ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.02.2024
Просмотров: 58
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Принцип работы устройства основан на том, что изображение улавливается камерой, затем попадает в миниатюрный компьютер, подключенный к очкам проводом, где обрабатывается и по беспроводному каналу передается на имплантат.
Имплантат с помощью электродов стимулирует зрительный нерв, позволяя пользователю различать черный и белый цвет, а также около десяти оттенков серого цвета. Камера в очках имеет независимые пиксели, которые непрерывно распознают изменения в окружающей среде.
В сущности, система работает как матрица клеток-фоторецепторов, которые она заменяет, обеспечивая людей базовыми возможностями зрения, которого без этого устройства они не имели.
Так же, как и в случае с Argus II, по мере использования «зрение» будет постепенно приспосабливаться и через некоторое время человек научится распознать лица людей. Уверенность ученым дают испытания, проведенные на животных, в частности, зрение крыс удавалось восстанавливать до уровня 20/250, т.е. для людей это означает возможность читать текст, написанный крупными буквами, и различать лица.
Стоимость:
Нет данных.
Достоинства бионического глаза:
-
Более высокая разрешающая способность, чем у Argus II (в 2,5 раза) -
Обеспечивает возможность человеку видеть свет и ориентироваться -
После длительного использования позволяет различать лица и читать крупные буквы -
Внешняя электроника также позволяет иметь полный контроль над обработкой изображений и даже адаптировать обработку для каждого пациента
Недостатки:
-
Относительная непродолжительность работы имплантата, что со временем требует его замены -
Необходимость внешнего устройства, которое достаточно громоздкое -
Проводная связь с управляющим блоком -
Высокая стоимость операции и устройства -
Не позволяет различать цвета -
Сложная операция, связанная с риском для здоровья
PRIMA (Pixium Vision, Франция)
Новая система компании Pixium Vision предназначена для помощи людям, страдающим сухой формой возрастной макулярной дегенерации, при которой нарушается центральное зрение.
Как и IRIS, PRIMA работает в паре с очками, которые с помощью камеры снимает окружающую пользователя сцену, передает информацию на компьютер для обработки, который затем передает ее на сам имплантат с помощью инфракрасного излучения (к которому чувствительная электродная решетка).
С помощью этого же излучения осуществляется питание ретинального импланта. Этот электронный чип имеет размеры 2 х 2 миллиметра, толщину 30 мкм (а это в три раза тоньше человеческого волоса) и 378 электродов, т.е. в два раза больше, чем IRIS II.
Первая тестовая имплантацию этого устройства пациенту была проведена в конце 2017 года. Операция по имплантации устройства занимает 90 минут.
Стоимость:
Пока не определена.
Достоинства устройства:
-
Может использоваться для больных возрастной макулярной дистрофией -
Имеет большую разрешающую способность, чем IRIS II и Argus II -
Недостатки: -
Проводная связь с управляющим блоком -
Не позволяет различать цвета -
Сложная операция, связанная с риском для здоровья -
Необходимость внешнего устройства, которое относительно громоздкое
2.2.2 Субретинальный имплант:
Alpha IMS (Retina Implant AG, Германия)
Субретинальные импланты располагаются между слоем фоторецепторов и ретинальным пигментным эпителием. Данные устройства стимулируют в первую очередь клетки сетчатки, находящиеся со стороны фоторецепторов, что, как полагают разработчики, должно формировать более естественный поток импульсов в головной мозг.
Именно такой имплантат разработала немецкая компания Retina Implant, который уже имеет официальное разрешение европейских регулирующих органов на его применение. Имплантат Alpha AMS предназначен для людей, страдающих от пигментного ретинита, и работает с оптическими сигналами, поступающими непосредственно на сетчатку, без применения внешней камеры.
Это обеспечивает свободное движение глаз пациента, в то время как, например, больному с Argus II для того, чтобы посмотреть в сторону, нужно повернуть туда голову. Причем окружающие могут даже не заметить, что перед ними человек с бионическим зрением. Правда, для питания устройства требуется вживлять под кожу головы систему, подобную той, что используется при кохлеарной имплантации.
Технология, использованная в устройстве, обеспечивает глаз самым большим количеством электродов по сравнению с аналогичными устройствами. Имплантат представляет собой чип 3х3 мм, содержащий 1600 фотодиодов (пикселей) с фоточувствительным элементом и парным электродом.
При попадании света, фотодиод преобразует фотоны в электрический сигнал, который усиливается и воздействует на биполярные клетки сетчатки. Яркость и контрастность изображения регулируется самим пациентом с помощью пульта на батарейках,
Alpha AMS, к сожалению, не может восстановить зрение у пациента (наш глаз имеет примерно 100 миллионов «фоторецепторов-пикселей»), но может несколько повысить способность слабовидящего человека ориентироваться в пространстве и различать крупные контрастные предметы.
Стоимость:
В настоящее время такие устройства имплантируются только в Германии и стоимость устройства обычно возмещается в рамках медицинской страховки. Других данных о стоимости нет.
Достоинства устройства:
-
Относительно высокая разрешающая способность -
Для получения изображения устройство использует оптический аппарат глаза -
Обеспечивается возможности узнавать лица людей, очертания фигур, распознавать различные объекты -
Простота устройства по сравнению с эпиретинальными системами -
Более простая фиксация имплантата из-за ограниченности субретинального пространства и давления на устройство, которое создает пигментный эпителий
Недостатки:
-
Необходимость внешнего питания, закрепляемого под кожей на голове. -
Во время испытаний были зафиксированы отказы устройства, требующие повторной операции -
Отсутствие цветового зрения -
Ограничение по размеру вследствие небольшого объема субретинального пространства -
Возможность повреждения сетчатки из-за выделения тепла имплантатом
2.2.3 Cупрахориоидальный имплантат:
Bionic Vision (Bionic Vision, Австралия)
Еще один вариант бионического импланта, разработанный в Австралии, помещается между склерой и хориоидеей (сосудистая оболочка). Такой супрахориоидальный имплант, по мнению разработчиков, обеспечивает большую стабильность устройства, чем субретинальный или эпиретинальный.
Он, также, обеспечивает большую безопасность для пациента, поскольку операция имплантации более простая и менее инвазивная. Процедура не затрагивает тканей сетчатки и не требует удаления стекловидного тела из глаза, что снижает вероятность осложнений после операций.
Данный ретинальный протез может принести пользу людям с на столько же сохранной системой передачи информации от сетчатки до мозга, сколько и при использовании предыдущих устройств.
Бионический глаз состоит из небольшой цифровой камеры, закрепленной на очках, внешнего процессора и имплантата (микрочип и стимулирующие электроды). Передача информации на имплантат осуществляется беспроводным способом. На сегодняшний день разработаны три версии устройства: прототип с 44 электродами, вариант с широким полем зрения и 98 электродами, и самый продвинутый с 256 электродами. Размер самого современного имплантата - 5 х 5 мм.
В дальнейшем разработчики планируют испытать версию с 1024 электродами, которая представляет собой матрицу из четырех 256-электродных чипов. Это должно позволить пользователю различать лица и читать.
Система использует "умную" обработку сигнала, прежде чем отправлять ее на имплант. Она не просто повышает контрастность, а кодирует объекты в зависимости от того, что находится рядом сними, что позволяет пользователю легче избегать столкновений.
Бионический глаз конвертирует изображение в высококонтрастное представление, часть которого проходит дополнительную обработку.
Процессор затем преобразует изображение в параметры электростимуляции, направляемые в электроды. Пациент при этом получает "замыленное" изображение, составленное из световых вспышек.
Область зрения при этом небольшая - не более 30°, поэтому пациенту надо иметь хорошую память, чтобы "собирать" полную картину своего окружения.
Стоимость:
Цена устройства и стоимость операции по его имплантации пока не определены.
Достоинства устройства:
-
Обеспечивается лучший контроль стимуляции зрительного нерва по сравнению с фотодиодным вариантом за счет предварительной обработки зрительного сигнала -
Более безопасная операция имплантации, по сравнению с субретинальным или эпиретинальным методом -
Позволяет людям ориентироваться в окружающем пространстве
Недостатки:
-
Невысокая разрешающая способность -
Использование внешнего вычислительного блока, создающего неудобство при ношении -
Отсутствие цветового зрения -
Необходимость относительно длительной тренировки, чтобы научиться распознавать окружение
2.2.3 Устройство, имплантируемое в мозг (кортикальный имплант)
Orion I (Second Sight, США)
Система Orion I Visual Cortial Prosthesis представляет собой еще одно устройство компании Second Sight и несколько отличается от него по своему принципу работы - оно не использует оптический нерв и всю систему зрения, а напрямую стимулирует зрительную кору головного мозга. Это позволит видеть даже людям, которые потеряли всю функциональность своих глаз.
В остальном это устройство представляет собой модифицированную версию Argus II, т.е. состоит из очков с камерой, внешнего процессора и имплантируемого чипа. Принцип работы устройства заключается в преобразовании изображений, полученных при помощи миниатюрной камеры, закрепленной на очках пациента, в серию электрических импульсов, которые беспроводным образом транслируются в электроды, имплантированные на поверхности зрительной коры головного мозга.
Такая система потенциально может восстановить зрение у ослепших людей путем обхода поврежденных сетчатки и зрительного нерва, и прямой стимуляции зрительной области коры головного мозга. Клинические испытания Orion I начаты в феврале 2018 года.
По мнению разработчиков, новое устройство может предоставить пациенту примерно такой же уровень зрения, как Argus II, или, возможно, несколько меньше. Т.е. пользователь сможет отличать свет от темноты и распознавать очертания предметов, но не будет различать цвета.
Стоимость:
Стоимость устройства не определена, поскольку оно находится на стадии тестирования.
Достоинства устройства:
-
Устройство может помочь людям, страдающим потерей зрения по разным причинам -
Обеспечивает возможность человеку видеть свет и ориентироваться -
Возможно будет дешевле, чем Argus, так как может применяться у большего числа пациентов
Недостатки:
-
Риск появлением судорог в результате манипуляции на мозге -
Не обеспечивает возможность различать цвета -
Использование внешнего вычислительного блока, создающего неудобство при ношении
2.3. Кортикальные протезы:
Кортикальные протезы — это подгруппа визуальных нейропротезов, способных вызывать зрительные восприятия у слепых людей посредством прямой электрической стимуляции затылочной коры мозга, которая отвечает за распознавание изображений.
Этот подход может быть единственным доступным лечением слепоты, вызванной глаукомой, терминальной стадией пигментного ретинита, атрофией зрительного нерва, травмой сетчатки, зрительных нервов и т.п.
За последние пять лет ученые решили задачу создания такого внутрикортикального визуального нейропротеза, с помощью которого можно было бы восстановить ограниченное, но полезное зрение.
В 1968 году Г.С. Бридли и В.С. Левин провели первую операцию по установке кортикальных имплантов. Первый имплант состоял из шапочки с коннекторами (устанавливали на череп под кожу) и отдельной дуги с электродами (устанавливали под череп), которые стимулировали кору головного мозга.
Эксперимент был проведен на двух добровольцах для оценки возможности получения полезного зрения. Позднее импланты были извлечены. Технология кортикальных имплантов была заморожена по причине провоцирования приступов эпилепсии при стимуляции большего количества клеток мозга.
2.3.1. Виды кортикальных систем имплатации: