Бионический глаз при глаукоме
Благодаря непрерывной научной деятельности ведущих мировых ученых, специализирующихся в области разработок электронных систем и протезов, имитирующих настоящий процесс передачи электрических импульсов для воссоздания зрительной функции. В основе всех разработок, называемых бионическими глазами, лежит идея стимуляции тканей зрительной коры головного мозга или сетчатки при помощи электрических импульсов.
Принцип действия бионической системы напоминает работу слуховых аппаратов. На сегодняшний день бионический глаз позволяет человеку с полным отсутствием зрения получить возможность видеть силуэты объектов и ориентироваться в пространстве. Для абсолютного слепого человека, живущего в полной темноте, такая возможность является шансом улучшить жизнь и стать ближе к окружающему миру.
Разработки бионических глаз
Argus retinal prosthesis – разработка американских ученых. После имплантации системы пациенты могут видеть свет, силуэты крупных предметов, а также небольшие вещи, включая посуду или столовые приборы.
Bionic Vision Australia – разработка австралийских ученых, представленная в виде чипа, оснащенного 1024 специальными диодами. Дополнительно для работы системы требуются очки с камерой, которые предают полученный сигнал в чип, где данные преобразуются в электроимпульс, который воздействует на здоровые клетки сетчатки. Далее через зрительный нерв импульс пердается в кору головного мозга.
Photovoltaic retinal prosthesis – система сочетает в себе фотодиод и проекционную систему для вывода изображения, которая выполнена в форме видеоочков. Дополнительно подключается специальный гаджет, который преобразует данные, полученные с камеры очков, в импульсное инфракрасное изображение. Дале изображение проецируется на сетчатке глаза и при помощи имплантата световые лучи преобразуются в электрические импульсы.
Artificial silicon retina (ASR) – разработка силиконовой сетчатки с микрочипом позволяет использовать имплантат без дополнительного внешнего устройства. Микроскопический чип содержит более 5 тысяч микрофотодиодов, к каждому из которых ведет отдельный электрод для стимуляции глазной функции.
Tübingen MPDA Project Alpha IMS – разработка представляет собой субретинальный протез сетчатки, который выполнен в виде чипа с микроскопическими фотодиодами для обеспечения восприятия глазом световых лучей. Чип помогает преобразовывать лучи света в электрические импульсы.
Implantable miniature telescope – имплантат, который устанавливается на задней камере глаза и выполняет функцию увеличительной лупы. Применяется для коррекции зрения на одном глазу, так как телескопическая система влияет на периферическое зрение.
Принцип действия бионического глаза
Общим для каждого из выше представленных изобретений является принцип действия устройства. Для получения изображения требуется камера, которая считывает информацию из внешнего мира и передает ее в специальный гаджет. Девайс преобразует сигнал в электроимпульс и отправляет его вначале в микрочип, имплантированный в глаз, а далее предается на сетчатку либо в кору головного мозга, где установлено приемное устройство, обеспечивающее конечное формирование зрительных ощущений человека.
Насколько изобретения ученых близки к реальности
На сегодняшний день операции по имплантации бионических глаз являются достаточно сложными и дорогостоящими. Как правило они финансируются из благотворительных фондов, государственных программ или за счет страхового полиса.
Ориентировочно стоимость имплантации протеза Argus II составляет более 150 тысяч $. Массовое производство и имплантация систем только в планах.
Сертификации в России на проведение подобных операций нет. Зафиксирован единичный случай экспериментальной имплантации Argus II россиянке в 2017 году.
После операции пациенты получают остроту зрения не более 0,05, что позволяет различать только контуры объектов, свет или ориентироваться в пространстве. Таким образом мечта вернуть слепым людям зрение таким, каким оно есть у здорового человека на сегодняшний день является невозможным.
Интересные статьи по теме:
- Какое зрение должно быть у автомобилиста
- Критерии зрения для владения оружием
- Защита глаз в ослепительно снежных горах
- Единоборства и зрение
- Зрение и дайвинг
Источник
Поздравляем всех с весенним праздником Нооруз!
Здоровья и еще раз здоровья, дорогие друзья! Спокойствия и оптимизма в непростой ситуации с вирусом, веры в себя и счастья вашим семьям!
добавлена 13 марта в 10:56
Благотворительная акция «Прекрасные глаза каждому ребенку!»
Сотрудники #КумторГолдКомпани оказали финансовую поддержку благотворительной акции «Прекрасные глаза каждому ребенку!». Акцию проводит Общественный фонд «Детский Фонд Кыргызской Республики» (ДФК) совместно с Госпиталем микрохирургии глаза Алмазбека Исманкулова для детей, попавших в трудную жизненную ситуацию в городе Бишкек и Чуйской области.
добавлена 5 марта в 17:58
Мы рады поделиться с вами первыми результатами работы проекта «Прекрасные глаза каждому ребёнку!», который осуществляет Госпиталь Исманкулова совместно с Детским фондом Кыргызстана.
Это — благодарственное письмо, которое сделали дети из центра реабилитации ЛОВЗ, имеющие заболевание ДЦП. Представляете, как им сложно было сделать такую красоту!
А это — сами дети, которые получили помощь Госпиталя микрохирургии глаза в рамках акции.
добавлена 3 марта в 19:10
Сен-Клер — «Тайная жизнь цвета» — это не просто книга, а своеобразное путешествие по истории визуального восприятия и изобразительных искусств.
Это интересный ментальный эксперимент в поисках ответа на вопрос — какие цвета сопровождали цивилизацию на разных этапах истории, и почему. Это серия рассказов об использовании цветов в одежде или архитектуре, о связанных с ними открытиях в химии, алхимии и других дисциплинах.
Книга, которая может быть очень полезна для профессиональных и начинающих художников, дизайнеров, искусствоведов, а также для простых читателей.
Скачать книгу — https://yadi.sk/i/c2Z_UGr47fNZAQ
#КнигиОЗрении #цветовосп
добавлена 28 февраля в 16:24
Коронавирус — тема, которая все еще актуальна. Всех интересует: что это такое, насколько опасно? Что делать, чтобы не заболеть — и что делать, если заболел?
А вот одно из подробных и толковых объяснений. Смотрите. Вопросов и страхов станет меньше.
#здоровье #коронавирус #видео #новости
добавлена 21 февраля в 07:00
В Германии создали безвредные для глаз контактные линзы. Об этом полгода назад сообщила группа ученых из Технического университета Мюнхена. Есть вероятность, что уже скоро такие безопасные линзы поступят в продажу.
Контактные линзы — отличное средство для тех, кому по той или иной причине некомфортно в очках. Правда, контактные линзы способны серьезно травмировать органы зрения у людей с повышенной чувствительностью и сухостью глаз. Но теперь эта проблема, похоже, решена.
Группа ученых из Технического университета Мюнхена сообщила в середине 2019 года о создании контактных линз на базе муцинов из слизистой оболочки кишечника свиней. Такие линзы не наносят вреда человеческому глазу. Особенно необходимо т
добавлена 12 февраля в 15:46
Исследования показали: мозг даже слепого человека способен адаптировать искусственную сетчатку-имплант и «восстановить» зрение
Результаты исследований, опубликованные на страницах «Current Biology», утверждают, что мозг человека способен объединять два вида зрения – искусственное и природное. Результаты проведенных работ могут в дальнейшем оказать неоценимую помощь в лечении одного из самых распространенных недугов современности — макулодистрофии.
Несколько лет назад команда ученых из США и Израиля выдвинула гипотезу, согласно которой мозг слепого человека, получившего искусственную сетчатку-имплант, способен принима
добавлена 30 января в 15:00
добавлена 24 января в 15:07
Смартфоны могут повредить зрение. Особенно детское. Например, можно окосеть
Зависимость от гаджетов и игр может привести к серьезным повреждениям зрительного аппарата. Вред, который смартфон способен нанести глазам, может быть разным: снижение остроты зрения, атрофия глазных мышц, изменение цветовосприятия. Это зависит от длительности и интенсивности пользования гаджетом, от характера игр — и конечно, от индивидуальных особенностей здоровья.
В Китае девятилетний ребенок окосел из-за ежедневных многочасовых игр на мобильном телефоне. Об этом сообщило издание Asia One.
добавлена 13 января в 14:05
Сегодня у Алмазбека Исманкулова, руководителя Госпиталя микрохирургии глаза — день рождения! Поздравляем, Алмазбек Осмоналиевич! Желаем всего самого хорошего, а главное — крепкого здоровья!
Источник
Новости офтальмологии › Бионический глаз — уже не фантастика
Бионический глаз — специальное устройство, позволяющее слепым людям различать визуальные объекты и этим компенсировать отсутствие зрения. Принцип работы бионического глаза построен на имплантации протеза сетчатки в поврежденный глаз. Сохранившиеся в сетчатке неповрежденные нейроны дополняются искусственными фоторецепторами.
Слепота может наступить по многим причинам. У людей преклонного возраста может развиться деградация сетчатки глаза с атрофией рецепторов. Если палочки и колбочки перестают реагируют на свет, пациент уже не видит. Однако нервные клетки сетчатке глаза сохраняют работоспособность. Это дает шансы восстановления зрения.
Скотома (в переводе с греческого «темнота») — частая причина потери зрения. Это пятно, возникшее вследствие глаукомы или поражения зрительного нерва, локализованное в поле зрения глаза. Скотомы ослабляют или нарушают зрение.
Как действует бионический глаз
Важная часть бионического глаза — полимерная матрица с фотодиодами. Она фиксирует слабые электрические импульсы и транслирует их нервным клеткам. Сигналы, преобразованные в электрическую форму, воздействуют на сохранившиеся в сетчатке нейроны. Альтернативой полимерной матрице
могут быть особые очки, видеокамера, инфракрасный датчик. Они способны восстановить функцию центрального и периферийного зрения.
Видеокамера, встроенная в очки записывает картинку в аналоговой форме. Данные передаются процессору, преобразующему сигнал и отсылающего его ресиверу и фотосенсору, вживленному в сетчатую оболочку глаза пациента. Электрические импульсы передаются через оптический нерв в мозг человека.
Особенности восприятия визуального изображения
Конструктивные особенности бионического глаза постоянно совершенствовались. В ранних моделях картинка передавалась с видеокамеры в глаз пациента. Сигнал фиксировался фотодатчиком и с матрицы площадью в сто пикселов поступал по нервным клеткам в мозг. Однако глазное яблоко и камера работали несинхроно.
В другом варианте видеоинформация поступала в портативный компьютер, преобразующий видимое изображение в массив из нескольких тысяч инфракрасных импульсов. Они, отражаясь от стекла очков, попадали в хрусталик глаза и падали на фотосенсоры в глазной сетчатке. Хотя человек не различает ИК-лучи, их воздействие идентично получению самого изображения. Возможно формирование и восприятие пространства, находящегося перед пациентом с бионическими глазами, благодаря сложению картинки от фоторецепторов глаза и наложения картинки от камеры на центральную область глаза.
Из истории использования бионического глаза
Линда Морфут из Калифорнии перенесла пигментный ретинит в возрасте 21 год. Через 29 лет женщина почти ослепла, лишь левый глаз немного реагировал на свет. Это был 2004 год. Врачи предложили Линде испытать бионический глаз с материцей из 16 электродов. После установки датчика Линда стала различать контуры объектов. Она распознавала здания, сооружения, городскую инфраструктуру, людей и освещение города.
Позже бионический глаз имплантировался после потери зрения пациентам в возрасте 50+.
Питеру Лейну в глаз вживили контроллеры, передающие мозгу сигналы от особых очков. Лейн и еще 32 добровольца потеряли зрение в результате дистрофии сетчатки еще в юности. Лейн стал различать контуры предметов в комнате и распознавать графические символы. На момент операции Лейну исполнился 51 год. Другие операции также оказались удачными.
10 лет исследователи были оптимистичны по поводу бионического глаза. Предполагалось, что к 2009 году бионический глаз с матрицей 2,5-ой тысяч пикселей будет продаваться по 15 000 фунтов, однако прогноз не сбылся.
Сегодняшний этап развития технологии бионического глаза
Каждый год мощности биомедицинских технологий возрастают. Сегодня стандартом системы искусственного зрения собираются принять матрицу со сторонами по 500 фотоэлементов. В сравнении с первой матрицей 16х16 разница поразительна. Однако обычный человеческий глаз имеет 7 миллионов колбочек и еще 120 миллионов палочек. Матрицам еще есть, куда двигаться.
Систему бионического глаза Argus II разработала и создала фирма Second Sight (США). Ее испытали 130 пациентов с пигментным ретинитом. Argus II состоит из имплантата сетчатки и мини-видеокамеры, встроенной в очки. Камера фиксирует изображение и передает информацию процессору. Данные получает по беспроводной связи имплантат. Он стимулирует сохранившиеся клетки сетчатки электродами и отправляет информацию зрительному нерву.
Пользователи Argus II различают вертикальные и горизонтальные линии через неделю применения системы. Сегодня стоимость бионического глаза Argus II — 150 000 фунтов стерлингов. Разработчики не останавливают работу, балансируя за счёт различных грантов. Конечно даже совершенные модели искусственного глаза еще слабы, но это важные вехи борьбы со слепотой.
Вверх
Источник
Российскими учёными был впервые имплантирован «бионический глаз» под названием Argus II, который с 2006 года проходит клинические испытания. Три недели назад состоялась очередная операция (впервые в России), которая длилась 4 часа. Сейчас, по словам министра здравоохранения России Вероники Скворцовой, стало известно, что пациент уже начал видеть отдельные объекты.
Слепоглухой пациент из Челябинска был прооперирован 30 июня в научно-клиническом центре оториноларингологии ФМБА России при участии американских специалистов и разработчиков киберсетчатки. По самым оптимистичным прогнозам врачей, он должен был начать видеть лишь через пару месяцев, а первые положительные результаты обычно появляются лишь через месяц после вживления, но Григорий Ульянов уже начал различать некоторые объекты, став сорок первым пациентом, успешно перенесшим операцию по вживлению Argus II.
Хотя назвать это зрением довольно сложно — технология принципиально новая и требует дальнейшего развития.
«Наши подходы пока позволяют на поверхностный слой сетчатки положить примитивное пока устройство, состоящее из 60 пикселей… это устройство дает возможность глазу увидеть информацию не так, как мы привыкли ее видеть, это черно-белое геометрическое зрение: дверь мы видим как черную букву „П“», — цитирует РИА «Новости» министра Скворцову.
Она отметила, что в России создан механизм ускоренного внедрения в практику самых инновационных технологий, поэтому это направление обязательно будет развиваться.
Что такое Argus II?
Протез сетчатки Argus изобрёл Mark Humayun из USC Eye Institute. Научно-исследовательские проекты Хумаюна сосредоточиваются на лечении сложных заболеваний глаз за счёт внедрения передовых технологий.
Производитель имплантата, Second Sight, был основан в Sylmar, Калифорния, в 1998 году, хотя исследовательские проекты низкого уровня начались ещё в 1991 году. Первая версия протеза, Argus I, был разработана в 2002 году и клинически протестирована на шести пациентах. Вторая версия, Argus II, была впервые опробована в Мексике в 2006 году. После этого клиническое исследование 30 пациентов было проведено в 10 медицинских центрах Европы и США.
Устройство Argus представляет собой тёмные очки, похожие на солнцезащитные, в которые интегрирована видеокамера и интерфейс, соединяющий процессор с 60 электродами, имплантированными в сетчатку глаза. Argus работает по тому же принципу, что и настоящий глаз: превращает изображение в набор электрических импульсов, которые стимулируют нервные клетки сетчатки.
Вживляемый имплантат
Таким образом, сигналы попадают в мозг и обрабатываются ровно так же, как и при обычном зрении, то есть превращаются в картинку. К сожалению, данная технология не является панацеей при лечении слепоты, ведь для ее работы необходим здоровый зрительный нерв. Тем не менее, при повреждении глазного яблока или других нарушениях, не затрагивающих нервные окончания, Argus может подарить многим людям зрение. В будущем предполагается имплантировать намного больше электродов, что повысит разрешающую способность синтетического зрения.
Вживлённый имплантат из 60 электродов
В ходе сложной инвазивной операции в сетчатку глаза пациента имплантируют 60 крошечных электродов, в основном представляющих собой сверхтонкие стеклянные иглы. Помимо этого пациенту нужно носить специальные очки с процессором и видеокамерой производства Texas Instruments. Процессор преобразует изображение в паттерны электрической активности, которые по беспроводному каналу транслируются на приемник, подключенный к сетке электродов внутри глаза. Затем электроды стимулируют нервные клетки сетчатки, и сигналы идут в ту часть мозга, что обрабатывает визуальную информацию.
Устройство системы Argus
Напомним, что зрение через очки Argus отличается от зрения здорового человека. С помощью очков человек видит лишь очертания предметов в серых тонах, но с различной контрастностью. Описать такую картинку сложно и слова министра здравоохранения по поводу двери в виде буквы «П» чрезмерно утрированы. Приблизительно это выглядит следующим образом: взгляните на свою комнату, например, на ту же самую дверь и закройте глаза — оставшийся «отпечаток» и будет похож на то, что видит слепой человек с очками Argus. На первый взгляд это очень скудная и малоинформативная картинка. Конечно, она и не позволяет, например, читать книги или различать мелкие детали, но благодаря Argus появляется возможность безопасно перейти улицу, передвигаться в незнакомой комнате и т.п. Также, в настоящее время идут эксперименты по приданию системе Argus способности воспринимать цвета. Для этого в лаборатории процессор очков программируют на создание электрических паттернов красного и зелёного цветов. После завершения модификации софта, пациенты получат возможность различать два важных цвета, которые кроме всего прочего означают запрет или разрешение, например на светофоре.
Источник
Бионический глаз представляет собой особое устройство, которое помогает слепым пациентам в некоторой степени компенсировать их инвалидность. Принцип работы этого аппарата основан на имплантации искусственной сетчатки в поврежденное глазное яблоко, что позволяет активизировать работу сохранившихся нейрорецепторов.
Причинами слепоты могут стать различные заболевания и травмы. У пожилых людей нередко имеются дегенеративные изменения сетчатки, что сопровождается атрофией рецепторного аппарата. После того, как фоторецепторы (палочки и колбочки) полностью перестают реагировать на световое излучение, человек становится слепым. При этом нейроны сетчатки и оптического нерва сохраняют работоспособность. За счет этого врачи пытаются восстановить хотя бы некоторые элементы зрения.
Скотома также нередко является причиной отсутствия зрения. Это пятно возникает в результате поражения волокон зрительного нерва или повышенного внутриглазного давления. Скотомы располагаются в пределах поля зрения и значительно ослабляют его.
Как работает бионический глаз
Бионический глаз представлен полимерной матрицей, в которой имеются светодиоды. Она может фиксировать даже слабые электрические импульсы, а затем передавать их на нервные окончания. Сигналы, которые преобразуются в электрическую форму, активизируют сохранившиеся нейроны сетчатки и оптического нерва. Помимо полимерной матрицы, можно использовать альтернативные устройства (инфракрасный датчик, специальные очки или видеокамеру). Все эти аппараты могут активизировать работу центрального и периферического зрения.
Видеокамера, которая встраивается в очки, записывает картинку, а полученные данные отправляет в конвертор. Здесь сигнал преобразуется и попадает на фотосенсор, который вживлен в сетчатку глазного яблока. Отсюда электрические импульсы уже проникают в зрительные центры мозга человека через волокна оптического нерва.
Параметры восприятия изображения
Устройство бионического глаза за это время претерпело значительные изменения. Ранние модели аппарата транслировали картинку с видеокамеры сразу в глаз пациента. Для фиксации изображения применялся фотодатчик и матрица (100 пикселов). Далее информация по оптическому нерву поступала в мозг. Иногда ха счет несинхронной работы возникала несовместимость восприятия глаза и камеры.
В более современных моделях бионического глаза видеоинформация сначала поступала в портативный компьютер. Здесь оно преобразовывалось в инфракрасные импульсы (не менее нескольких тысяч). Отраженные от стекла очков, эти импульсы попадали через хрусталик глаза на фотосенсоры, расположенные в сетчатке. Воздействие инфракрасных лучей сходно с обычными лучами, что позволяет сформировать у пациента восприятие пространства.
История применения бионического глаза
У пациенты из Калифорнии был диагностирован пигментный ретинит в молодом возрасте. Через 30 лет после этого она ослепла на один глаз. второй глаз был способен в небольшой степени реагировать на свет. В 2004 году ей был установлен бионический глаз, состоящий из матрицы с 16 электродами. После этого пациентка получила возможность видеть крупные объекты, очертания людей, освещение. После этого бионический глаз стали имплантировать и другим людям старше 50 лет.
В одном исследовании бионический глаз был вживлен 33 пациентам с дистрофией сетчатки. В результате они смогли различать контуры предметов в комнате, а некоторые стали определять графические символы. Однако радужным прогнозам десятилетней давности относительно перспектив бионического глаза не суждено было сбыться.
Современный этап развития бионического глаза
Биомедицинские технологии совершенствуются каждый год. В настоящее время стандартная матрица для бионического зрения содержит 500 фотоэлементов (в сравнении с 16 фотоэлементами в первых моделях). При этом информация передается в головной мозг через миллион нервных окончаний.
Известная системы бионического глаза Argus II (американского производителя Second Sight) состоит из импланта сетчатки и маленькой видеокамеры, которая встроена в очки. В камере есть фиксирующий элемент, передающий информацию на процессор. Далее по беспроводной сети информация поступает к импланту. Последний посредством электродов стимулирует активные клетки сетчатки и передает информацию на волокна оптического нерва.
Пациенты, которым был имплантирован Argus II, могут уверенно различать линии. Со временем качество зрения возрастало. Стоимость устройства составляет 150 тысяч фунтов стерлингов, но инженеры продолжают работу, направленную на усовершенствование бионического глаза.
Источник
