Vești bune pentru nevăzători: primul ochi bionic din lume te ajută să vezi forme și culori. Ochiul bionic - mituri și realitate
Înlocuirea părților pierdute ale corpului cu implanturi electronice este dincolo de science-fiction. O astfel de soluție este un ochi bionic.
Relevanța problemei deficienței de vedere
Conform celor mai recente date ale OMS, aproximativ 285 de milioane de oameni din întreaga lume suferă de deficiențe de vedere. Dintre aceștia, 39 de milioane sunt complet orbi. Cauzele deficienței vizuale complete sau parțiale sunt variate - de la boli ale ochilor la defecte genetice, leziuni și efectele substanțelor toxice. Problemele de vedere sunt una dintre cauzele comune ale dizabilității. Cu toate acestea, 80% din cazurile de deficiență de vedere pot fi prevenite sau vindecate. Ochiul bionic este una dintre metodele moderne de restaurare de înaltă tehnologie pierderea vederiiîn unele forme de orbire.
Ce sunt protezele bionice?
Știința și medicina modernă fac posibilă crearea de proteze care aspectși funcții similare cu organele sau membrele reale. Astfel de proteze și implanturi sunt numite bionice. S-au realizat unele progrese în acest domeniu în dezvoltarea brațelor și picioarelor bionice, inimi artificiale, urechea și retina.
Ochiul bionic este un sistem vizual artificial pentru restabilirea vederii pierdute. Acest oportunitate unică redă vederea chiar și orbilor care au păstrat fibrele retiniene sănătoase și mod natural transmiterea datelor de la retină la creier. Astfel de implanturi sunt destinate în primul rând pacienților care sunt orbi din cauza boli degenerative retină.
Se poate dezvolta la bătrânețe degenerescenta legata de varsta retină. în care receptori fotosensibili ochii încep să se atrofieze - nu mai răspund la lumină, iar persoana orbește. În același timp, celulele nervoase retiniene nu mor. Datorită acestui fapt, este posibil să se creeze un sistem artificial pentru restabilirea vederii.
Una dintre principalele cauze ale orbirii este scotomul. Acesta este un defect asemănător unui punct care se află în câmpul vizual al ochiului. Scotomul este cauzat de boli ale retinei sau ale nervului optic, glaucom.
Întrebări pentru cititor
18 octombrie 2013, ora 17:25 Bună ziua, vă rog să-mi spuneți, bunica mea a fost diagnosticată cu glaucom, internată în spital pentru 10 zile, i s-au făcut injecții în ochi și a fost externată, dar din păcate, bunica continuă să aibă dureri, este normal, va trece mai târziu sau trebuie sa fac ceva?? Multumesc anticipat pentru raspuns.
Pune o intrebareCum funcționează un implant bionic de ochi?
Acest sistem vă permite să compensați senzațiile vizuale pierdute cu pierderea completă sau incompletă a vederii. Pentru a face acest lucru, un implant este implantat în ochi cu o retină deteriorată - o proteză retiniană, care completează retina însăși cu celulele nervoase intacte rămase în ea.
În unele cazuri, se utilizează o placă cu matrice polimerică cu fotodiode. Impulsurile electrice sunt îndepărtate din acesta, care sunt transmise celulelor nervoase învecinate. Semnale analogice de la imagine optică pe o retină artificială, stimulați celulele rămase.
Imaginea din jur este formată folosind o cameră video amplasată pe frunte, un afișaj IR, ochelari speciali și un fotosenzor polimer cu electrozi și găuri.
În caz de orbire completă, una dintre componentele cheie ale sistemului sunt ochelarii speciali cu cameră încorporată. Informațiile de la cameră sunt trimise la un procesor video pe care pacientul îl poartă la centură. Procesorul transformă imaginea într-un semnal și o trimite la un transmițător încorporat în ochelari. Acest transmițător trimite apoi fără fir un semnal către un receptor electronic încorporat în ochi și electrozii fotosenzori implantați în retină. Electrozii fotosenzori stimulează nervii optici funcționali ai retinei. Semnalele electronice circulă de-a lungul nervilor optici până la creierul pacientului.
Succes la aplicare
În august 2008 a avut loc Prima operație de implant bionic de ochi numit Argus II, dezvoltat de Second Sight, SUA. Ca parte a studiului, pacientul era un englez de 76 de ani care, din cauza boala ereditara a fost orb în ultimii 30 de ani. După operație, bărbatul a început să vadă licăriri de lumină și, potrivit acestuia, a învățat să deosebească șosetele albe și gri de cele negre.
În decembrie 2009, unul dintre participanții la test tehnologie nouă a devenit Peter Lane, rezident britanic de 51 de ani. Avea senzori foto electronici implantați în ochi, care trimit semnale către creier, care sunt colectate de ochelari. Datorită acestui fapt, pentru prima dată în 30 de ani, omul a reușit să distingă contururile obiectelor și să recunoască literele.
În 2012, oamenii de știință de la Bionic Vision Australia au implantat pentru prima dată un prototip de ochi bionic electronic într-o femeie cu boala incurabila- ereditar distrofie pigmentară retină. Acest sistem este echipat cu 24 de electrozi și un cablu care îl conectează la un dispozitiv de recepție situat în spatele urechii. Principalul dezavantaj Acest prototip este capabil să transmită doar imagini alb-negru.
Implantul îmbunătățit Argus II este deja disponibil pentru utilizare în Europa. Operațiunea de instalare durează 4 ore, costul său este de aproximativ 115 mii de dolari. Implantul este echipat cu 60 de electrozi, ceea ce vă permite să distingeți între formele brute ale obiectelor și literele mari, precum și să monitorizați mișcarea unui obiect.
Retina Nano a lansat un sistem numit Bio-Retina. Operația de implantare durează aproximativ 30 de minute și se efectuează sub Anestezie locala. Senzorul are 576 de electrozi și permite creierului să detecteze nivelurile de gri.
Îmbunătăţire implanturi bionice ochiul continuă. Creșterea numărului de electrozi va îmbunătăți rezoluția, iar îmbunătățirea senzorilor va oferi viziunea în culori.
Vă puteți imagina ce simte o persoană care nu vede sau abia vede lumea din jurul său? Această condiție se numește orbire - incapacitatea de a percepe stimulii vizuali din cauza tulburări patologiceîn ochi însuși, în nervii optici sau în creier. În 1972 Organizația Mondială Organizația Mondială a Sănătății (OMS) a adoptat următoarea definiție: o persoană este considerată oarbă dacă este acută viziune centralăîn condiţii de corecţie maximă nu depăşeşte 3/60. Cu o astfel de vedere, o persoană în condiții de lumină naturală cu corecție optică maximă nu poate număra degetele de la o distanță de 3 metri.
Deci, pentru astfel de cazuri, s-a propus ideea stimulării electrice a retinei sau cortexului vizual, creând o proteză care, prin mecanismul său de acțiune, imită procesele reale de transmitere a semnalelor electrice.
Există mai multe opțiuni pentru implanturi electronice, idei noi apar în fiecare an, dar termenul „Bionic Eye” în sine a fost dezvoltat de Daniel Palanker, angajat al Universității Stanford și grupul său de cercetare „Biomedical Physics and Ophthalmic Technologies”.
Implantarea modelului de ochi bionic Argus II (apropo, singurul model care are marca UE, dar nu este certificată în Rusia) a fost efectuată în Rusia în iulie 2017 pe un pacient. Și am auzit din toate sursele de televiziune că acum oamenii vor putea vedea lumea ca înainte. Sute de oameni cer un ochi bionic, iar unii cer și implantarea de cipuri pentru supraveghere.
Deci, ce avem astăzi și poate visul de a vedea lumea devenind realitate după ce mi-am pierdut vederea?
ASPECTE BIOLOGICE ALE PROTEZICELOR RETINEI
Bionica sunt proteze și elemente implantate ale unor părți ale corpului uman care sunt similare ca aspect și funcție cu organele sau membrele reale. Astăzi oamenii sunt ajutați cu succes viață plină brațe bionice, picioare, inimi și organe auditive. Scopul creării unui ochi electronic este de a ajuta persoanele cu deficiențe de vedere cu probleme ale retinei sau ale nervului optic. Dispozitivele implantate în locul retinei deteriorate trebuie să înlocuiască milioane de celule fotoreceptoare din ochi, deși nu 100%.
Tehnologia ochilor este similară cu cea utilizată în aparatele auditive care ajută persoanele surde să audă. Datorită ei, pacienții au mai putine sanseîși pierd vederea reziduală, iar cei care și-au pierdut vederea pot vedea lumina și au cel puțin o anumită capacitate de a naviga în spațiu în mod independent.
ASPECTE TEHNOLOGICE
Principiul general al ochiului electronic este următorul: o cameră miniaturală este construită în ochelari speciali, din care informațiile despre imagine sunt transmise către dispozitiv, care transformă imaginea într-un semnal electronic și o trimite la un transmițător special, care în întoarcerea trimite un semnal electronic celui implantat în ochi sau receptorul creierului, sau informația este transmisă prin fire minuscule la electrozii atașați la retina ochiului, aceștia stimulează nervii retinieni rămași, trimițând impulsuri electrice către creier prin nervii optici. . Dispozitivul este conceput pentru a compensa senzațiile vizuale pierdute în cazul pierderii complete sau incomplete a vederii.
Condiții principale munca de succes sisteme:
- Prezența unor celule nervoase vii în ochiul și creierul pacientului.
- Pacienții trebuie să fie oameni care au văzut cândva în mod normal, deoarece cineva care este orb de la naștere nu va putea folosi astfel de dispozitive. Persoanele care au văzut de mult timp și au o experiență vizuală bogată sunt potrivite. Drept urmare, ei văd puțin, dar au idei despre obiecte și ghicesc ce fel de obiect este. Pe scurt, cortexul cerebral trebuie să fie dezvoltat și să aibă suficientă inteligență.
- Și, desigur, cu cât sunt mai mulți pixeli în cip, cu atât imaginea rezultată va fi mai clară.
- Durată lungă de viață – până acum nimeni nu știe durata de viață a acestor dispozitive. Prima implantare a ochilor bionici în Germania s-a încheiat cu extirparea lor la toți pacienții un an mai târziu. Chiar și cei care au văzut ceva. Chiar și presa germană a scris despre asta.
- O modalitate avansată tehnologic de reîncărcare. Acum funcționează pe principiul inducției, nu pe baterii. Se încarcă ca o periuță de dinți electrică.
- Totodată, trebuie rezolvată problema oxidării, încălzirii etc. De exemplu, un design perforat după implantare poate permite celule nervoase retina curge automat din partea de sus și suprafețele inferioare senzor foto prin cavități și conectați, precum și reduceți încălzirea pixelilor și creșteți numărul acestora.
ASPECTE MICROCHIRURGICALE ALE PROTEZICELOR
Acest operațiuni extinse. Dacă descriem, de exemplu, implantarea unui ochi bionic subretinian (situat sub retină) - trebuie să ridicați complet retina, apoi să faceți o retinectomie extinsă (taiați o parte a retinei), apoi instalați acest cip sub retină. , apoi coaseți retina cu unghii retiniene, lipiți retina cu coagulare cu laser și umpleți ulei de silicon. Este necesară tamponarea cu silicon, altfel va apărea imediat PVR (vitreoretinopatia proliferativă) și va apărea detașarea. Da, nu ar trebui să existe nici o lentilă naturală sau mai întâi trebuie înlocuită cu o lentilă artificială.
Operația necesită instrumente speciale cu vârfuri blânde din silicon. Aceasta este o operație complet dificilă, în plus, aveți nevoie și de un chirurg oro-facial sau de un chirurg ORL - ei scot electrozii prin piele. Și obțineți un astfel de dispozitiv - un cip în interiorul ochiului, iar în mâinile dvs. există un astfel de dispozitiv de dimensiunea unui telefon mobil, cu care puteți modifica intensitatea semnalului, se conectează la electrozii subcutanați. Un oftalmolog-chirurg singur nu este suficient în timpul unei operații - este nevoie de ajutorul altor discipline, operația durează 6 ore lungi.
ASPECTE ECONOMICE ALE PROTETICEI
- În primul rând, este scump. Numai dispozitivul costă aproximativ 150 de mii de dolari, adică aproape 8,5 milioane de ruble. Și întregul tratament al unui astfel de pacient poate ajunge la 10 milioane de ruble. Este despre despre modelul Argus II. Astăzi, în unele țări, de exemplu, în Germania, această operațiune este plătită de asigurări.
- Companiile implicate în dezvoltare și producție din întreaga lume trăiesc din subvenții guvernamentale și granturi. Acest lucru este grozav - astfel de lucruri trebuie susținute, altfel nu va exista nicio dezvoltare.
- Nu există niciun certificat în Rusia pentru niciunul dintre următoarele dispozitive.
ASPECTE MEDICALE ALE PROTETICEI
- Rezultatele sunt destul de modeste - după operație, astfel de oameni nu pot fi numiți vizionați; ei văd la un nivel maxim de 0,05, adică. pot vedea contururile și pot determina direcția de mișcare a umbrei, nu pot distinge deloc culorile, obiectele pot fi distinse doar de cele care sunt amintite din viața lor anterioară „văzătoare”, de exemplu: „da - aceasta este probabil o banană , deoarece ceva este semicircular.” Ei văd ceva în mișcare spre ei, pot ghici că este o persoană, dar nu-i pot distinge fața.
- Pentru ce boli poate fi util un ochi bionic?
Primii pacienți sunt pacienți cu retinită pigmentară, o boală cu pierdere primară a fotoreceptorilor și atrofie secundară a nervului optic. În Rusia există 20-30 de mii de astfel de pacienți, în Germania sunt doar câteva mii.
Următorii în rând sunt pacienții cu degenerescență maculară atrofică geografică. Aceasta este o patologie oculară extrem de comună legată de vârstă.
Al treilea va fi pacienții cu glaucom. Glaucomul nu a fost încă studiat, deoarece atrofia nervului optic în acest caz este primară, deci metoda de transmitere trebuie să fie diferită - ocolind nervul optic.
Diabetul este cea mai dificilă problemă de rezolvat. Una dintre metodele de tratare a modificărilor diabetice de pe retină este coagularea cu laser pe întreaga suprafață. După o astfel de procedură, este imposibil din punct de vedere tehnic să ridicați retina din cauza coagulării laser - se dovedește a fi o „sită”. Și dacă nu se face cu laser, situația nu este mai bună: de obicei ochiul este atât de deteriorat încât implantarea este inutilă în acest caz.
3. Din păcate, prototipul actual al ochiului bionic nu permite oamenilor să vadă lumea din jurul lor așa cum o vedem noi. Scopul lor este să se miște independent fără ajutor din exterior. Utilizarea pe scară largă a acestei tehnologii este încă departe, dar oamenii de știință vor da speranță oamenilor care și-au pierdut vederea.
PROIECTE ACTUALE ALE „OCHII BIONICI”
În ultimele decenii, oamenii de știință tari diferite lucrând la idei pentru ochi electronici bionici. Tehnologia se îmbunătățește de fiecare dată, dar nimeni nu și-a introdus încă produsul pe piață pentru utilizare în masă.
1. Proteza retiniană Argus
Proteza retiniană Argus este un proiect american care a fost destul de bine comercializat. Primul model a fost dezvoltat de o echipă de cercetători la începutul anilor 1990: oftalmologul de origine pakistaneză Mark Humayun (Mark Humayun, apropo, profesorul Secundo îl cunoaște de la Universitatea Johns Hopkins - la vremea aceea era rezident în anul 2, Walter era un student), Eugene Deian, inginer Howard Phillips, bioinginer Wentai Liu și Robert Greenberg. Primul model, lansat la sfârșitul anilor 1990 de Second Sight, avea doar 16 electrozi.
„Incercările pe teren” ale primei versiuni a retinei bionice au fost efectuate de Mark Hameyun pe șase pacienți cu pierdere a vederii din cauza bolii retinite pigmentare între 2002 și 2004. retinită pigmentară - boala incurabila, în care o persoană își pierde vederea. Apare în aproximativ un caz la fiecare trei mii și jumătate de oameni.
Vedere a unității externe Argus II
Pacienții cărora li s-a implantat un ochi bionic au demonstrat nu numai capacitatea de a distinge lumina și mișcarea, ci și de a identifica obiecte de dimensiunea unei căni de ceai sau chiar a unui cuțit.
Dispozitivul de testare a fost îmbunătățit - în loc de șaisprezece electrozi fotosensibili, au fost instalați în el șaizeci de electrozi și au fost numiți Argus II. În 2007, un studiu multicentric a fost lansat în 10 centre din 4 țări din SUA și Europa – în total 30 de pacienți. În 2012, Argus II a primit permisiunea de utilizare comercială în Europa, un an mai târziu, în 2013 - în SUA. Nu există permisiunea în Rusia.
Până în prezent, aceste studii sunt subvenționate din fonduri guvernamentale, în SUA există trei dintre ele - Institutul Național pentru Ochi, Departamentul de Energie și Fundația Națională pentru Știință, precum și o serie de laboratoare de cercetare.
Așa arată cipul pe suprafața retinei
2. Proteză vizuală bazată pe microsistem (MIVP)
Modelul de proteză a fost proiectat de Claude Veraart de la Universitatea din Louvain sub forma unei manșete spiralate de electrozi în jurul nervului optic din partea din spate a ochiului. Se conectează la un stimulator implantat într-o mică gaură din craniu. Stimulatorul primește semnale de la o cameră externă, care sunt traduse în semnale electrice care stimulează direct nervul optic.
Schema MIVP
3. Telescop miniatural implantabil
De fapt, acest dispozitiv nu poate fi numit „proteză retiniană”, deoarece acest telescop este implantat în camera posterioară a ochiului și funcționează ca o lupă, mărind imaginea retiniană de 2,2 sau 2,7 ori, ceea ce reduce impactul scotoamelor ( punctele moarte) în partea centrală a câmpului vizual . Implantat într-un singur ochi, deoarece prezența unui telescop se înrăutățește Vedere periferică. Al doilea ochi funcționează pentru periferie. Se implantează printr-o incizie destul de mare în cornee.
Apropo, un principiu similar este folosit în plus lentile intraoculare Shariott. Am cea mai mare experiență în implantarea acestor lentile în Rusia și pacienții sunt mulțumiți de rezultate. În acest caz, se efectuează mai întâi facoemulsificarea cataractei. Deși acesta nu este, desigur, un ochi 100% bionic.
Mai multe despre asta în postările anterioare:
- Implantăm o lentilă artificială (veți avea nevoie de aceasta după 60 de ani)
Sistem telescopic pt camera din spate ochi*## 4. Tübingen MPDA Project Alpha IMS
În 1995, dezvoltarea protezelor retiniene subretiniene a început la Clinica Oculară Universitară din Tübingen. Un cip cu microfotodiode a fost plasat sub retină, care a simțit lumina și a transformat-o în semnale electrice care stimulează celulele ganglionare precum proces naturalîn fotoreceptorii retinei intacte.
Desigur, fotoreceptorii sunt de multe ori mai sensibili decât fotodiodele artificiale, așa că au necesitat o amplificare specială.
Primele experimente pe microporci și iepuri au început în 2000 și abia în 2009 implanturi au fost implantate la 11 pacienți, în cadrul unui studiu clinic. studiu pilot. Primele rezultate au fost încurajatoare - majoritatea pacienților au reușit să distingă ziua de noapte, unii puteau chiar recunoaște obiecte - o ceașcă, o lingură sau să urmărească mișcarea obiectelor mari. Apropo, soarta ulterioară a acestor pacienți a fost tristă - toți participanții la experiment, chiar și cei care au văzut ceva, conform acordului semnat, au fost îndepărtați „ochii bionici” și au revenit la starea lor inițială.
Astăzi, Alpha IMS, produs de Retina Implant AG Germania, are 1500 de electrozi, dimensiune 3x3 mm, grosime 70 microni. Odată plasat sub retină, permite aproape tuturor pacienților să obțină un anumit grad de restabilire a percepției luminii.
Tehnic asta operație complexăîn Germania o fac doar în trei centre: Aachen, Tübingen și Leipzig. Drept urmare, acest lucru este făcut de chirurgii așa-numitei școli din Köln, studenți ai profesorului chirurg vitreoretinian Heinemann, care, din păcate, a murit destul de devreme de leucemie, dar toți studenții săi au devenit șefi de departamente în Tübingen, Leipzig și Aachen.
Acest grup de oameni de știință face schimb de experiență, conduce în comun evoluții științifice, acești chirurgi (în Aachen - profesorul Walter (așa este numele lui), în Tübingen - profesorul Bartz-Schmitz) au cea mai mare experiență în lucrul cu ochii bionici, pentru că în acest caz implantările 7-8-10 sunt considerate multă experiență.
Alpha IMS pe fund
5. Implant retinian Harvard/MIT
Joseph Rizzo și John Wyatt din Massachusetts au început să cerceteze posibilitatea creării unei proteze retiniene în 1989 și au efectuat teste de stimulare pe voluntari nevăzători între 1998 și 2000. Ideea actuală este de a proiecta un neurostimulator subretinian fără fir minim invaziv, constând dintr-o masă de electrozi care este plasat sub retină în spațiul subretinian și care primește semnale de imagine de la o cameră montată pe o pereche de ochelari. Cipul stimulator decodifică datele de imagine de la cameră și stimulează în consecință celule ganglionare retină. Proteza de a doua generație colectează date și le transmite implantului prin câmpuri de radiofrecvență dintr-o bobină de transmițătoare montate pe ochelari. Bobina receptorului secundar este cusută în jurul irisului.
Model de implant retinian MIT
6. Retină din silicon artificial (ASR)
Frații Alan Chow și Vincent Chow au dezvoltat un microcip care conține 3.500 de fotodiode care detectează lumina și o transformă în impulsuri electrice care stimulează celulele ganglionare retiniene sănătoase. „Retina artificială din silicon” nu necesită utilizarea dispozitivelor externe. Microcipul ASR este un cip de siliciu cu diametrul de 2mm (același concept ca și în cipurile de calculator), grosimea de 25 de microni, care conține ~5000 de celule solare microscopice numite „microfotodiode”, fiecare având propriul electrod de stimulare.
Circuit ASR
7. Proteză retiniană fotovoltaică
Daniel Palanker și grupul său de la Universitatea Stanford au dezvoltat un sistem fotovoltaic, cunoscut și sub numele de „ochi bionic”. Sistemul include o fotodiodă subretiniană și un sistem de proiecție a imaginii în infraroșu montat pe ochelari video.
Informațiile de la camera video sunt procesate în dispozitiv și afișate într-o imagine video cu infraroșu pulsat (850–915 nm). Imaginea IR este proiectată pe retină prin optica naturală a ochiului și activează fotodiodele din implantul subretinian, care transformă lumina în bifazic pulsat. electricitateîn fiecare pixel.
Intensitatea semnalului poate fi crescută în continuare prin creșterea tensiunii generale furnizate de unitatea RF a sursei de alimentare implantabile.
Asemănarea dintre electrozi și celulele neuronale este necesară pentru stimulare Rezoluție înaltă, poate fi realizat folosind efectul de migrare a retinei.
Modelul Palanker
8. Bionic Vision Australia
O echipă australiană condusă de profesorul Anthony Burkitt dezvoltă două proteze retiniene.
Dispozitivul Wide-View combină noile tehnologii cu materiale care au fost utilizate cu succes în alte implanturi clinice. Această abordare include un microcip cu 98 de electrozi de stimulare și are ca scop îmbunătățirea mobilității pacienților pentru a-i ajuta să se miște în siguranță în mediul lor. Acest implant va fi plasat în spațiul supracoroidal. Primele teste de pacient cu acest dispozitiv au început în 2013.
Bionic Vision Australia este un implant cu microcip cu 1024 de electrozi. Acest implant este plasat în spațiul supracoroidal. Fiecare prototip constă dintr-o cameră atașată la o pereche de ochelari care trimite un semnal către un microcip implantat, unde este transformat în impulsuri electrice pentru a stimula neuronii sănătoși rămași în retină. Aceste informații sunt apoi transmise nervului optic și centrilor de procesare vizuală ai creierului.
Consiliul de Cercetare Australian a acordat Bionic Vision Australia un grant de 42 milioane USD în decembrie 2009, iar consorțiul a fost lansat oficial în martie 2010. Bionic Vision Australia reunește o echipă multidisciplinară, dintre care mulți au o experiență vastă în dezvoltare dispozitive medicale, cum ar fi „urechea bionică”.
Model Bionic Vision Australia
Datorită cercetătorilor de la Institutul de Bionics (Melbourne, Australia) și a companiei evok3d, care lucrează la un „ochi bionic”, persoanele care suferă de distrofie pigmentară a retinei și degenerescență moleculară legată de vârstă vor putea în cele din urmă să-și refacă vederea. Procedurile de restaurare necesită celulele ganglionare rămase ale pacientului, un nerv optic sănătos și un cortex vizual sănătos. În acest caz, persoana are posibilitatea să-și recapete vederea.
Pentru a realiza un prototip al ochiului, precum și o matriță pentru turnarea acestuia, oamenii de știință de la Institutul de Bionics au apelat la specialiștii companiei evok3d, specializată în servicii 3D, și au folosit o imprimantă 3D ProJet 1200 pentru a imprima „ochiul artificial”.
A durat doar patru ore pentru a imprima prototipul pe ProJet 1200, care înainte de apariția imprimării 3D a durat săptămâni sau chiar luni pentru a produce. Acesta este modul în care imprimarea 3D a accelerat procesul de cercetare și producție.
Bionic sistemul vizual include o cameră care transmite semnale radio către un microcip situat în partea din spate a ochiului. Aceste semnale sunt transformate în impulsuri electrice care stimulează celulele din retină și nervul optic. Apoi sunt transferați la zonele vizuale cortexul cerebral și sunt convertite într-o imagine pe care o vede pacientul.
9. Dobelle Eye
Funcționează similar cu dispozitivul Harvard/MIT (6), cu excepția faptului că cipul stimulator este implantat direct în creier în cortexul vizual primar, mai degrabă decât pe retină. Primele impresii ale implantului nu au fost rele. În timp ce era încă în dezvoltare, după moartea lui Dobel, s-a decis transformarea acestui proiect dintr-unul comercial într-un proiect finanțat de guvern.
Schema de ochi Dobelle
10. Proteză vizuală intracorticală
Laboratorul de proteze neuronale de la Institutul de Tehnologie Illinois din Chicago dezvoltă o proteză vizuală folosind electrozi intracorticali. În principiu, similar sistemului Dobel, utilizarea electrozilor intracorticali permite o creștere semnificativă a rezoluției spațiale a semnalelor de stimulare (mai mulți electrozi pe unitate de suprafață). În plus, un sistem de telemetrie fără fir este în curs de dezvoltare pentru a elimina nevoia de fire transcraniene (intracraniene). Electrozii acoperiți cu un strat de film de oxid de iridiu activat (AIROF) vor fi implantați în cortexul vizual, situat în lobul occipital al creierului. Unitatea externă va capta imaginea, o va procesa și va genera instrucțiuni, care vor fi apoi transmise modulelor implantate printr-o legătură de telemetrie. Circuitul decodifică instrucțiunile și stimulează electrozii, stimulând la rândul său cortexul vizual. Grupul dezvoltă senzori sistem extern captarea și procesarea imaginilor pentru a sprijini modulele implantabile specializate încorporate în sistem. În prezent sunt efectuate studii psihofizice animale și umane pentru a testa fezabilitatea implantării la voluntari.
Chip pe un fundal de monede
REZULTAT
Acum totul se află în stadiul de dezvoltare poate nu primară, ci atât de secundară, încât nu se vorbește deloc despre exploatarea în masă și rezolvarea tuturor problemelor. Prea puțini oameni au fost operați și nu se poate vorbi despre producția de masă. În prezent, toate acestea sunt încă în stadiul de dezvoltare.
Prima lucrare a început acum mai bine de 20 de ani. În 2000–2001, ceva a început să se rezolve la șoareci. Acum am obținut primele rezultate la om. Adică aceasta este viteza.
Până nu se întâmplă ceva grav, pot trece încă douăzeci de ani. Suntem pe un foarte, foarte stadiu timpuriu, care are primul efect pozitiv- recunoașterea contururilor, a luminii și nu pentru toată lumea - încă nu pot prezice pe cine va ajuta acest lucru și pe cine nu.
Numărul de chirurgi care efectuează aceste experimente poate fi numărat pe o mână.
Implantarea unei proteze este doar în scop publicitar. Aceste locuri de muncă ar trebui să fie efectuate de persoane care au capacitatea de a efectua 100-200 de operațiuni pe an în decursul unui echipă de proiect astfel încât să apară o masă critică. Atunci vei înțelege în ce cazuri te poți aștepta la un efect. Astfel de programe ar trebui să fie subvenționate din buget sau din fonduri specializate.
Deși nu există încă un model perfect, toate cele existente necesită îmbunătățiri, oamenii de știință cred că în viitor ochiul electronic poate înlocui funcția celulelor retiniene și poate ajuta oamenii să câștige chiar și cea mai mică capacitate de a vedea cu boli precum retinita pigmentară, degenerarea pată maculară, orbire senilă și glaucom.
Dacă aveți propriile idei despre cum altfel puteți utiliza tehnologia pentru a reda viziunea oamenilor (deși în moduri care sunt încă greu de implementat), vă invităm să le discutați mai jos.
Și povestea cu lentile de contact bionice, potențialul editării genomului, cum poți auzi culorile prin ceva implantat în creier - în postările următoare.
Să lămurim imediat: nu vorbim despre o copie completă a organului vederii, care înlocuiește ochiul orb. Spre deosebire, să zicem, de o proteză de braț sau picior, care reproduce extern cu acuratețe partea pierdută a corpului. Un „ochi artificial” este un design format din ochelari, o mini-camera, un convertor de semnal video care este atașat la centură și un cip implantat în retină. Astfel de soluții, care combină vie și neviu, biologia și tehnologia, sunt numite bionice în știință.
Primul proprietar al unui ochi bionic din Rusia a fost un bărbat de 59 de ani montator de frezat Grigori Ulyanov din Chelyabinsk.
„Pacientul nostru este al 41-lea din lume care a suferit o astfel de operație”, a explicat AiF. Ministrul Sănătății Veronika Skvortsova. - A văzut până la 35 de ani. Apoi vederea a început să se îngusteze de la periferie la centru și s-a stins complet până la vârsta de 39 de ani. Deci, această tehnologie interesantă permite unei persoane să se întoarcă din întuneric. Pe retină este plasat un cip, care creează o imagine digitală a imaginii transformând imaginea înregistrată de camera video a ochelarilor printr-un convertor special. Această imagine digitală este transmisă prin nervul optic conservat către cortexul cerebral. Cel mai important lucru este că creierul recunoaște aceste semnale. Desigur, vederea nu este restabilită 100%. Întrucât procesorul implantat în retină are doar 60 de electrozi (ceva de genul pixelilor din ecrane, spre comparație: smartphone-urile moderne au o rezoluție de 500 până la 2000 de pixeli - Nd.), imaginea pare mai primitivă. Este alb-negru și constă din forme geometrice. Să presupunem că un astfel de pacient vede ușa literă neagră„P”. Cu toate acestea, aceasta este mult mai bună decât prima versiune a dispozitivului cu 30 de electrozi permisi.
Desigur, pacientul are nevoie de reabilitare pe termen lung. El trebuie să fie învățat să înțeleagă imaginile vizuale. Grigore este foarte optimist. Imediat ce analizorul a fost conectat, a văzut imediat puncte de lumină și a început să numere numărul de becuri de pe tavan. Sperăm cu adevărat că creierul său a păstrat vechile imagini vizuale, deoarece pacientul și-a pierdut vederea deja în interior varsta matura. Prin influenţarea creierului cu special programe de reabilitare, îl puteți forța să „conecteze” acele simboluri pe care le primește acum cu imaginile care sunt stocate în memorie din momentul în care persoana le-a văzut.”
Toți vor vedea lumina?
Aceasta este prima experiență de acest fel din țara noastră. A efectuat operația Director al Centrului de Cercetare de Oftalmologie, Universitatea Națională de Cercetare Medicală din Rusia, numită după. Pirogova medic chirurg oftalmolog Hristo 
Takhchidi. „Pacientul este acum acasă, se simte bine, și-a văzut prima dată nepoata”, spune profesorul Kh. Takhchidi. - Antrenamentul lui decurge într-un ritm accelerat. Inginerii din SUA, care au venit să conecteze electronicele la câteva săptămâni după operație, au fost surprinși de cât de repede a stăpânit funcționarea sistemului. Acest persoana minunata, hotărât să câștige. Iar optimismul lui este transmis medicilor. Există mai multe programe de antrenament. Acum învață să aibă grijă de sine în viața de zi cu zi - să gătească mâncare, să se curețe după sine. Următorul pas este să stăpânești cele mai necesare rute: spre magazin, farmacie. Apoi, învață să vezi clar limitele obiectelor, de exemplu o potecă pietonală. Apariția unei tehnologii mai bune și, prin urmare, o mai bună restabilire a vederii, este chiar după colț. Amintește-ți cum erai Celulare Acum 10-15 ani și cum sunt acum. Principalul lucru este că pacientul este reabilitat social. Se poate servi singur.”
Adevărat, deocamdată nu putem decât să fim mândri de performanța virtuozică. Toată tehnologia, precum și designul, sunt importate. Nu ieftin. Numai dispozitivul costă 160 de mii de dolari, iar întreaga tehnologie costă 1,5 milioane de dolari, dar există speranță că în curând vor apărea dispozitive domestice.
„Am început să dezvoltăm un implant retinian împreună cu primul stat din Sankt Petersburg universitate medicala lor. Pavlova. Desigur, va fi mai ieftin și mai accesibil pacienților decât cei importați”, a asigurat AiF Oftalmolog șef al Ministerului Sănătății, director al Institutului de Cercetare a Bolilor Oculare care poartă numele. Helmholtz Vladimir Neroev.
Între timp, direcția bionică din Rusia se dezvoltă activ în alte zone. În special, atunci când se creează brațe și picioare protetice bionice. O altă aplicație a bionicii este dispozitivele de restaurare a auzului. „Prima implantare cohleară a fost făcută în Rusia acum 10 ani”, spune Veronika Skvortsova. - Acum facem peste o mie de ele pe an și suntem printre primele trei din lume. Toți nou-născuții suferă screening audiologic. Dacă există anumite deficiențe de auz ireversibile, implantarea se face fără coadă. Copiii se dezvoltă la fel ca copiii care aud, învață să vorbească normal și nu rămân în urmă în dezvoltare.”
Pentru prima dată în Rusia, chirurgii de la Moscova au făcut spectacol operație unică— implantarea unui ochi bionic. Pacientul lor era un locuitor de 59 de ani din Chelyabinsk. Proteza pe care medicii au instalat-o este de fabricație americană, dar în timp ar trebui să apară și analogi ruși. Cum tehnologii moderne permite unei persoane să devină literalmente un cyborg?
Nu distinge culorile, nu poate vedea numeroase detalii, vizibil pentru ochi persoana sanatoasa. Alexander Ulyanov din Chelyabinsk vede lumea neclară și exclusiv în alb-negru, dar aceasta este și fericire pentru el: în ultimii douăzeci de ani a fost complet orb. Cea mai complexă operație de șase ore de instalare a implanturilor retiniene a fost efectuată la Centrul Științific și Clinic de Otorinolaringologie al FMBA. Alexander Ulyanov este un pacient deosebit, primul de acest fel din Rusia și al 41-lea din lume care a primit un ochi bionic.
Perioada postoperatorie este atent monitorizată nu numai cei mai buni oftalmologi, dar și personal ministrul Sănătății al Rusiei. Veronika Skvortsova numește direcția bionică una dintre cele mai promițătoare din medicina nationala. Impulsurile electrice au început să fie trimise la cipul instalat de Grigory Ulyanov cu doar o săptămână în urmă, dar pacientul arată deja rezultate excelente. Acum, cel mai important lucru este reabilitarea.
„Sunt două puncte aici. Creierul, ca cel mai puternic computer biologic, are, în primul rând, amintiri ale vederii originale. Grigori Aleksandrovici, primul nostru pacient, acum are 59 de ani, și-a pierdut vederea în urmă cu aproximativ 20 de ani. avea deja peste 35 de ani, imaginile vizuale sunt stocate în creier și este posibil, cu ajutorul unor tehnologii speciale de reabilitare pentru a crește plasticitatea creierului, să se conecteze informațiile primite în prezent pe măsură ce sunt primite cu acele imagini vizuale. care sunt stocate în câmpurile corticale”, explică Veronika Skvortsova.
Implantul Argus 2 este a doua generație de astfel de dispozitive. Primele au oferit imaginii de două ori mai puțină claritate. Experienta cu implantare si monitorizare postoperatorie este extrem de importanta pentru medicina rusă. Curând Asistența medicală rusă va putea oferi analogi domestici evoluții externe.
"Acesta este un rezultat fenomenal. În ultimii doi ani, am achiziționat o mulțime de dispozitive medicale proprii din diferite domenii - medicină, biomedicină - care sunt la fel de eficiente ca rachetele noastre, colisionarele care operează în Germania folosind componentele noastre. Și noi așteptați o descoperire în următorii ani”, a continuat Veronika Skvortsova.
Acum, sarcina principală a medicilor ruși este de a îmbunătăți procesul de reabilitare pentru astfel de pacienți. Și planurile pe termen lung includ crearea de centre specializate care oferă întreaga gamă de asistență de înaltă tehnologie persoane cu surdoorbi, inclusiv operațiuni gratuite pe proteze bionice. A doua operație din Rusia pentru implantarea unui ochi bionic va avea loc în această toamnă.
Ochiul bionic - ce este? Aceasta este exact întrebarea care se pune în rândul persoanelor care au întâlnit prima dată acest termen. În acest articol vom răspunde în detaliu. Asadar, haideti sa începem.
Definiție
Un ochi bionic este un dispozitiv care permite orbului să distingă un număr de obiecte vizuale și să compenseze într-o anumită măsură lipsa vederii. Chirurgii îl implantează în ochiul afectat ca proteză retiniană. Astfel, ei suplimentează neuronii intacți conservați în retină cu fotoreceptori artificiali.
Principiul de funcționare
Ochiul bionic este format dintr-o matrice polimerică echipată cu fotodiode. Detectează chiar și impulsurile electrice slabe și le transmite celulelor nervoase. Adică, semnalele sunt transformate în formă electrică și afectează neuronii care sunt păstrați în retină. Matricea polimerică are alternative: un senzor infraroșu, o cameră video, ochelari speciali. Dispozitivele enumerate pot restabili funcția vederii periferice și centrale.
Camera video încorporată în ochelari înregistrează imaginea și o trimite la procesorul convertor. Și el, la rândul său, convertește semnalul și îl trimite către receptor și fotosenzor, care este implantat în retina ochiului pacientului. Și numai atunci impulsurile electrice sunt transmise creierului pacientului prin nervul optic.
Specificul percepției imaginii
De-a lungul anilor de cercetare, ochiul bionic a suferit multe schimbări și îmbunătățiri. La primele modele, imaginea era transmisă de la o cameră video direct la ochiul pacientului. Semnalul a fost înregistrat pe matricea fotosenzorului și a trecut prin celulele nervoase către creier. Dar a existat un dezavantaj în acest proces - diferența de percepție a imaginii de către cameră și globul ocular. Adică nu au funcționat sincron.
O altă abordare a fost următoarea: mai întâi, informațiile video au fost trimise la un computer, care a făcut conversia imagine vizibilăîn impulsuri infraroșii. Au fost reflectate de lentilele ochelarilor și au lovit fotosenzorii prin lentilă în retină. Desigur, pacientul nu poate vedea razele IR. Dar efectul lor este similar cu procesul de obținere a unei imagini. Cu alte cuvinte, în fața unei persoane cu ochi bionici se formează un spațiu perceptibil. Și se întâmplă așa: imaginea primită de la fotoreceptorii activi ai ochiului este suprapusă imaginii de la cameră și proiectată pe retină.
Noi standarde
De la an la an tehnologii biomedicale se dezvoltă treptat. În acest moment, urmează să introducă un nou standard pentru un sistem de vedere artificială. Aceasta este o matrice, fiecare parte a căreia va conține 500 de fotocelule (în urmă cu 9 ani erau doar 16). Deși, dacă facem o analogie cu ochiul uman, care conține 120 de milioane de tije și 7 milioane de conuri, potențialul de creștere ulterioară devine clar. Este demn de remarcat faptul că informațiile sunt transmise creierului prin milioane de terminații nervoase, iar apoi retina le procesează independent.
Argus II
Acest ochi bionic a fost proiectat și fabricat în SUA de Clairvoyance. 130 de pacienți cu retinită pigmentară au profitat de capacitățile acesteia. Argus II constă din două părți: o mini-camera video încorporată în ochelari și un implant. Toate obiectele din lumea înconjurătoare sunt înregistrate pe cameră și transmise la implant printr-un procesor fără fir. Ei bine, implantul, folosind electrozi, activează celulele retiniene existente ale pacientului, trimițând informații direct la nervul optic.
Utilizatorii ochiului bionic pot distinge clar între liniile orizontale și cele verticale în decurs de o săptămână. Pe viitor, calitatea vederii prin acest dispozitiv nu face decât să crească. Argus II costă 150.000 de lire sterline. Cu toate acestea, cercetarea nu se oprește, deoarece dezvoltatorii primesc diverse granturi în numerar. Natural, ochi artificialiîncă destul de imperfect. Dar oamenii de știință fac totul pentru a îmbunătăți calitatea imaginii transmise.
Ochiul bionic în Rusia
Primul pacient căruia i s-a implantat dispozitivul în țara noastră a fost Alexander Ulyanov, rezident în Chelyabinsk, în vârstă de 59 de ani. Operația a durat 6 ore Centru științific și clinic otorinolaringologie FMBA. Cei mai buni oftalmologi din țară au monitorizat perioada de reabilitare a pacientului. În acest timp, impulsurile electrice au fost trimise în mod regulat către cipul instalat de Ulyanov și reacția a fost monitorizată. Alexandru a dat rezultate excelente.
Desigur, nu distinge culorile și nu percepe numeroasele obiecte disponibile ochi sănătos. Lumea Ulyanov vede neclar și în alb-negru. Dar acest lucru este suficient pentru ca el să fie absolut fericit. La urma urmei, în ultimii 20 de ani, bărbatul a fost în general orb. Și acum viața lui a fost complet schimbată de ochiul bionic instalat. Costul operațiunii în Rusia este de 150 de mii de ruble. Ei bine, plus prețul ochiului în sine, care a fost indicat mai sus. Deocamdată, dispozitivul este produs numai în America, dar în timp, analogii ar trebui să apară în Rusia.
