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

2147 16.03.2019 4 min.

Inštalácia protetického oka je jediný spôsob, ako sa pacienti môžu vrátiť do normálneho života. Stupeň účinnosti protetiky závisí od správneho výberu produktu - čím vyšší je stupeň jeho zhody 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. Vysokokvalitné protézy nevyhnutne prichádzajú s certifikátmi o zhode, 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 náhradné oko, časom sa spojovková dutina zmenší a mihalnice sa začnú stáčať dovnútra, čo spôsobí veľa nepríjemností a hlavný dôvod rozvoj .

Očná protetika rieši dôležité estetické, fyziologické a psychické problémy.

Obzvlášť dôležitú úlohu zohráva protetika u detí – prítomnosť očnej náhrady v spojovkovej dutine stimuluje rast očnicových kostí. Ak sa protetika nevykonáva, kosti rastú pomaly a vzniká asymetria tváre. V prípade potreby lekári pred protetikou vykonajú operáciu 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 týchto chorôb:

Druhy

S prihliadnutím na použitú technológiu výroby sú prevedenia oka rozdelené na individuálne a štandardné. Všetky výrobky sa vyrábajú v špecializovaných laboratóriách ručne - pokusy o automatizáciu procesov ich výroby sa uskutočnili, ale nepriniesli požadovaný výsledok.

Všetky produkty pre protetiku sú vyrábané výhradne ručne.

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

Veľkosti protéz sú:

Strana opotrebovania:

• 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 žiadanejšie ako sklo, pretože sú odolnejšie, bezpečnejšie, nerozbijú sa. Existujú aj tenkostenné prípravky používané pri tvorbe očnej dutiny a na kozmetické maskovanie očnej chyby tŕňom, hrubostenné, dvojstenné - používajú sa v. úplná absencia vlastné oko.

Protézy nie sú rozdelené na detské a dospelé - výber produktov sa vykonáva podľa veľkosti.

Starostlivosť o protézy

Pred vykonaním operácií na zavedenie a vybratie očnej protézy si dôkladne umyte ruky, pripravte sa očné kvapky, obrúsky, prísavka. Určite si sadnite za prestretý stôl mäkká handrička a postavte pred seba zrkadlo.

Extrakcia protézy

Postup na odstránenie protézy je nasledujúci:

Ako nainštalovať

Ako si vložiť protézu svojpomocne? Postupujte podľa nasledujúcej schémy:

Ako čistiť

Umývajú sa protetické oči 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 je v očnej dutine, začne dráždiť spojovky.

Ako často je potrebné čistenie

Štandardne sa čistenie vykonáva raz za dva týždne. Podrobnosti si overte u svojho lekára.

Čistenie očnej protézy

Podmienky výmeny a skladovania

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

Potrebné atribúty pre uloženie protézy

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

Protéza sa musí nosiť neustále. Ak si ho na noc vyzliekate, nedávajte ho do vody ani dezinfekčného roztoku – umyte ho teplá voda a mydlo, dať na handričku.

Video

závery

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

Oftalmológovia sa uchyľujú k protetike iba v pokročilých prípadoch, keď žiadna iná nie je schopná obnoviť očnú buľvu. Dovtedy sa dajú aplikovať rôzne oftalmologické techniky na záchranu oka aj s prihliadnutím na stratu jeho hlavnej funkcie.

Čo je 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, ktorá prilieha po celej dĺžke zvnútra k sklovité telo, a zvonku - do choroidu očnej gule. Rozlišujú sa v ňom dve časti rôznych veľkostí: vizuálna časť - najväčšia, siahajúca až k samotnému ciliárnemu telu, a predná - neobsahujúca fotosenzitívne bunky - slepá časť, v ktorej sú zase ciliárne a dúhovkové časti ciliárneho telesa. sietnice sú izolované, respektíve časti cievovky. Zraková časť sietnice má heterogénnu vrstvenú štruktúru, prístupnú štúdiu len na mikroskopickej úrovni a skladá sa z 10 vrstiev zasahujúcich hlboko do očnej buľvy: pigment, neuroepitel, vonkajšia limitujúca membrána, vonkajšia zrnitá vrstva, vonkajšia vrstva podobná plexu, vnútorná granulovaná vrstva, vnútorná vrstva podobná plexu, multipolárne nervové bunky, vrstva vlákien zrakového nervu, vnútorná obmedzujúca membrána.

Sietnica dospelého človeka má veľkosť 22 mm a pokrýva asi 72 % plochy 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 je optický disk, ktorý sa niekedy nazýva "slepá škvrna" kvôli absencii fotoreceptorov v tejto časti. Vyzerá ako vyvýšená, bledo oválna oblasť s veľkosťou asi 3 mm². Tu je zrakový nerv vytvorený z axónov nervových buniek sietnice. V centrálnej časti disku je vybranie, cez ktoré prechádzajú cievy zapojené do zásobovania sietnicou krvou.

Laterálne od disku zrakového nervu, približne 3 mm, je škvrna (makula), v strede ktorej je vybranie, centrálna fovea (fovea), ktorá je najcitlivejšou časťou sietnice a je zodpovedná za jasné centrálne videnie. Táto oblasť sietnice (fovea) obsahuje iba kužele. Ľudia a iné primáty majú jednu foveu v každom oku, na rozdiel od niektorých druhov vtákov, ako sú jastraby, ktoré majú dve, a psy a mačky, ktoré namiesto fovey v centrálnej časti sietnice majú pruh, tzv. - nazývaný optický pruh. Centrálnu časť sietnice predstavuje fovea a oblasť v okruhu 6 mm od nej, po ktorej nasleduje periférna časť, kde sa počet tyčiniek a čapíkov s pohybom vpred znižuje. 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 fovea makuly.

2) Mikroskopická štruktúra sietnice

Sietnica má tri radiálne usporiadané vrstvy nervových buniek a dve vrstvy synapsií. Ako vedľajším produktom evolúcie, gangliové neuróny ležia v samotných hĺbkach sietnice, zatiaľ čo fotosenzitívne bunky (tyčinkové a čapíkove bunky) sú od stredu najvzdialenejšie, čiže sietnica je takzvaný obrátený orgán. Vďaka tejto polohe musí svetlo preniknúť do všetkých vrstiev sietnice, kým dopadne na fotosenzitívne prvky a spôsobí fyziologický proces fototransdukcie. Nemôže však prejsť cez epitel alebo cievovku, ktoré sú nepriehľadné. Leukocyty prechádzajúce kapilárami umiestnenými pred fotoreceptormi pri pohľade na modré svetlo môžu byť vnímané ako malé jasné pohyblivé bodky. Tento jav je známy ako entopický fenomén modrého poľa (alebo Shearerov jav). Okrem fotoreceptorových a gangliových neurónov sa v sietnici nachádzajú aj bipolárne nervové bunky, ktoré sa nachádzajú medzi prvou a druhou, vytvárajú medzi sebou 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 plexusov nervových vlákien s mnohými synaptickými kontaktmi. Ide o vonkajšiu plexiformnú (tkanivovú) 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 translokovaných amakrinných buniek. Všetky vrstvy sietnice sú preniknuté Müllerovými radiálnymi gliovými bunkami.

Vonkajšia obmedzujúca membrána je vytvorená zo synaptických komplexov umiestnených medzi fotoreceptorom a vonkajšími gangliovými vrstvami. Vrstva nervových vlákien je vytvorená z axónov gangliových buniek. Vnútorná limitujúca 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, kde sa tvorí zrakový nerv. Každá ľudská sietnica obsahuje asi 6-7 miliónov čapíkov a 110-125 miliónov tyčiniek. Tieto fotosenzitívne bunky sú rozmiestnené nerovnomerne. Centrálna časť sietnice obsahuje viac čapíkov, periférna časť obsahuje viac tyčiniek. V centrálnej časti škvrny v oblasti fovey majú čapíky minimálne rozmery a sú usporiadané mozaikovo vo forme kompaktných šesťuholníkových štruktúr.

Zvážte štruktúru sietnice podrobnejšie. Pigmentová vrstva epitelových buniek prilieha k cievnatke pozdĺž celého jej vnútorného povrchu. Pred pigmentovou vrstvou, ktorá k nej prilieha, leží najvnútornejšia z očných škrupín - sietnica alebo sietnica. Vykonáva hlavnú funkciu oka - vníma obraz vonkajšieho sveta tvorený optikou oka, premieňa ho na nervové vzruchy a posiela do mozgu. Štruktúra sietnice je mimoriadne zložitá. Zvyčajne má desať vrstiev. Obrázok 2a ukazuje diagram priečneho rezu sietnicou a obrázok 2b zobrazuje zväčšený fragment sietnice zobrazujúci relatívne polohy hlavných typov buniek. Vo vonkajšej vrstve 1 , priamo priliehajúce k cievnatke, sú bunky zafarbené čiernym pigmentom. Potom prichádzajú hlavné prvky vizuálneho vnímania 2 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. Svetlocitlivá vrstva je druhá, kde sú umiestnené tyčinky a kužele. Celkový počet tyčiniek a čapíkov v sietnici jedného oka dosahuje približne 140 miliónov, z toho asi 7 miliónov sú čapíky.

Rozloženie tyčiniek a čapíkov na sietnici je nerovnomerné. V mieste sietnice, cez ktorú prechádza zraková línia oka, sú len čapíky. Táto oblasť sietnice, trochu zapustená, s priemerom približne 0,4 mm, čo zodpovedá uhlu 1,2 °, sa nazýva centrálna fovea - fovea centralis (lat.) - skrátene foveola alebo fovea. Vo fovee sú len čapíky, ich počet tu dosahuje 4-5 tisíc Foveola sa nachádza v strede horizontálne umiestnenej oválnej oblasti sietnice s veľkosťou od 1,4 do 2 mm (čo zodpovedá uhlovej veľkosti 5-7 °), známe ako žlté škvrny alebo makula (macula - v latinčine „škvrna“), Táto škvrna obsahuje pigment, ktorý jej dodáva vhodnú farbu a okrem čípkov už existujú tyčinky, ale počet šišiek tu výrazne prevyšuje počet tyčiniek.

Macula lutea (podľa novej klasifikácie - „škvrna sietnice“) a najmä jej prehĺbenie - fovea, sú oblasťou najjasnejšieho videnia. Táto oblasť poskytuje vysokú zrakovú ostrosť: tu oddelené vlákno odchádza z každého kužeľa do zrakového nervu; v periférnej časti sietnice je jedno optické vlákno spojené s množstvom prvkov (kužeľov a tyčiniek).

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

2a) Kužele a tyčinky sa líšia svojimi funkciami: tyčinky sú citlivejšie na svetlo, ale nerozlišujú farby, čapíky rozlišujú farby, ale sú 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. Tyčinky obsahujú špeciálnu látku, ktorá sa vplyvom svetla rozkladá – vizuálnu fialovú, čiže rodopsín. Kužele obsahujú vizuálny pigment nazývaný jodopsín. Rozklad zrakovej fialovej a zrakového pigmentu pôsobením 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 samostatných zŕn. Existencia pigmentu má veľký význam pri prispôsobovaní oka na prácu pri rôznych úrovniach osvetlenia, ako aj pri znižovaní rozptylu svetla v oku.

3) Vytvorené vo Veľkej Británii umelé oko a implantovali ho do ľudského tela. Pred operáciou bol úplne slepý, no už 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 vysiela obraz do prevodníka, 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 snímok. Systém neobnovuje prirodzené videnie, ale umožňuje vám vidieť, aj keď vo veľmi nízkom rozlíšení. Celý systém teda zahŕňa implantát a externý vysielač video signálu integrovaný do rámu okuliarov. Systém prevádza vizuálne obrazy na interpretovateľné stimulačné signály. Nervové bunky sú potom stimulované v súlade so signálom prijatým bezdrôtovo. Bunky sú stimulované pomocou špeciálnych trojrozmerných elektród umiestnených na sietnici a tvarovaných ako drobné nechty. 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, pričom sa dotýkajú vnútorného obmedzujúceho obalu sietnice, za ktorým sa nachádzajú nervové vlákna. Ďalším možným teoretickým spôsobom implantácie elektródy, ale bezdôvodne komplikovanejším, je jej umiestnenie vedľa vrstvy prvkov zrakového vnímania - kužeľov a tyčiniek (na vnútornej strane), pretože vedľa tejto vrstvy na vnútornej strane sú nervové vlákna (vrstvy 3-5 na obr. 2a), ktoré môžu byť stimulované elektródou, prenášajú signál do zrakového nervu, ktorý prenáša 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 zodpovednej za centrálne videnie. Existujú dva typy makulárnej degenerácie – suchá a mokrá. Väčšina pacientov (asi 90 %) trpí suchou formou tohto ochorenia, pri ktorej sa vytvára a hromadí žltkastý povlak, ktorý má následne škodlivý vplyv na fotoreceptory v makule sietnice. Suchá makulárna degenerácia sa spočiatku vyvíja len v jednom oku. Oveľa nebezpečnejšia je vlhká AMD, pri ktorej začínajú rásť nové cievy za sietnicou smerom k makule. Vlhká makulárna degenerácia postupuje oveľa rýchlejšie ako suchá makulárna degenerácia a takmer vždy sa vyskytuje u tých ľudí, ktorí už suchou makulárnou degeneráciou trpia.

Pigmentárna dystrofia sa týka periférnych retinálnych dystrofií a je dedičná. Ide o najčastejšie dedičné ochorenie sietnice. Pri tomto type dystrofie sú poškodené bunky sietnice. Najprv trpia prúty, potom sa do procesu postupne zapájajú kužele. Postihnuté sú obe oči. Prvou sťažnosťou pacientov je porušenie videnia za šera (nočná slepota). Pacienti sa zle orientujú za súmraku a v noci. slabé osvetlenie. 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 objavení sa sťažností, môže byť normálny obraz. Potom sa objavia pigmentové usadeniny tmavohnedá. Tieto usadeniny sa niekedy označujú ako „kostné telá“. 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 pole sa zužuje a zužuje, videnie za šera zhoršuje. Postupne sa cievy zužujú, optický disk zbledne a dochádza k atrofii zrakového nervu. Môže sa vyvinúť šedý zákal, odlúčenie sietnice. Zrak sa postupne znižuje a vo veku 40-60 rokov nastáva slepota.

Tapetoretinálne dystrofie(synonymum: tapetoretinálna degenerácia, tapetoretinálna abiotrofia) - 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) sú spravidla postihnuté obe oči. Prvým príznakom retinálnej dystrofie je zhoršenie videnia v tme (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 konvertora, 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 presne do sietnice. Je to len ten najpohodlnejší spôsob. Vo všeobecnosti ide hlavne o to, aby bola elektróda umiestnená vedľa zrakového nervu, pretože je to zrakový 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 na laterálne genikulárne telo (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 možno vyriešiť použitím dvoch elektród). Okrem toho je možné elektródu umiestniť 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. Úrazy a ochorenia očných nervov sú však rôzne. Mnohé z nich vedú k čiastočnej strate zraku (zhoršené videnie). Dá sa teda predpokladať, že fungovanie umelého oka aspoň v minimálnej miere bude 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 znalosti miesta poškodenia zrakovej kôry je možné predpovedať, aká bude strata zraku. Čo sa však nedá predvídať, je reakcia 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. Tento neočakávaný fakt ukazuje, že ešte poriadne 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 zrakových hemipolí alebo 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. Toto presmerovanie sa javí ako ekonomické. Keď sa informácie prenášajú zo zmyslového orgánu do zmyslovej oblasti kôry, signál sa niekoľkokrát prepne z jedného neurónu na druhý v subkortikálnych formáciách mozgu. Jeden takýto prepínač sa vyskytuje v talame ( thalamus) diencephalon. Spínacie body nervových dráh z rôznych zmyslových orgánov sú tesne pri sebe (obr. 3, vľavo). Ak je poškodený niektorý zmyslový orgán (alebo z neho vedúca nervová dráha), jeho bod prepnutia je obsadený nervovými dráhami iného zmyslového orgánu. Preto sú do práce zapojené zmyslové oblasti kôry, ktoré sa ukázali ako odrezané od zvyčajných zdrojov informácií z dôvodu presmerovania 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 vyrobili ich chirurgický zákrok: oba zrakové nervy boli zasadené do talamokortikálnych dráh vedúcich do sluchovej senzorickej kôry (obr. 3). Účelom experimentu bolo zistiť, či je sluchová kôra štrukturálne a funkčne transformovaná, keď sa do nej prenášajú vizuálne informácie. (Znovu si pripomeňme, že každý typ kôry sa vyznačuje špecifickou architektúrou neurónov.) Skutočne sa tak stalo: sluchová kôra sa morfologicky a funkčne podobala tej vizuálnej!

7) Na výrobu stimulačných elektród by sa mali používať nanomateriály na báze kovu, predovšetkým neškodné pre ľudské telo. Môžu to byť elektródy na báze titánu, zlata, striebra, platiny. Ich hlavnými výhodami sú neškodnosť pre ľudský organizmus a miniaturizácia. 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 súvisí 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 vzoriek umelého oka je asi 256 pixelov. Je určená predovšetkým veľkosťou matice videokamery (pozri nižšie). Ľudské oko, ak výsledný obraz porovnáme 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 určitá hranica 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 závisí lineárne od veľkosti matice).

Veľkosť matrice fotoaparátu ovplyvňuje množstvo digitálneho šumu prenášaného spolu s hlavným signálom do fotosenzitívnych prvkov matrice. 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 odstup signálu od šumu lepší. To vám umožní získať jasnejší a kvalitnejší obraz s prirodzenými farbami. Okrem toho, ako už bolo uvedené vyššie, matica fotoaparátu je malá ( minimálna veľkosť matrica je 3,4 mm x 4,5 mm) kvôli malému množstvu svetla, ktoré na ňu dopadá, má slabý užitočný signál, v dôsledku toho sa musí viac zosilňovať a spolu s užitočným signálom sa zosilňujú aj šumy , ktoré sa stávajú zreteľnejšími. Keďže fyzická veľkosť matrice priamo súvisí s množstvom svetla vstupujúceho do matrice, 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. Meria sa 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 pri citlivosti 0 lux môžete fotiť takmer v úplnej tme.

počet pixelov(rozlíšenie) - požadovaný počet pixelov závisí výlučne od televízneho 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 využíva elektronický stabilizátor obrazu.

Vzhľadom na všetky tieto parametre, ktoré ovplyvňujú 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. V súčasnosti sú už vytvorené videokamery s podobnými parametrami. Upozorňujeme, že videokamera s maticou CCD s vysokým rozlíšením nemusí nevyhnutne snímať vysokokvalitné video. Matrica spracováva to, čo šošovka premieta. Montáž veľkého CCD s malým priemerom šošovky je v princípe nezmyselná. Ak je obraz prijímaný cez malú šošovku natiahnutý na veľkú matricu, nemožno sa vyhnúť optickému skresleniu.

10) Počas operácie umelého oka môžu po prvé nastať problémy, ktoré sú podobné problémom pri prevádzke bežnej videokamery:

Bude potrebné vyčistiť šošovku (šošovku) videokamery a to vzhľadom na jej veľkosť nebude jednoduchá záležitosť. Navyše to pre človeka s umelým okom spôsobí veľké nepohodlie a nepohodlie.

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

Je známe, že videokamera zlyhá pri vysokej vlhkosti, rovnaké problémy môžu vzniknúť aj pri operácii umelého oka. Človek sa môže jednoducho dostať do dažďa a to povedie k zlyhaniu fotoaparátu. Prirodzene, človek s umelým okom bude mať problémy so sprchovaním, umývaním, nehovoriac o plávaní v bazéne. Tieto problémy sa samozrejme dajú vyriešiť výrobou vodotesného puzdra na fotoaparát, čo si však vyžaduje samostatnú štúdiu s ohľadom na rozmery fotoaparátu a pohodlie človeka.

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, ktorá pracuje v infračervenej oblasti. Získate druh prístroja na nočné videnie)

Pri chôdzi sa fotoaparát trasie, čo má za následok zlú kvalitu obrazu. Tento problém sa dá vyriešiť aplikáciou stabilizátorov obrazu, čo si však vyžaduje samostatnú štúdiu s prihliadnutím na veľkosť fotoaparátu a pohodlie človeka.

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 osobu. 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 v porovnaní s ľudským okom:

Môžete použiť videokameru pracujúcu v infračervenej oblasti. Zaobstarajte si akýsi prístroj na nočné videnie.

Je možné zaznamenať informácie, ktoré osoba videla.

Videokameru 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)

šoková nestabilita

nedostatok "periférneho videnia"

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

Vynález sa týka oblasti medicíny, konkrétne vytvorenia umelého ľudského oka na vnímanie optického obrazu ľuďmi, ktorí stratili zrak v dôsledku úrazu, ale zrakový nerv si zachoval neporušený. Je známe zariadenie na vnímanie obrazu nevidomou osobou, ktoré obsahuje zostavu receptora pripojenú cez jednotku prevodníka k elektromagnetickej cievke s vibrátorom a má jednotku optickej transformácie a jednotka receptora je vyrobená vo forme fotosenzora. pevne spojený s vibrátorom, pričom fotosnímač je opticky spojený s optickou jednotkou.transformácií a umiestnený v jeho ohniskovej rovine /1/. Nevýhodou tohto zariadenia je, že nevidiaci nevidí optický obraz, ale vníma ho dotykom prsta na kmitajúcej ploche vibrátora, nie vždy dostatočne, pretože. hmatová citlivosť prsty sa môžu časom meniť v závislosti od fyziologického a psychický stav osoba. Okrem toho nie je definované umiestnenie prstov vzhľadom na povrch vibrátora. Sila dotyku prstov na povrchu vibrátora sa tiež môže meniť. Známa je univerzálna 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 zrkadlo na snímanie obrazu, medzi šošovkou a fotobunkou je umiestnený priehľadný kotúč rovnomerne otáčaný elektromotorom - modulátor s vytlačenými optickými zvukovými stopami, vyrobený na fotografickej emulzii vo forme sústredných stôp sínusových tónov rôznych frekvencií a pevná lišta so štrbinou, ktorej šírka sa mení od stredu disku po jeho okraj v závislosti od dĺžky sínusových tónov vytlačených na disku a rovná sa dĺžke periódy zodpovedajúcich sínusoidov v každej z jeho miesta /2/. Nevýhodou tohto prístroja je aj to, že človek nevidí optický obraz, ale vníma len sluchovými orgánmi optický obraz prevedený prístrojom na zvuky, tiež prijímaný prístrojom. Prototyp je zariadenie na vnímanie a rozpoznávanie vizuálnych obrazov nevidomou osobou, ktoré obsahuje prijímací televízny systém, elektronickú jednotku, napájaciu jednotku, jednotku na ovládanie jasu a kontrastu, systém na pozorovanie obrazu na obrazovke kineskopu. , konektory a káble, okrem toho je prístroj vybavený celulárnou maskou, sústavou senzorov, zosilňovačov, receptorovou zostavou, frekvenčným generátorom, navyše celulárna maska ​​so sústavou senzorov je umiestnená na obrazovke kineskopu a je elektricky prepojená cez blok zosilňovača s receptorovou zostavou namontovanou na ľudskom tele, vyrobenou vo flexibilnom kryte a pripojená k frekvenčnému generátoru na reprodukciu obrazu akéhokoľvek farebného rozsahu, okrem toho je receptorová jednotka vybavená dielektrickými ihlami a upevnením a fixačné prvky, dielektrické ihly receptorovej jednotky sú vybavené magnetickým vodičom a miskou na interakciu s elektromagnetickými cievkami, jedna základňa receptorovej jednotky je vyrobená zahrotená a druhá - tupý, receptorový uzol interaguje s telom nevidomého cez ovládacie podložky /3/. Nevýhodou tohto zariadenia je nízka účinnosť vnímania a rozpoznávania vizuálnych obrazov nevidomou osobou, trvanie procesu rozpoznávania vizuálnych obrazov, zložitosť dizajnu, pravdepodobnosť straty uzla receptora, keď sú upevňovacie prvky sú poškodené. Okrem toho musí mať človek dobrú extroceptívnu citlivosť a rozlišovať medzi dotykom kože piercingových predmetov vo vzdialenosti až jeden milimeter od seba. Účelom vynálezu je vytvoriť umelé oko na optické vnímanie obrazu u ľudí, ktorí stratili zrak v dôsledku úrazu, ale zrakový nerv si zachoval neporušený. Technický výsledok Vynález je dosiahnutý tým, že vo zrakovej protéze - umelom oku - dochádza k premene svetelných impulzov na elektrické signály vstupujúce do zrakového nervu. Tento cieľ sa dosahuje tým, že v umelom oku, ktoré obsahuje prijímací televízny systém, receptorový uzol, elektronickú jednotku a napájaciu jednotku, je prijímacím systémom umelé oko obsahujúce umelú rohovku, šošovku a sietnicu, ktorá je matrica svetlocitlivých 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 zdroj energie a receptorový uzol je matrica CCD. Okrem toho môže byť napájací zdroj umiestnený v poli fotosenzitívnych prvkov alebo pod ušným lalôčikom a môže byť pripojený k čítačke a meniču cez podkožné vodiče. 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 je umelá sietnica 3, čo je matrica svetlocitlivých prvkov vyrobená napríklad z nábojovo viazaných zariadení (CCD) založené na štruktúrach MIS. Princíp činnosti týchto zariadení, založený na prenose nosičov náboja, umožňuje známymi metódami konvertovať, uchovávať a spracovávať informácie reprezentované hustotou náboja /4, 5/. Elektronická jednotka 4 sa skladá z čítacieho zariadenia 5 a prevodníka 6. Štruktúry MIS sú prepojené mikrovodičmi so zariadením 5 na čítanie informácií prijatých na fotocitlivej vrstve umelej sietnice 3. Potom tieto informácie vstupujú do prevodníka 6, účel ktorých je premena informácií na signály, ktoré sú najbližšie k prirodzeným signálom, ktoré vstupujú do zrakového nervu zo živej sietnice. Napájací zdroj 7 zabezpečuje činnosť čítačky 4 a prevodníka 6. Napájací zdroj môže byť umiestnený tak nezávisle, napríklad pod ušným lalôčikom a môže byť pripojený k čítačke a prevodníku pomocou podkožne umiestnených vodičov, ako aj v matrici sietnice. sám vo forme generovania elektriny fotobunky. Oko je jedným z hlavných zmyslových orgánov človeka, 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 tela, t.j. pôsobí ako spätnoväzbové informačné spojenie 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. Ako ukazujú experimenty, informácie v nervovom systéme nie sú zakódované sekvenciou AP ako v digitálnych strojoch, ale frekvenciou výskytu AP, ktorá je úmerná logaritmu veľkosti pôsobiaceho podnetu /6/. Vzhľadom na vyššie uvedené, v navrhovanom zariadení, umelom oku, sa 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 sietnice 3, pozostávajúcej z CCD na báze MIS štruktúr, elektrických nábojov, ktorých veľkosť závisí na osvetlení. Tieto elektrické náboje sa v čítacom zariadení 5 premenia na elektrické impulzy a potom vstúpia do prevodníka 6, v ktorom sa informácia premení na signály, ktoré sú čo najbližšie prirodzenému. Komunikácia s očným nervom sa uskutočňuje vodičmi zakončenými elektródami vo forme napríklad prstencových svoriek pripojených k očným nervom. Ďalšie informácie sa prenášajú do vizuálnych častí mozgu. Moderné úspechy mikroelektronika, neurofyziológia, biotechnológia, ako aj adaptačná schopnosť mozgu hovoria v prospech toho, že navrhované umelé oko pomôže adekvátne vytvoriť vizuálny obraz v súlade s informáciami vstupujúcimi do umelého oka na jeho umelú sietnicu - svetlocitlivá matrica. Zdroje informácií 1. Ed. 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 - podobne. 3. Pat. RF 2057504, MPK A 61 F 9/08 - prototyp. 4. Efremov I.E., Kozyr I.Ya., Gorbunov Yu.I. mikroelektronika. Dizajn, typy mikroobvodov, funkčná mikroelektronika. Učebnica pre vysoké školy.//M., Vyššia škola, 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, receptorovú zostavu, elektronickú jednotku a napájací zdroj, vyznačujúce sa tým, že prijímacím systémom je umelé oko obsahujúce umelú rohovku, šošovku a sietnicu, ktoré je matricou fotosenzitívnych prvkov umiestnených v ohnisková rovina šošovky pozostávajúca napríklad z nábojovo viazaných zariadení (CCD) založených na štruktúrach MIS a elektricky spojených s elektronickou jednotkou, ktorou je čítacie a konvertujúce zariadenie pripojené k zdroju energie, a uzol receptora je CCD matrica. 2. Umelé oko podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že zdroj energie je umiestnený v matrici 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 pripojený k čítaciemu a prepočítavaciemu zariadeniu pomocou podkožných vodičov.

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

Definícia

Bionické oko je zariadenie, ktoré umožňuje nevidomým rozlíšiť škálu zrakových objektov a do určitej miery kompenzovať nedostatok zraku. Chirurgovia ho implantujú do poškodeného oka ako retinálnu protézu. Dopĺňajú tak nepoškodené neuróny zachované v sietnici umelými fotoreceptormi.

Princíp fungovania

Bionické oko pozostáva z polymérnej matrice vybavenej fotodiódami. Zachytáva aj slabé elektrické impulzy a prenáša ich do nervových buniek. To znamená, že signály sa premieňajú na elektrickú formu a ovplyvňujú neuróny, ktoré sú uložené v sietnici. Polymérna matrica má alternatívy: infračervený senzor, videokameru, špeciálne okuliare. Tieto zariadenia 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 je implantovaný do sietnice 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 fixovaný na matrici fotosenzora a cez nervové bunky vstúpil do mozgu. Ale v tomto procese bola jedna nevýhoda - rozdiel vo vnímaní obrazu kamerou a očná buľva. To znamená, že nefungovali synchrónne.

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

Nové štandardy

Každý rok sa biomedicínske technológie vyvíjajú míľovými krokmi. AT tento moment sa chystajú zaviesť nový štandard pre systém 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 ďalšieho rastu jasný. Stojí za zmienku, že informácie sa prenášajú do mozgu cez milióny nervových zakončení a potom ich sietnica nezávisle spracováva.

Argus II

Toto bionické oko bolo navrhnuté a vyrobené v USA spoločnosťou Clairvoyance. Jeho možnosti využilo 130 pacientov s retinitis pigmentosa. Argus II pozostáva z dvoch častí: mini videokamery zabudovanej v okuliaroch a implantátu. Všetky objekty okolitého sveta sú zaznamenávané na kameru a prenášané do implantátu cez procesor prostredníctvom bezdrôtovej komunikácie. Implantát pomocou elektród aktivuje bunky sietnice pacienta a posiela informácie priamo do zrakového nervu.

Používatelia bionického oka dokážu jasne rozlíšiť vodorovné a zvislé čiary do týždňa. V budúcnosti sa kvalita videnia prostredníctvom tohto zariadenia len zvyšuje. Argus II stojí 150-tisíc libier. Výskum však neustáva, pretože vývojári dostávajú rôzne finančné granty. Prirodzene, umelé oči sú stále dosť nedokonalé. Vedci však robia všetko pre zlepšenie kvality prenášaného obrazu.

Bionické oko v Rusku

Prvým pacientom, ktorému bol u nás prístroj implantovaný, sa stal 59-ročný obyvateľ Čeľabinska Alexander Uljanov. Operácia trvala 6 hodín vo Vedeckom a klinickom centre otorinolaryngológie FMBA. Najlepší oftalmológovia v krajine monitorovali 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 množstvo predmetov, ktoré má zdravé oko k dispozícii. Uljanov vidí svet okolo seba rozmazane a čiernobielo. Ale aj toto mu stačí na to, aby bol absolútne šťastný. Koniec koncov, posledných 20 rokov bol muž vo všeobecnosti slepý. A teraz jeho život úplne zmenil 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 stáva čoraz väčšou realitou ako vo vede, tak aj v medicíne – autori sci-fi románov o tom ani len 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, z umelej kremíkovej sietnice) 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 doske, 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. Sietnica z umelého kremíka chirurgicky sa implantuje 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 mikroobvod dokáže interagovať nejaký dlhý čas, potom kráčame k cieľu správnou cestou,“ je si istý Alan Chow.

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

Vekom podmienený výskyt škvŕn na rohovke (VPDM, z vekom podmienenej degenerácie makuly) sa podľa bratov Chowovcov dá korigovať aj umelou kremíkovou sietnicou. Škvrny na rohovke sú dôsledkom starnutia organizmu, no 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 môžu byť potom spracované a odoslané dolu zrakovým nervom do mozgu.

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 nazbierali dostatok údajov na to, aby sa mohli obrátiť na potravinovú správu a lieky 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 povzbudivé,“ 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 ich prístroj momentálne nedokáže 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 počinom, ktorý pomôže natrvalo zbaviť sa hrozby niektorých foriem slepoty.