Лекция про искусственный глаз.
В данный момент не существует возможности вернуть полностью утраченный глаз. Нельзя сделать такой искусственный заменитель, который мог бы восстановить потерянное зрение. Единственное, что можно сделать в данном случае, - это вернуть внешние признаки недостающего глаза с помощью протеза. На вид он почти не отличается от настоящего органа.
Мозгу нужно время, чтобы интерпретировать неточный сигнал от протеза. Как вы думаете, возможно ли увидеть мир через слепую? Исследователи хотят, чтобы имплантаты использовали гораздо меньшие электроды, которые будут плотно упакованы - вместо дюжины электродов их можно разместить на сетчатке до нескольких тысяч. Это сделает изображение более подробным. Кроме того, исследователи хотят, чтобы импульсы с одного электрода были очень точными и достигали отдельных сотовых сетей, а не тысяч одновременно.
Другой проблемой является оптимизация импульсов, которые электрод посылает в клетку сетчатки. То, что мы видим в любой момент, - очень сложная сцена. Нам сложно кодировать ее, как глаз, - говорит ученый. Это объясняет, что в сетчатке существует до 20 различных типов полос - другие клетки отвечают за обработку и передачу цветовой информации в мозг, а другие - за перемещение. Поэтому, если стимулируется вся область клетки сетчатки, одновременно стимулируются различные типы стимулов, так что мозг может сразу принимать конфликтующие сигналы.
Зачем нужен протез
Протезы ставятся для того, чтобы визуально вернуть глаз. Они подвижны и идентичны второму глазу. Также существует и медицинская сторона проблемы отсутствия глазного протезирования. Это, например, деформация лица у детей без глазного яблока. В данной ситуации протез просто необходим, ибо последствия могут быть очень плохими.
Для ученых важно узнать больше о «языке» электрических импульсов, в которых разные клетки сетчатки сообщаются с мозгом, а затем воспроизводят эти сигналы и передают их ответственным клеткам. Эти два типа клеток составляют около 70 процентов. Все клетки катушки в человеческом глазу и стимуляция этих клеток, вероятно, достаточно, чтобы построить довольно точный имплантат.
До сих пор исследователи работают над сетчаткой сетчатки макаки - освещают их светом и исследуют электрический сигнал, генерируемый глазом в ответ на этот стимул. Затем путем электрической стимуляции исследователи хотят воспроизвести точно такой же сигнал в клетках.
Виды глазных протезов
Существуют два основных типа глазных протезов:
- Стеклянные. Такие протезы изготавливаются из нескольких За основу берётся роговичное, цветное и склеральное стекло. Такой протез выходит лёгким и хорошо смачивается слезой. Из минусов следует отметить хрупкость стекла. Такой протез требует к себе бережного отношения, иначе он может треснуть или разбиться. Носить такой заменитель глаза долго не получится, ведь его срок эксплуатации - всего один год.
- Пластиковые. Если же вы не очень аккуратны, то вам больше подойдут пластиковые глазные протезы. Они обладают высокой прочностью по сравнению со стеклянными. Срок эксплуатации у них тоже выше, он составляет два года. Стеклянным они уступают по своему весу и гладкости. Весят пластиковые протезы на порядок больше, а поверхность у них не такая гладкая.
Существует, кроме того, одностенный и двухстенный протез глазного яблока. Первый используют тогда, когда глазное яблоко не полностью удалено, а второй - когда хирург его удалил до конца.
Что-то вроде того, что поклонники фантастики ждут долгое время. Искусственный глаз, имплантированный хирургом, частично восстановил вид слепого. Благодаря устройству она смогла увидеть контуры объектов. Теперь мы хотим помочь ей понять, что она видит, когда ее ученик стимулирует ее стимул, - говорит проф. У компании есть специализированная лаборатория, которая может читать стимулы, которые достигают имплантированного устройства.
Это позволяет сравнить то, что видит пациент, и как мозг реагирует на нервные импульсы, поступающие от имплантата. Это все еще, конечно, не полная реставрация, но цель имплантата должна работать как настоящий глаз. Полезный будет установлен в камеру имплантата, подключенную к миниэлектроду. На 98 электродах пациент сможет видеть крупные объекты.
Операция
Для начала врачи удаляют повреждённый глаз. Для этого пациенту делают общий наркоз и отделяют слизистую оболочку от глазного яблока. Нервы и мышцы, которые удерживают глаз, перерезают, после этого глаз уже ничего не держит, и он просто вынимается. при этом остается почти целой.
Искусственный рост клеток сетчатки
На данный момент имплантат является светочувствительным. Работает с нервной системой с электродами, которые стимулируют нервы. Теперь мы хотим помочь пациенту определить, что именно он видит, когда его или ее сетчатка стимулирует стимуляцию, - говорит проф. У компании есть специальная лаборатория, которая может читать стимулы, которые достигают имплантированного устройства. Полезный в этом будет установлен в камеру имплантата, подключенную к миниэлектроду. Японским ученым удалось расти - в лабораторных условиях - сетчатке.
После того как глаз удаляется, пустую область требуется как-то заполнить. Для этого хирурги сшивают вместе мышечные ткани и вводят либо собственный материал пациента, либо искусственный.
Чтобы начать протезирование, рана должна зажить. Для этого нужно подождать пару недель. После этого вставляется временный пластмассовый имплантат, чтоб отверстие не становилось меньше. Окончательный протез вставляется лишь через несколько месяцев. Иногда требуется несколько вмешательств для подготовки
Ученые сообщили о разведении части глаза в лабораторных условиях. Это прорыв в регенеративной медицине, пишет авторы исследования в престижной еженедельной Природе. Японские исследователи использовали стволовые клетки. Они стимулировали их превращение в клетки сетчатки: части глаза, ответственные за получение зрительных стимулов. Глазное яблоко млекопитающих имеет много слоев, некоторые из них сделаны из нервных клеток, а не потому, что это выдающееся достижение.
В глазном яблоке млекопитающих много слоев, некоторые из них сделаны из нервных клеток, другие - нет, поэтому это замечательное достижение, - говорит Аллея. До сих пор стволовые клетки считались потенциальным источником регенерации тканей только из одного типа клеток: печени, мышц или сердца. Сейчас начнутся исследования по созданию более сложных структур. Японские исследователи надеются, что их достижения помогут вернуть глазам многих людей через размножение и замену сетчатки. Однако рост всего глаза остается вопросом будущего.
Индивидуальные протезы
Для того чтобы сделать глаз максимально похожим, вам потребуются индивидуальные глазные протезы. Они будут стоить дороже, ведь изготовляются специально под особенности вашей полости глаза и расцветку зрачка. Это могут быть такие особенности, как форма конъюнктивальной полости, цвет, размер радужки, склеры, расположение сосудистого рисунка.
Это открытие - прекрасная возможность для слепых
Для эксперимента использовались плюрипотентные клетки, т.е. стволовые клетки, не полученные из человеческих эмбрионов. Работы с этими типами ячеек не вызывают много этических споров. Японские ученые сообщили о разведении части глаза в лабораторных условиях.
Глазное яблоко млекопитающих имеет много слоев. Некоторые из них сделаны из нервных клеток, другие - нет, поэтому это замечательное достижение, - говорит он. Для эксперимента использовали стволовые клетки, полученные из эмбрионов мыши. Чтобы послушать рассказ Рафала Мотрюка, просто выберите «Прорыв открытия» в поле «Прослушать» в поле справа.
Изготовление индивидуального глазного протеза начинается с формирования слепка слизистой оболочки. После этого подбирается подходящий для пациента материал, и начинается работа по конструированию протеза.
Работа по индивидуальному глазному протезированию обычно проводится в первый же день обращения в клинику.
Как создают протезы из стекла
Стеклянные глазные протезы изготовляются методом выплавки из специального материала. Для начала берётся трубочка из криолита, расплавляется и отделяется лишь нужная часть. В итоге получается форма с двумя стержнями по бокам. Внутри этого всего - пустота, и деформация формы осуществляется благодаря тому, что в одну из трубочек дуют. Мастер выдувает из этой формы шарик.
Журнал «Из страны и мира» транслируется по будням по часам. 12. Современные методы лечения глазных дефектов позволяют им устраняться в течение нескольких мгновений. Как вы можете улучшить свое видение и забыть о очках благодаря технике? Согласно статистическим данным и эпидемиологическим исследованиям, каждый четвертый человек, использующий очки или контактные линзы, жалуется на отсутствие комфорта, связанного с их использованием.
О технических инструментах, которые в настоящее время предоставляются офтальмологам для лечения, в частности. астигматизм, дальнозоркость, близорукость и пресбиопия, говорит Анита Шакока, офтальмолог из Военно-медицинского института в Варшаве. Три слепых американца частично оправились от генной терапии.
Один из стержней убирается, а на его месте создают основу радужки. Делается это с помощью специального цветного стекла. Кусочек такого стекла приваривают к шарику и раздувают до 10-11 мм, после чего выдувают из него округлую форму. После этого с помощью цветного стекла наносят на основу радужки роговицу, а в центре делают зрачок. После этого наносят склеральное стекло, делая плавный переход между роговицей и склерой.
Пациенты были людьми с редким генетическим заболеванием, называемым «врожденная слепота Лебера». Причиной является дефектный ген, который приводит к частичной потере зрения и последующей потере зрения. Это улучшило действие сетчатки, то есть слоев клеток в глазном гнезде глаза.
Один из пациентов Тами Моорхаус говорит, что ее жизни стало легче - она видит лица своих детей, она - лучший родитель и лучший друг. Ее зрение улучшилось в значительной степени, хотя она не может читать или водить машину. По мнению исследователей, генная терапия в будущем станет ключом к универсальному лечению слепоты.
Когда зрачок готов, из шарика выплавляется эллипсоидная форма, а на ней - кровеносные сосуды, чтобы придать еще большую реалистичность глазу.
Изготовление глазных протезов из стекла занимает максимум час. Их могут вам сделать прямо в то же время, когда вы пришли в клинику.
Коктейльные химические вещества, высунутые в глаз мыши, временно восстанавливают зрение. Ученые хотят улучшить зелье и заставить его работать и для людей. Наиболее распространенными причинами слепоты являются пигментированная ретинопатия, генетическое заболевание и дегенерация желтого пятна, хроническая прогрессирующая болезнь глаз, встречающаяся у лиц старше 50 лет. Лечение обоих заболеваний заключается в восстановлении исходных свойств сетчатки. Существует ряд методов: инъекции клеток, имплантация светочувствительных реализаций, замена сетчатки и т.д.
Из пластмассы
Изготовление из этого материала занимает больше времени, да и сам процесс сильно отличается. Начинается все с создания гипсовой формы, после чего в нее заливается пластмасса. Потом все это обрабатывается в гидравлическом прессе. Затем он закрепляется в бюгеле, и начинается процесс варки протеза.
Радужка и зрачок для пластмассового протеза рисуются художниками с помощью высококачественных масляных красок. Этим занимается специально обученный художник.
Это большой шаг в исследовании восстановления зрения, - сказал д-р Рассел Ван Гелдер из Вашингтонского университета, соавтор исследования. Прежде всего, новый метод не включает в себя введение внешних генов, он также менее инвазивен. Дозы могут быть увеличены или уменьшены. Даже если эффекты утихают через несколько дней, зрение может поддерживаться рядом инъекций.
Теперь исследователи, работающие под руководством, решили посмотреть, как это работает на мышах. Это связано с ионной экономикой. Когда он «чувствует» свет, он меняет поток ионов калия. - Молекула фотоактивна, реагирует на свет. Он может меняться, включать и выключать деятельность нейронов, говорит Крамер.
Протез проходит специальную обработку, в процессе которой рисуются кровеносные сосуды. Когда работа уже закончена, изделие тщательно полируется до состояния максимально возможной гладкости для пластмассы.
Примерное время изготовления пластмассового протеза - 2-4 дня. Это существенно дольше, чем у стеклянных. Цена из-за этого у пластмассовых выше.
После применения небольшого количества специфических особенностей глаза грызунов снова реагировали на свет. Это было видно в уменьшающихся зрачках и поведении мышей, которые избегали света, что характерно для этого вида животных. Это выглядит банально - как обычные солнцезащитные очки, а для слепых - отличный шанс вернуться. Искусственный глаз, потому что он говорит с ним, иллюзорно имитирует работу человеческих визуальных клеток и, таким образом, способен работать с естественными частями мозга, вовлеченными в создание изображения, которое мы видим.
Стоимость глазного протеза в России в среднем составляет 6 тысяч рублей. Цены, конечно же, меняются в зависимости от материала, из которого изготовлено изделие. Изготовить индивидуальный глазной протез будет стоить дороже, в среднем это около 13 тыс. рублей. Если же у вас оформлена инвалидность, то в России вам предоставят его бесплатно, за счет средств социального страхования.
Какова тайна его строительства?
Он предназначен для людей с так называемой цветной ретинопатией и другими нейродегенеративными заболеваниями глаз. На данный момент это очень дорогое решение, потому что стоимость одного искусственного глаза составляет несколько тысяч долларов. Искусственный глаз состоит из нескольких частей. Все они сделаны из материалов, которые не вызывают аллергию и имеют микроскопические размеры. Их производительность и самоимплантация требуют от врачей высокой точности. Первый элемент - это камера, которая записывает световые импульсы, т.е. делает то же самое, что и клетки сетчатки, чувствительные к свету.
Где делают протезы глазного яблока
Этим вопросом занимается фабрика глазных протезов. Зачастую такие предприятия специализируются на своем, определённом материале. В России во многих крупных городах изготовляются глазные протезы, в Москве например. Чтобы получить индивидуальный глазной протез, вам нужно обратиться непосредственно в саму клинику, и вами займутся.
Затем камера передает эти данные микропроцессору, который помещается на сетчатку, и, используя электроды, имплантированные в глаз и связанные с зрительным нервом, передает информацию в мозг. Этот метод идеален, потому что он никоим образом не обременяет пациента. Он делает то же самое, что и здоровый глаз в нормальных физиологических условиях.
Каким образом создается искусственный глаз?
Образ, «замеченный» искусственным глазом, несовершенен и не дает такой детали, как здоровый глаз, но он очень помогает больным с завязанными глазами. С искусственным глазом они могут видеть крупные объекты, такие как здания или деревья, и могут двигаться независимо друг от друга. Функционирование дома также облегчается благодаря способности распознавать строительные компоненты, такие как окна, двери, приборы или другие члены домашнего хозяйства.
Проблемы при ношении
После того как пациенту устанавливают протез, болезненных ощущений не наблюдается, однако первые дни чувствуется некий дискомфорт. Со временем человек привыкает, и неудобства больше не проявляются. Носить лучше всего протезы круглосуточно, ведь даже перерыв на несколько часов может повлиять на размер слизистой оболочки. Но этот момент лучше обговорить со своим доктором.
Искусственный глаз шаг в будущее?
Ученые постоянно совершенствуют свое изобретение. Еще один искусственный глаз - это устройство, которое позволит вам видеть изображения в гораздо более высоком разрешении, то есть больше внимания будет уделяться деталям. Это связано с размещением на сетчатке гораздо большего количества небольших электродов, которые смогут передавать больше информации о изображениях в мозг. Для слепых людей это отличная новость, потому что они смогут видеть в будущем, а также до того, как болезнь развивается.
Внимание! Вышеуказанный совет - только предложение и не может заменить визит специалистом. Помните, что если у вас есть проблемы со здоровьем, вам следует проконсультироваться с врачом! Искусственные внутренние органы, бионические глаза, слух возможны с различными типами имплантатов, протезами конечности, которые часто дают большую подвижность, чем реальные руки или ноги.
Важной проблемой является повышенное выделение слезы и частое загрязнение. Из этого вытекает необходимость каждый день промывать протез. Делать это нужно под чистой тёплой водой, не используя при этом никаких чистящих средств. Максимум можно подержать 10 минут изделие в солёной воде.
Сходство с настоящим глазом
Большинство людей ожидают, что протез будет практически невозможно отличить от настоящего глаза по внешнему виду. Это заблуждение, из-за которого часто клиенты расстраиваются. Нужно понимать, что каким бы мастерством ни обладал художник-глазопротезист, в любом случае создание стопроцентно идентичного глаза невозможно. Глаз имеет свойство менять окраску и размер зрачка при различном освещении, поэтому он почти всегда будет немного отличаться от протеза.
Также немаловажную роль играет подготовка глазной полости к протезу. Чем хуже она проведена, тем меньше будет сходство с оригиналом.
Перед тем как познакомимся с искусственным глазом рассмотрим обычный глаз и его строением. Глаз -это орган, который позволяет получать информацию о внешнем мире. Он обладает способностью воспринимать электромагнитное излучение в световом диапазоне длин волн и обеспечивает функцию зрения. У человека через глаз поступает около 90 % информации из окружающего мира.
Сам глаз находится в ямке, которая получила название глазница. По своей форме глаз более всего походит на яблоко, именно поэтому получило распространение название «глазное яблоко». Сквозь щель между нижним и верхним веком глазница немного выглядывает наружу, однако большая часть глаза находится внутри. Внутри глаза находится небольшой черный кружок, который принято называть зрачком. Ученые доказали, что при нахождении в темноте долгое время зрачок расширяется, а попадая на яркий свет, наоборот, сужается. Это происходит при содействии мышцы, находящейся внутри глаза, на радужке. Если вы не знаете, что такое радужка, то спешим вам сообщить, что это маленькое цветное колечко, которое располагается вокруг всего зрачка.
Черный цвет зрачка объясняется тем, что внутри глаза всегда пустота. Сзади, также как и в пленке фотоаппарата имеется несколько светочувствительных клеток. Данный слой, словно сеть, ловит лучи света. Название у данного слоя клеток – сетчатка. Внутри нее расположено не менее 140 миллионов клеток, которые крайне чувствительны к свету. При попадании света, внутри их начинают происходить различные химические реакции, моментально превращающиеся в импульс. Двигаясь по зрительному нерву, этот импульс попадает в самый центр мозга. Затем уже мозг вырабатывает сигнал и только после этого мы начинаем понимать, что же мы видим. Таким образом, мы только что описали, как видит глаз человека. Строение глаза Хрусталик полностью отвечает за четкость изображения.
Необходим хрусталик для того, чтобы собирать лучи, а затем направлять их на сетчатку. Чтобы сфокусировать лучи от стоящей далеко вещи, хрусталику необходимо быть более плоским, а если необходимо сосредоточиться на ближайшем предмете, то он вновь становится более толстым. За это отвечает специальная мышца, которая находится вокруг хрусталика. Когда она сокращается – хрусталик становится толще, когда расширяется – тоньше. Если необходимо посмотреть на предметы, находящиеся на разных расстояниях, то нам понадобится использовать абсолютно разную кривизну хрусталика.
Таким образом, глаз – это очень сложная естественная структура, которая позволяет видеть и реагировать на увиденное. Понять, почему видит глаз, можно разобравшись с его анатомией и увидев, что его строение аналогично фотоаппарату.
Искусственный глаз может быть:
- Бионическим глазом
- Электронным глазом
- Нано глазом
Электронный глаз - это устройство, которое позволяет воспринимать световые изменения или различать цвета (например, датчик или сенсор).
Канадский режиссер и продюсер Роб Спенс отважился на операцию, в ходе которой протез глаза, который он потерял еще в детстве, был заменен на миниатюрную камеру. Сам Спенс не может напрямую видеть при помощи своего нового глаза. В отличие от разнообразных проектов искусственных сетчаток камера Eyeborg не посылает сигналов в мозг. Вместо этого крошечный аппарат по беспроводному каналу отправляет картинку на портативный переносной экран. С этого прибора сигнал уже может быть переправлен на компьютер для записи и редактирования.
Бионический глаз - это искусственная зрительная система, имитирующая индивидуальный орган.
Дэниел Паланкер, сотрудник Стэнфордского университета и его научная группа "Биомедицинской физики и офтальмологических технологий", разработали протез сетчатки глаза высокого разрешения или "Бионический глаз".
В Японии также создана искусственная сетчатка глаза на основе патента США, которая в перспективе поможет вернуть зрение ослепшим пациентам. Как стало известно, технология разработана специалистами корпорации «Сэйко-Эпсон» и базирующегося в Киото Университета Рюкоку.
Искусственная сетчатка представляет собой фотосенсор, содержащий тончайшую алюминиевую матрицу с полупроводниковыми элементами из кремния. Для лучшего проведения базовых испытаний, она размещена на прямоугольной стеклянной табличке размером 1 см. Для последующих испытаний на животных, в частности, морских угрях, ее предполагается установить на гибких жидкокристаллических панелях.
По принципу действия искусственная сетчатка имитирует настоящую: при попадании лучей света в полупроводниках образуется электрическое напряжение, которое в качестве зрительного сигнала должно передаваться в мозг и восприниматься в виде изображения.
Разрешение светочувствительной матрицы в составляет 100 пикселей, но после уменьшения размеров чипа, оно может быть увеличено до двух тысяч графических элементов. По утверждению специалистов, если такой чип имплантировать полностью незрячему человеку, он сможет с близкого расстояния различать крупные предметы - такие, например, как дверь или стол.
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. К некоторым из них вернулась способность читать крупные буквы.
Наноглаз - устройство, созданное с помощью нано технологий (например линза, которая накладывается на зрачок глаза). Такое устройство может не только возвращать потерянное зрение и компенсировать частично потеренные функции, но и расширить возможности человеческого глаза. Линза сможет проецировать изображение прямо на глазу или помочь улавливать свет намного лучше, что позволит видеть в темноте подобно кошке.
Технология наноглаз еще только развивается и неизвестно какие возможности предстанут перед человеком.
Американские инженеры разработали контактные линзы со способностью вывода визуальной информации непосредственно на глаза. Финансируют проект военно-воздушные силы США, которые надеются получить на выходе новое устройство для пилотов.
Майкл Макэлпайн из Принстона и его коллеги разработали 3D-принтер, печатающий контактные линзы из пяти слоев, один из которых излучает свет на поверхность глаза. Сами линзы изготавливаются из прозрачного полимера. Внутри них несколько компонентов: светодиоды из наноразмерных квантовых точек, проводка из серебряных наночастиц и органические полимеры (они выступают в роли материала для микросхем).
Сложнее всего, по словам Макэлпайна, было выбрать химические вещества, способные обеспечить прочный контакт слоев друг с другом. Другой трудностью была индивидуальная форма глазных яблок у людей: инженерам пришлось следить за изготовлением контактной линзы с помощью двух видеокамер, чтобы обеспечить совместимость с глазом пациента.
Ожидается, что новая разработка окажется полезной прежде всего для пилотов: контактные линзы будут передавать непосредственно на глаз информацию о ходе полета. Кроме того, в линзы можно будет поставить датчики, выявляющие химические биомаркеры усталости глаз.
Другие ученые сомневаются в практической ценности разработки: необходимое для включения дисплея на светодиодах напряжение слишком высоко, считает физик Рэймонд Мюррей из Лондона. Кроме того, необходимо обеспечить безопасность материалов. Известно, например, что селенид кадмия, из которого изготавливают квантовые точки, очень вреден для здоровья.
Прочитано 1855 раз
