Можно осторожно утверждать, что мы являемся свидетелями зарождающейся бионической революции. Инженерия и хирургия позволяют людям вернуть утерянные чувства. Например, Лайфхакер писал о , способной возместить человеку чувство осязания ампутированной конечности. Сегодняшний материал посвящен другому ощущению человека — зрению. Именно визуально мы получаем большую часть информации, поступающей к нам от окружающего мира. К сожалению, образ жизни современного человека и врожденные заболевания притупляют наше зрение. В одних случаях на помощь придет , в более сложных — ультрасовременные протезы. Предлагаем ознакомиться с двумя схожими разработками бионических глаз, которые способны частично вернуть зрение в, казалось бы, безнадежных ситуациях.

Рассмотрим наиболее успешные разработки, уже проходящие тестирование на реальных пациентах.

Argus II Retinal Prosthesis System

В конце января американские хирурги выполнили операцию по имплантации искусственной сетчатки глаза больному пигментным ретинитом. Это дегенеративное наследственное заболевание характеризуется постепенной потерей светочувствительности сетчатки глаза. Имплантат представляет собой лист из 60 электродов, устанавливаемый в глаз. Специальные электронные очки оснащены видеокамерой, захватывающей изображение со стекол. Полученный сигнал передается в виде серии импульсов на электроды, стимулирующие оставшиеся нервные волокна пациента.

Argus II не дает привычной картинки нормального зрения. Вместо этого, аппарат позволяет пациентам видеть вспышки света, которые они могут научиться интерпретировать как визуальные модели. Процесс обучения занимает от одного до трех месяцев. Конечно, протез еще далек от совершенства, но развитие все же идет в правильном направлении. Со временем ученые намерены усовершенствовать свою технологию. Стоимость без проведения операции составляет $150 000.

Alpha IMS

Возможно, более интересная разработка немецких умов. Принцип схож. Бионический глаз контролирует интенсивность света с помощью электродов, имплантированных под сетчатку пациента, до его подачи в микрочип, ответственный за передачу сигнала прямиком в мозг. Тем самым, мозг обрабатывает привычные для себя данные здорового глаза человека. В результате пациент видит черно-белое изображение. За ухом устанавливается регулятор яркости, и вся система работает без проводов, питаясь от карманного аккумулятора.

Протез имеет намного большее количество электродов в сравнении с американской разработкой. 1 500 против 60, тем самым предлагает изображение гораздо большего разрешения и четкости. Установка имплантата позади сетчатки также позволяет пациенту более естественно поворачивать глаза и голову.

Девять пациентов уже был оснащены протезами, восемь операций были успешными. Отзывы испытуемых обнадеживают. Пациенты смогли на крупных планах различать движения рта, например, улыбку, определять наличие очков на лице прохожих, а также распознавать столовые приборы, телефоны и мелкие детали вещей. В диапазоне далекого зрения пациенты могли разобрать линию горизонта, дома, деревья и реки.

Дополнительные тестирования проводятся в странах Европы. Ученые испытывают долгосрочность стабильности и безопасности применения имплантата. Исследователи также надеются разработать специальные методы обучения, чтобы помочь пациентам улучшить свои способности распознавания объектов.

Надеемся, озвученные технологии будут признаны полностью безопасными для длительного использования, а их цена будет существенно снижена.

Опыт применения подобной искусственной радужки уже насчитывает десятки успешных операций, которые прошли с достижением высокого зрения и отличного косметического эффекта. При этом, достижение уникального косметического эффекта становится возможным благодаря тому, что в технологии производства искусственной радужки, применяется индивидуальный подход к подбору цвета имплантата.

Осуществляется это по следующей схеме:

1. Сначала выполняется цифровая фотосьемка здорового парного глаза.
2. Затем проводится компьютерная обработка полученного снимка здоровой радужки.
3. После, изображение распечатывается с использованием специальной полимерной пленки.
4. На конечном этапе, конструкция искусственной радужной оболочки собирается в единый комплекс с искусственным хрусталиком.

Операция имплантации искусственной радужки проводится только квалифицированным хирургом-офтальмологов и относится к области микрохирургии. В отличии от имеющихся обычных имплантатов, искусственная радужка включает гаптическую часть, выполненную в форме диска. Торцевая ее поверхность содержит три дополнительных дугообразных опорных элемента, чьи внутренние поверхности конгруэнтны торцевым. В каждом из этих дугообразных элементов содержится сквозная прорезь, сделанная, в виде соединенных между собой двух дуг. Противоположные углы обеих дуг острые, при этом, у каждого дугообразного элемента имеется установочное отверстие. Применение именно такого изобретения позволяет значительно уменьшить операционные, а также потенциальные послеоперационные осложнения, значительно сокращает время хирургического вмешательства.

Стоит отметить, что для ликвидации косметического дефекта, имплантацию искусственной радужной оболочки можно проводить даже в глаз, полностью лишенный зрения.

Видео пластики радужки глаза

Наши преимущества

«Московская Глазная Клиника» - современное медицинское учреждение, предоставляющее полный спектр профессиональных услуг в области офтальмологии. Клиника имеет в своем распоряжении лучшие образцы современной аппаратуры ведущих мировых производителей.

В Клинике ведут прием ведущие отечественные специалисты, имеющие чрезвычайно широкий практический опыт. Так, в клинике консультирует хирург высшей категории Фоменко Наталия Ивановна . Благодаря высокому профессионализму врачей и применению современных технологий МГК гарантирует наилучший результат лечения и возвращение зрения. Обращаясь в "Московскую Глазную Клинику", вы можете быть уверены в быстрой и точной диагностике и эффективном лечении.

Цены

В Московской Глазной Клинике можно пройти полное диагностическое обследование и получить рекомендации по самым эффективным методам лечения. Комплексное обследование пациента (включающее в себя такие методы как проверка остроты зрения, биомикроскопия, авторефрактометрия, офтальмоскопия с узким зрачком, пневмотонометрия) составляет 3500 рублей.

Стоимость имплантации искусственной радужки при аниридии в МГК составляет 50 000 рублей (за 1 глаз). Иридо-хрусталиковая МИОЛ-Радужка изготавливается индивидуально (после внесения предоплаты, срок изготовления от четырех недель), оплачивается отдельно. Цена имплантата составляет 40 000 рублей.

Электронные сетчатки перестают быть реквизитом из фантастических фильмов. Над подобными протезами работают сразу в нескольких научных группах и компаниях. По мере проведения экспериментов в пробирках, на животных и даже на людях разработчики таких устройств, можно сказать, тоже обретают зрение. Конструкции постоянно шлифуются. И это даёт надежду незрячим.

Одним из крупнейших начинаний в данной области и, пожалуй, старейшим является проект «Бостонский имплантат сетчатки» (Boston Retinal Implant Project — BRIP). Старт ему был дан ещё в 1980-х, когда конструкция и особенности работы системы искусственного зрения виделись учёным лишь в самых общих чертах. Теперь BRIP обнародовал свой самый свежий вариант протеза. В течение трёх лет создатели намерены испытать его на людях.

Доктор Джозеф Риццо (Joseph Rizzo) и профессор Джон Уайетт (John Wyatt) – основатели BRIP. Вообще же в проекте заняты учёные из Массачусетского глазного госпиталя (Massachusetts Eye and Ear Infirmary), медицинской школы Гарварда (Harvard Medical School), лаборатории электроники Массачусетского технологического института (Research Laboratory of Electronics) и лаборатории нанотехнологий Корнелла (Cornell Nanofabrication Laboratory) (фото Boston Retinal Implant Project).

Вкратце всё выглядит просто: миниатюрная камера на очках по беспроводному каналу транслирует сигнал на крошечный чип, установленный на глазном яблоке. Чип переводит эту информацию в набор слабеньких электрических сигналов, посылаемых на решётку из электродов, которые внедрены в толщу сетчатки. Они стимулируют нервные клетки, и человек обретает зрение.

Поиски наилучшего варианта такой схемы ведутся не один год, и не только в BRIP. Выбрали её среди прочих схем, посчитав оптимальным техническим способом восстановления зрения, наиболее пригодным к скорому внедрению.

В раннем проекте BRIP приёмная катушка располагалась сбоку глазного яблока, чип, обрабатывающий сигнал, – сверху, а решётка из электродов – в задней части сетчатки (на верхнем рисунке она не видна, но показана на схеме ниже). На верхней врезке – снимок такого чипа. На нижней – макет системы с камерой на очках. Позднее устройство для приёма сигналов от камеры поменяло дислокацию. Об этом мы ещё скажем отдельно (иллюстрации Boston Retinal Implant Project).

Есть несколько вариантов доставки изображения с камеры к месту назначения. Самый соблазнительный в плане эффекта – подключение электрических контактов напрямую к коре головного мозга. Но он же и самый рискованный для здоровья. Другой ход — подсоединение набора электродов к зрительному нерву, на его пути от глаза мозгу. Но он требует виртуозной хирургической операции.

В то же время, по словам учёных из проекта BRIP, наиболее распространённые заболевания, приводящие к потере зрения, — это возрастная макулярная дегенерация и пигментоз. При них отказывают светочувствительные клетки в сетчатке. Но её биполярные и ганглионарные «ячейки», передающие сигнал от фоторецепторов в сеть нервных волокон внутри самого глаза, а уже через них — в глазной нерв, остаются функциональными. Почему бы не попробовать подавать сигналы на эти промежуточные клетки?

Одним из важных вопросов является место имплантации электродов. В глазном яблоке палочки и колбочки расположены дальше от стекловидного тела и от хрусталика, нежели нервные клетки. Соответственно, если мы хотим добраться до них с внешней стороны глаза, причём со стороны его задней стенки, нам нужно преодолеть больше слоёв, а это может привести к сильному повреждению ретины.

Так пытались действовать в прежних проектах. Авторы же нового имплантата говорят: для нормальной его работы достаточно расположить электроды (из оксида иридия, к слову) с внешней стороны глаза. Точнее — в слое, лежащем непосредственно под сетчаткой. Так снижается риск повреждения и уменьшается хирургическое вмешательство при установке прибора.

Последовательность ключевых оболочек глаза и два способа размещения стимулирующего чипа с электродами – в глубине глазного яблока, над сетчаткой (1) или ближе к его внешней поверхности, фактически под сетчаткой (2). Обратите внимание на то, что свет идёт сверху (иллюстрация Boston Retinal Implant Project).

Второе усовершенствование команды из Бостона – это чип, обрабатывающий сигнал. Он должен крепиться на поверхности глазного яблока, но при этом внутри глазной впадины, так что снаружи виден не будет. В новом проекте BRIP чип этот укрыт в герметичном титановом корпусе.

Это должно снизить негативное воздействие имплантата на организм. Не менее важно, что сократится и разрушительное воздействие среды тела на сам имплантат. Учёные рассчитывают, что прибор «в новом дизайне» сможет работать внутри человека безотказно как минимум десяток лет.

Способ передачи на протез полезного сигнала и электропитания тоже оказался скорректирован. В новом приборе за это отвечает металлическое кольцо, внедрённое в склеру вокруг радужки (смотрите снимок под заголовком).

Фактически же оно состоит из двух концентрических колец-антенн. Одно из них отвечает за беспроводный приём импульсов питания схемы, а второе — за приём картинки. Соответственно, специальные очки с передающими антеннами в оправе должны поставлять имплантату и силовой, и информационный потоки.

Экспериментальный прибор BRIP обладает всего 15 каналами — он может транслировать на сетчатку 15 пикселей. Это давно уже не рекорд. Но пока для участников проекта важно проверить работоспособность схемы. К тому же, по их словам, после тестов на добровольцах можно будет улучшить алгоритм переработки сигнала.

Когда станет ясно, что именно и в каком виде воспринимают слепые при подаче импульсов тока на решётку, оптимизация картинки поможет передать «больше смысла» в тех же самых точках. Далее и число контактов можно будет нарастить на порядок, а то и на два.

О своём проекте BRIP детально отчитался в статье в IEEE Transactions on Biomedical Engineering. На снимке – модель нового имплантата. Хорошо виден микрочип в изолирующем корпусе (фото Shawn Kelly).

Пока новый имплантат протестировали в течение 10 месяцев на свиньях. Цель испытания заключалась не в проверке возможности восстановления зрения, а в испытании схемы на биологическую совместимость: не вызывает ли она воспаления и так далее. Проверка новинки на людях — следующая в плане.

А в том, что в какой-то форме зрение можно восстановить при помощи подобных электродов, американцы уверены. Около десятилетия назад та же команда BRIP проводила эксперименты на слепых добровольцах без всяких чипов.

К светочувствительной оболочке глаза временно подсоединяли набор электродов и подавали на них слабое напряжение. Испытуемые рапортовали о появлении цепочки визуальных пятен, число которых совпадало с количеством активированных в данный момент времени контактов.

Решётка электродов от BRIP (показана при сильном увеличении), внедрённая в глаз свиньи. Обратите внимание, что чип помещён под сосудистую оболочку глазного яблока – видно, как капилляры проходят поверх чипа (фото Boston Retinal Implant Project).

Другие учёные успели продвинуться по данному пути ещё дальше BRIP. Американская компания Second Sight , тесно сотрудничающая с рядом научных учреждений Калифорнии, применяет в своих разработках похожий подход. Они строят такую цепочку: камера на очках — видеопроцессор, носимый на поясе, — трансмиттер в очках — беспроводная передача сигнала в чип-приёмник внутри человека, а далее — по тонким проводкам в решётку электродов, установленных на сетчатке.

Ныне же в самом разгаре клинические испытания устройства Argus II, в состав которого входит имплантат с 60 стимулирующими электродами. Это тоже далеко от вожделенных нескольких тысяч пикселей, при которых пациенты могли бы уже различать вблизи лица людей и читать. Но лучше, чем ничего: даже возможность выявлять границы света и тени (дверные проёмы, лестницы) или яркие предметы — дорогого стоит.

Искусственную сетчатку от Second Sight уже внедрили 18 добровольцам, один из которых — 68-летний Дин Ллойд (Dean Lloyd) — живёт с ней уже примерно два года. Опыты показывают, что он может точно указать пальцем на яркую точку, появляющуюся в произвольном месте тёмного экрана, ходить по белой линии, нарисованной на тёмном полу, и различать общие контуры предметов.

При этом у него даже возникает различное цветоощущение (всплывают базовые цвета). Не вполне ясно, насколько они согласуются с окраской предъявляемых предметов, но для человека, который 20 лет жил в абсолютной темноте, эти красные, синие и зелёные всполохи — чудо.

Слепой пациент Ллойд тестирует работу второго «Аргуса». На заднем плане – один из исследователей, нейробиолог Мэттью Макмахон (Matthew McMahon). Крошечная камера, передающая картинку для Ллойда, почти незаметно вмонтирована в оправу очков (на переносице). В руках подопытного виден блок видеопроцессора, в котором он сам может настраивать параметры транслируемого сигнала (фото Paul Chinn/The Chronicle).

Тесты «Аргуса», так же как и грядущее испытание на добровольцах малоинвазивного имплантата от BRIP, должны показать, что связка «внешняя видеокамера — искусственная сетчатка» может претендовать на массовый метод избавления людей от страшного недуга. Но в идеале учёные и медики хотят вообще избавиться от внешних составляющих системы. И проекты такого рода тоже существуют.

Оба имплантата объединяет один принцип: искусственные фоторецепторы расположены в самом имплантате и воспринимают свет, прошедший естественным путём, — через хрусталик и стекловидное тело. Позади же фотодетекторов расположены стимулирующие электроды.

Optobionics ещё в 2004-м сообщала в статье в Archives of Ophthalmology о первых успехах своего микрочипа. Компания ухитрилась разместить на двухмиллиметровой пластинке из кремния 5 тысяч фотодетекторов и электродов и имплантировала этот прибор шести пациентам с пигментозом сетчатки. Добровольцы носили чип 18 месяцев.

Основатели Optobionics Винсент и Алан Чоу (Vincent, Alan Chow). Микрочип (чёрный кружок) на поверхности монетки и он же – внедрённый в сетчатку человека. Из-за основного материала, кремния, это опытное устройство носит название Artificial Silicon Retina или ASR. Внизу показано место, куда внедряется ASR. Толщина чипа, кстати, составляет 25 микрометров (фотографии Optobionics, иллюстрация Mike Zang).

Подопытные продемонстрировали некоторое улучшение зрения. А ещё давние тесты доказали, что микрочип не вызывает отторжения и воспаления. Но все детали взаимодействия столь обширного набора контактов и случайно попавших под них нервных клеток ещё только предстояло разобрать.

Увы, позднее компания надолго прекратила свою работу по причинам, с наукой никак не связанным. И лишь сравнительно недавно Optobionics возобновила деятельность, обещая продолжить эксперименты со своим микроскопическим имплантатом.

Как видим, вся эта «гонка биоинженерных вооружений» проходит довольно неспешно. На улучшение найденных решений уходят годы, на проверку их эффективности «в реальном бою» – не меньше. Но миллионам незрячих всё равно, кто именно придёт к финишу первым и получит «призовые» в виде массовых продаж данной техники. Для инвалидов самый ценный приз – возвращённое зрение. Пусть даже с разрешением в несколько десятков пикселей.

Вы способны восхищаться полной Луной на ночном небе, если она вам представится как набор всего из нескольких световых точек, без малейших намёков на детали? Одна из пациенток, проверяющих сейчас сетчатку Argus II, знает истинную цену такой красоты. Луну она не видела 15 лет.

Глазной протез Argus II поступает в продажу в Европе и в скором времени - в Америке. В ходе испытаний этого «бионического глаза», частично удалось вернуть зрение 30 людям в возрасте от 28 до 77 лет.
Результаты получились различными - кто-то смог лишь частично видеть свет, кто-то стал разбирать газетные заголовки, некоторым даже удалось вернуть цветное зрение.

Протез Argus II берёт на себя функции фоторецепторов - светочувствительных сенсорных нейронов сетчатки глаза, которые преобразуют свет в электрохимические импульсы, передающиеся в мозг по зрительным нервам. При таких заболеваниях как, например, пигментный ретинит, происходит дегенерация этих фоторецепторов, и человек слепнет.

Argus II представляет собой комплекс из 60 электродов, вживлённых в сетчатку глаза, соединённых с миниатюрным приёмником, который так же, судя по описанию на сайте, крепится на глазное яблоко; очков, оснащённых камерой, и соединённых с носимым компьютером. Сигнал, полученный камерой, обрабатывается этим носимым компьютером, после чего передаётся на приёмник, который даёт вживлённым электродам начать стимуляцию уцелевших клеток сетчатки глаза и зрительного нерва.

Argus II на своём положенном месте.

Систему одобрили к использованию в Евросоюзе и, видимо, скоро так же одобрят в США. В Европе, правда, она стоит более 73 тысяч евро, а в США будет и того дороже.

В настоящее время в Массачуссетском технологическом институте разрабатывается аналогичная система, но вместо 60 у неё будут 400 электродов. В свою очередь, в Стэнфорде ведутся разработки другого метода, включающего имплантацию в глазное яблоко около пяти тысяч фотогальванических элементов, что, по идее, позволит добиться много лучших результатов, чем Argus II.

Ранний Аргус.

Несмотря на то, что технологии зрительных имплантов ещё не скоро позволят насладиться, к примеру, высоким разрешением видео, даже у несовершенных сенсоров с сотней пикселей разрешения есть потенциал обеспечить своим носителям несравнимо большую степень самостоятельности, нежели та, которая была бы у них при полном отсутствии зрения.

Не стоит упускать из виду, что подобные импланты в принципе не способны ничего поделать, если причиной слепоты является проблема со зрительным центром мозга или зрительным нервом, а не повреждение или деградация сетчатки. Но это уже другая ветвь технологий.

Вероятно, как свойственно высоким технологиям, со временем Argus II будет улучшаться и дешеветь, но пока на сайте технообзоров MIT мы видим цену в $115,000. Это цена самого устройства, не включающая стоимость его установки.

Видео с сайта разработчика .

Название "Аргус", вероятно, взято из греческой мифологии, где это имя носил неусыпный страж-великан. В разных вариантах мифа количество глаз у Аргуса варьировалось от 4 до 1000, но все они сходятся на моменте, что Аргус никогда не смыкал всех глаз одновременно и потому никогда не спал.
Гера поставила его охранять прекрасную Ио, на тот момент пребывавшую в облике не менее прекрасной, но всё же коровы. Аргус добросовестно выполнял поручение, однако в какой-то момент был убит Гермесом, богом торговли, воровства и обмана, которого Зевс отправил забрать Ио.
Узнав о смерти Аргуса, Гера сделала то, что полагается совершить важному персонажу мифа, когда повествование близится к концу: поместила глаза Аргуса на павлиньи перья. С тех пор, надо понимать, у нас есть не только невзрачные самки павлинов, но и отрадные глазу павлины-мужи.

О многочисленных глазах, павлинстве и умилении.
Если ко мне когда-нибудь попадёт представитель этого вида, единственное, насчёт чего не будет сомнений, это имя для него.

С вам был павлиний паук.
Прекрасное создание, которое, будь оно чуть покрупнее и не так склонно внезапно и очень быстро прыгать, могло бы лечить людей от арахнофобии.

Источники:

Можете ли вы представить себе, что чувствует человек, который не видит или почти не видит окружающий мир? Такое состояние называется слепотой – невозможностью воспринимать зрительные стимулы из-за патологических нарушений в самом глазу, в зрительных нервах или в мозге. В 1972 году Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) приняла следующее определение: человек считается слепым, если острота центрального зрения в условиях максимальной коррекции не превышает 3/60. При таком зрении человек в условиях дневного освещения с максимальной коррекцией оптики неспособен сосчитать пальцы с расстояния в 3 метра.

Так вот для таких случаев была предложена идея электрической стимуляции сетчатки или зрительной коры, создание протеза, который по механизму действия имитирует настоящие процессы передачи электрических сигналов.

Вариантов электронных имплантов несколько, каждый год появляются новые идеи, но термин и сам «Бионический глаз» (Bionic Eye) разработан Дэниелом Паланкером, сотрудником Стэнфордского университета и его научной группой «Биомедицинской физики и офтальмологических технологий».

Имплантация модели бионического глаза Argus II (кстати, единственной модели, имеющей ЕС марку, но не сертифицированной в России) была выполнена в России в июле 2017 года одному пациенту. И со всех источников телевещания мы услышали – теперь человек сможет увидеть мир как раньше. Сотни людей просят поставить бионический глаз, а некоторые вдобавок просят «вживить» чипы для суперзрения.

Так что же мы на сегодняшний день имеем и может ли стать явью мечта увидеть мир после того, как потерял зрение?

БИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОТЕЗИРОВАНИЯ СЕТЧАТКИ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

Главные условия успешной работы системы:

МИКРОХИРУРГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОТЕЗИРОВАНИЯ

Для операции нужны особые инструменты с щадящими силиконовыми наконечниками. Это совершенно непростая операция, кроме того еще нужен оро-фациальный хирург или ЛОР – они через кожу выводят электроды наружу. И получается такое устройство – чип внутри глаза, а в руках такой приборчик величиной с мобильный телефон, которым ты можешь изменять интенсивность сигнала, он соединяется с подкожными электродами. Одного офтальмолога-хирурга при операции недостаточно – нужна помощь других дисциплин, операция длится долгих 6 часов.

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОТЕЗИРОВАНИЯ

1. Во-первых, это дорого. Только прибор стоит порядка 150 тыс. долларов, то есть почти 8,5 миллионов рублей. А все лечение одного такого пациента может достигать 10 миллионов рублей. Речь идет о модели Argus II. На сегодняшний день в некоторых странах, например, в Германии эта операция оплачивается за счет страховок.
2. Фирмы, занимающиеся разработкой и производством, во всем мире живут на государственных дотациях, на грантах. Это здорово - такие вещи должны поддерживаться, иначе никакого развития не будет.
3. Сертификата в России нет ни на какое из нижеперечисленных устройств.

МЕДИЦИНСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОТЕЗИРОВАНИЯ

2. При каких заболеваниях может быть полезен бионический глаз?
Первые пациенты – это пациенты с пигментным ретинитом (retinitis pigmentoza) – заболеванием с первичным исчезновением фоторецепторов и вторичной атрофией зрительного нерва. В России таких пациентов 20-30 тысяч человек, в Германии – всего несколько тысяч.

Следующими на очереди стоят пациенты с географической атрофической макулярной дегенерацией. Это чрезвычайно распространенная возрастная патология глаза.
Третьими будут, больные глаукомой. Глаукомой пока не занимались, так как атрофия зрительного нерва в этом случае первичная, поэтому способ передачи должен быть другой – в обход зрительного нерва.

Диабет – это самая сложно решаемая проблема. Один из методов лечения диабетических изменений на сетчатке – лазеркоагуляция по всей поверхности. После такой процедуры технически невозможно поднять сетчатку из-за лазеркоагулятов - это получается «решето». А если не сделано лазером – ситуация не лучше: обычно глаз настолько поврежден, что имплантация в этом случае бесполезна.

3. К сожалению, нынешний прототип бионического глаза не позволяет людям видеть окружающий мир так, как видим его мы. Их цель - перемещаться самостоятельно без посторонней помощи. До массового использования этой технологии еще далеко, однако ученые подарят надежду людям, потерявшим зрение.

ТЕКУЩИЕ ПРОЕКТЫ «БИОНИЧЕСКИХ ГЛАЗ»

1. Argus retinal prosthesis

«Полевые испытания» первой версии бионической сетчатки были проведены Марком Хамейуном шести пациентам с потерей зрения в результате заболевания retinitis pigmentosa в промежутке с 2002 по 2004 год. Retinitis pigmentosa - неизлечимая болезнь, при которой человек теряет зрение. Наблюдается примерно в одном случае на каждые три с половиной тысячи человек.

Пациенты, которым был вживлен бионический глаз, показали способность не только различать свет и движение, но и определять предметы размером с кружку для чая или даже ножа.
Устройство для испытаний было усовершенствовано - вместо шестнадцати светочувствительных электродов в него было вмонтировано шестьдесят электродов и названо Argus II. В 2007 году начато мультицентровое исследование в 10 центрах 4-х стран США и Европы – всего 30 пациентов. В 2012 году Argus II получил разрешение для коммерческого использования в Европе, годом позже в 2013 году – в США. В России разрешения нет.

По сей день эти исследования субсидируются государственными фондами, в США их три - National Eye Institute, Department of Energy, and National Science Foundation, а также рядом исследовательских лабораторий.

2. Microsystem-based visual prosthesis (MIVP)

3. Implantable miniature telescope

Кстати, похожий принцип используется в добавочных интраокулярных линзах Шариотта. У меня самый большой опыт имплантации этих линз в России и результатами пациенты довольны. В этом случае вначале предварительно проводится факоэмульсификация катаракты. Хотя это, конечно, не 100% бионический глаз.

Подробнее об этом в предыдущих постах:

4. Tübingen MPDA Project Alpha IMS

Конечно, фоторецепторы во много крат чувствительнее искусственных фотодиодов, поэтому они требовали специального усиления.

Первые эксперименты на микросвинках и кроликах были начаты в 2000 году, и только в 2009 году импланты были вживлены 11 пациентам в рамках клинического пилотного исследования. Первые результаты были обнадеживающими – большинство пациентов смогли отличать день от ночи, некоторые даже могли распознавать предметы – чашку, ложку, следить за перемещением крупных предметов. Кстати, дальнейшая участь этих пациентов была печальна – всем участникам эксперимента, даже тем, кто что-то увидел, согласно подписанному соглашению были удалены «бионические глаза» и они вернулись в исходное состояние.

На сегодняшний день Alpha IMS, производства Retina Implant AG Germany имеет 1500 электродов, размер 3×3 мм, толщиной 70 микрон. После установки под сетчатку это позволяет почти всем пациентам получить некоторую степень восстановления светоощущения.

Технически эту сложную операцию в Германии делают только в трех центрах: в Аахене, в Тюбингене и Лейпциге. В итоге это делают хирурги так называемой Кельнской школы, ученики профессора витреоретинального хирурга Хайнеманна, к сожалению, довольно рано скончавшегося от лейкемии, но все его ученики стали руководителями кафедр в Тюбингене, Лейпциге и в Аахене.

Эта группа ученых обменивается опытом, ведет совместные научные разработки, у этих хирургов (в Аахене – профессор Вальтер (это его фамилия), в Тюбингене – профессор Барц-Шмиц) самый большой опыт работы с бионическими глазами, потому как в этом случае 7-8-10 имплантаций считается большим опытом.

5. Harvard/MIT Retinal Implant

6. Artificial silicon retina (ASR)

7. Photovoltaic retinal prosthesis

Информация с видеокамеры обрабатывается в девайсе и отображается в импульсном инфракрасном (850-915 нм) видеоизображении. ИК-изображение проецируется на сетчатку через естественную оптику глаза и активирует фотодиоды в субретинальном имплантате, которые преобразуют свет в импульсный бифазный электрический ток в каждом пикселе.

Интенсивность сигнала может быть дополнительно увеличена с помощью увеличения общего напряжения, обеспечиваемого радиочастотным приводом имплантируемого источника питания.

Схожесть между электродами и нейронными клетками, необходимая для стимуляции высокого разрешения, может быть достигнута с использованием эффекта миграции сетчатки.

8. Bionic Vision Australia

Устройство Wide-View сочетает в себе новые технологии с материалами, которые были успешно использованы для других клинических имплантатов. Этот подход включает в себя микрочип с 98 стимулирующими электродами и направлен на повышение мобильности пациентов, чтобы помочь им безопасно перемещаться в своей среде. Этот имплантат будет помещен в супрахориоидальное пространство. Первые тесты пациентов с этим устройством начаты в 2013 году.

Bionic Vision Australia - это микрочип-имплантат с 1024 электродами. Этот имплантат помещается в супрахориоидальное пространство. Каждый прототип состоит из камеры, прикрепленной к паре очков, которая посылает сигнал на имплантированный микрочип, где преобразуется в электрические импульсы для стимуляции оставшихся здоровых нейронов сетчатки. Затем эта информация передается зрительному нерву и центрам обработки зрения головного мозга.

Австралийский исследовательский совет присудил Bionic Vision Australia грант в размере 42 миллионов долларов США в декабре 2009 года, и консорциум был официально запущен в марте 2010 года. Bionic Vision Australia объединяет многопрофильную команду, многие из которых имеют большой опыт разработки медицинских устройств, таких как «бионическое ухо».

Благодаря исследователям из Института бионики (Мельбурн, Австралия) и компании evok3d, трудящихся над «бионическим глазом», люди, страдающие пигментной дистрофией сетчатки и возрастной молекулярной дегенерацией, в перспективе смогут восстановить зрение. Для проведения процедур восстановления необходимы оставшиеся у пациента ганглионарные клетки, здоровый зрительный нерв и здоровая зрительная зона коры головного мозга. В этом случае у человека есть возможность вновь обрести зрение.

Для изготовления прототипа глаза, а также формы для его отливки, ученые из Института бионики обратились за помощью к специалистам компании evok3d, специализирующейся на 3D-услугах и для печати «искусственного глаза» использовали 3D-принтер ProJet 1200.

Понадобилось всего четыре часа, чтобы напечатать прототип на ProJet 1200, до появления 3D-печати на его изготовление тратили недели или даже месяцы. Вот так 3D-печать ускорила научно-исследовательский и производственный процесс.

Бионическая зрительная система включает в себя камеру, передающую радиосигналы микрочипу, расположенному в задней части глаза. Эти сигналы превращаются в электрические импульсы, стимулирующие клетки в сетчатке и зрительный нерв. Потом они передаются в зрительные зоны коры мозга и преобразуются в изображение, которое видит пациент.

9. Dobelle Eye

10. Intracortical visual prosthesis

ИТОГ

Первые работы начались более 20 лет назад. В 2000-2001 году что-то начало получаться на мышах. В настоящее время мы получили первые результаты на людях. То есть вот такая скорость.

Пока будет что-то серьезное, еще двадцать лет может пройти. Мы находимся на очень-очень ранней стадии, на которой есть первый положительный эффект – распознавание контуров, света, и не у всех – пока не могут предсказать кому это поможет, а кому нет.
Хирургов, которые занимаются этими экспериментами – по пальцам пересчитать.

Имплантировать один протез – это только с рекламной целью. Этими работами должны заниматься люди, у которых есть возможность делать 100-200 операций в год в рамках одной проектной группы, чтобы появилась критическая масса. Тогда появится понимание в каких случаях можно ожидать эффекта. Такие программы должны субсидироваться бюджетом или специализированными фондами.

Хотя еще нет совершенной модели, все существующие требует доработки, ученые полагают, что в будущем электронный глаз может заменить функцию клеток сетчатки и помочь людям обрести хоть малейшую способность видеть с такими заболеваниями, как пигментный ретинит, дегенерация желтого пятна, старческая слепота и глаукома.

Если у вас есть свои идеи, как еще можно с помощью технологий вернуть зрение людям (пусть пока еще и труднореализуемыми способами) – предлагаем их обсудить ниже.

А история с бионическими контактными линзами, потенциале редактирования генома, о том, как можно слышать цвета посредством кое-чего, вживленного в мозг – в следующих постах.

Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. , пожалуйста.