optickým nervom do mozgu.

Pri pokusoch na zvieratách v 80. rokoch bratia Chowovci stimulovali ASR infračerveným svetlom a zaznamenávali reakciu sietnice. Ale zvieratá, žiaľ, nevedia rozprávať, takže sa nevie, čo sa vlastne stalo.

Podstatnejšie výsledky

Asi pred tromi rokmi bratia zozbierali dostatok údajov na to, aby kontaktovali Food and Drug Administration a drogy o povolenie vykonávať klinické experimenty s ľudskou účasťou. Ako kandidáti boli vybraní traja pacienti vo veku 45 až 75 rokov, ktorí dlhodobo trpeli slepotou sietnice.

"Vybrali sme ľudí s najvážnejším postihnutím, takže ak niečo uvidia, výsledky budú najviac povzbudivé," povedal o experimente Alan Chow. "Chceli sme začať čo najskôr, obávali sme sa len príliš unáhlených záverov, ktoré možno vyvodiť z experimentov."

Tvorcovia umelej sietnice zdôrazňujú, že ich prístroj momentálne nedokáže pomôcť pacientom vidieť spôsob, akým to robia zdraví ľudia.

„Bude možné hovoriť o skvelom výsledku, ak je hustota prvkov dostatočná na to, aby pacienti videli pohybujúce sa objekty. V ideálnom prípade musia byť schopní rozlišovať medzi tvarmi a obrysmi predmetov, “hovorí Larry Blankenship, výkonný riaditeľ Optobionic.

Vynálezcovia sa neboja odmietnutia implantátu. "Akonáhle sa implantuje umelá sietnica, vytvorí sa okolo nej vákuum, to je celkom predvídateľné," hovorí Chow. Už teraz možno tvrdiť, že umelá kremíková sietnica je monumentálnym vedeckým úspechom, ktorý pomôže navždy zbaviť sa hrozby niektorých foriem slepoty.