Имплантанты глаза. Имплантация искусственной радужки. Особенности имплантации глазного протеза

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.

Имплантант сетчатой оболочки глаза восстанавливает зрение и дает возможность видеть в инфракрасном спектре. Есть много видов слепоты, но такими тяжелым наследственными заболеваниями, как пигментный ретинит, страдают миллионы людей во всем мире. Многие из этих людей будут медленно терять свое зрение в течение долгих лет. Адаптация к потере зрения трудна в любом возрасте, но, наверное, особенно трудна, когда зрение теряется постепенно.

Чтобы как-то помочь таким больным, ученые из Германии изобрели микроминиатюрный имплантант в сетчатую оболочку глаза, который в некоторой степени восстанавливает зрение у слепых с пигментным ретинитом (это - постепенная деградация зрительного пигмента в клетках-рецепторах сетчатой оболочки). Имплантант представляет собой матрицу из 1500 фотодиодов, которую хирургическим способом располагают под сетчатой оболочкой. Свет, который попадает в глаз, воздействует на фотодиоды, которые генерируют электрический ток и передают его нижележащим нейронам.

В результате, пациенты, страдающие от пигментного ретинита, получают возможность видеть светлые и темные области, различать основные формы предметов уже через неделю после операции. Один из пациентов даже получил возможность читать большие буквы. Это, конечно, замечательно, но пациенты рассказывают, что они неожиданно получили способность “видеть” невидимый инфракрасный свет (“сверхэффект”). Конечно, имплантант предоставляет только очень примитивное зрение, но в расширенном спектральном диапазоне. Другими словами, люди с такими имплантантами могут в полной темноте “видеть” нагретые объекты, что недоступно обычным глазам.

Немецкие ученые пошли дальше и исследовали возможность дальнейшего увеличения функциональных возможностей имплантанта. Рядом с матрицей фотодиодов они расположили матрицу непосредственных точек стимуляции (нет фотодиодов, только электрические контакты). С помощью этой матрицы вновь имплантированные пациенты смогли увидеть маленькие точки, вертикальные и горизонтальные линии, и даже простые формы (например, форму буквы L).

А зачем еще матрица непосредственной стимуляции, если уже есть хорошей большой массив фотодиодов с высоким разрешением, чтобы было можно видеть вещи вокруг? Оказывается к этому "нормальному зрению" можно добавить “виртуальное кибернетическое зрение”. Например, подключить матрицу из непосредственных точек стимуляции к GPS. И тогда будет возможно видеть стрелку, которая будет указывать направление к месту, куда Вы хотите прийти. Действительно, многие фантасты указывали на пути именно такого кибернетического усовершенствования глаз. И, может быть, в далеком (или недалеком) будущем, подобные чипы будут вживляться и в нормальные глаза, чтобы расширить возможности человеческого зрения. И мы

Впервые в России врачи смогли частично вернуть зрение слепому пациенту. Более двух десятилетий житель Челябинска находился в полной темноте. После того, как ему пересадили бионическую сетчатку глаза, он начал реагировать на свет и распознавать очертания предметов. Специалисты говорят, что после курса реабилитации мужчина сможет воспринимать окружающий мир почти так же, как и до болезни.

Первые робкие шаги Григория Александровича без трости для слепых. 25 лет он передвигался только с ее помощью. Из-за генетического заболевания мужчина почти совсем потерял зрение, но никогда не терял надежду.

«Я подал заявку - выбрали меня», - говорит Григорий Ульянов.

Он стал первым и пока единственным пациентом в России, которому удалось вернуть зрение при помощи электронной системы. Ее называют бионический глаз, хотя, конечно, глаз у пациента остался своим. Система состоит из вживленного датчика, выполняющего роль сетчатки, специальных очков и компьютера. Вмонтированная в очках камера получает изображение, оттуда сигнал идет в портативный компьютер, где переводится в электрические импульсы и отправляется на искусственную сетчатку.

«Ток по микрокабелю входит внутрь глаза, куда имплантирован электронный чип, который находится на поверхности сетчатки. Через этот чип происходит раздражение нервных окончаний зрительного нерва», - рассказывает директор Научно-исследовательского центра офтальмологии ФГБОУ ВО РНИМУ им. Н.И.Пирогова Христо Тахчиди.

Операция по имплантации сетчатки длилась более шести часов. Хирурги работали очень аккуратно, использовали даже специальные инструменты, чтобы не повредить миниатюрный имплантат.

«Через разрез в 5 мм этот имплант вводится в полость глаза. Обратите внимание, все пинцеты с силиконовыми наконечниками специальными, потому что, если вы сожмете кабель, то перекусите волокна», - рассказывает директор Научно-исследовательского центра офтальмологии ФГБОУ ВО РНИМУ им. Н.И.Пирогова Христо Тахчиди.

Сегодня - три недели после операции, Григорий Александрович уже различает предметы, но признается, что не может забыть момент, когда к нему вернулось зрение.

Григорий Александрович пока может только различать очертания предметов. Он видит все в черно-белом свете, а силуэты размыты, как на фотографии с низким качеством изображения. Но это уже не слепота. Со временем контуры предметов станут четкими, и пациент без труда будет ориентироваться в пространстве.

За 25 лет мозг пациента просто забыл, как видеть изображения. Но нервные связи постепенно восстанавливаются. Григорий Александрович быстро осваивает новый аппарат и как ребенок радуется своим пока еще маленьким успехам.

«Мы сегодня как раз говорили о лучших результатах, которых удалось добиться уже человечеству. Скажем, один из пациентов, который исходно был мастером спорта по стрельбе из лука, с пятиметрового расстояния попадает в десятку после того, как был совершенно слепым. Это результат прекрасный», - отметила министр здравоохранения РФ Вероника Скворцова.

В мире всего 30 пациентов с подобной электронной сетчаткой. Но опыт российских специалистов - один из самых успешных, восстановление происходит очень быстро. Не последнюю роль здесь играет настрой самого пациента. Григорий Александрович очень старается, потому что хочет опять пройтись по улицам любимого города, который долгое время был погружен для него в темноту.

Id: 13318 46

Начну с того, что, когда я начала беспокоиться о внешнем виде своих глаз, мне, как и многим, пришла в голову мысль: "А ведь наверняка есть операция, которая может исправить мой дефект!" Так я наткнулась на всем нам известную блефаропластику. Но, как выяснилось, мне эта операция никак не подходит, поскольку направлена она на удаление излишков кожи и жировых грыж, а у меня под глазами наоборот, явно не хватает ̶н̶е̶много объема.

Однако, покопавшись в этой теме еще, я узнала о том, что при "запавших" глазах и явном недостатке объема в нижних веках, туда ставят имплантаты. Но информации об этой процедуре мне удалось найти совсем немного. Кстати, я видела небольшое упоминание об этом методе здесь, в чьем-то посте про блефаропластику, и даже прокомментировала, но найти сейчас не смогла.

Итак, информация с одного из сайтов гласит, что запавшие глаза - неприятное явление старения (меня такие фразы очень расстраивают, как будто я уже вся такая старая и разваливающаяся, с этой своей проблемой), и что целью постановки имплантатов является восполнение объема и выравнивание рельефа подглазничной области.

Так же там есть и про недостатки других методов, а именно про перераспределение жира при классической блефаропластике и липофилинг. Оба этих способа помогают восполнить необходимый объем под глазами, однако имеют ограничения при сильном "западении" глаз. Недостаток первого способа в том, что просто может не хватить объема жирового пакета, который удаляется при блефаропластике, а жир из него распределяется на нижнюю часть глаз. А недостаток липофилинга состоит в том, что при слишком большом количестве введенного жира под кожей появляются комочки и неровности. Именно эти ограничения и послужили толчком к созданию иплантатов.

Итак, процесс операции :

Имплантаты напоминают собой два полумесяца длиной около 4 см. Они изготавливаются из особого биоинертного (не вызывающего отторжения) материала. По форме и размеру все имплантаты одинаковы, и «подгоняются» под лицо пациента уже во время операции. Если операция проводится трансконъюктивальным способом, для их установки требуется два разреза: по слизистой нижнего века и внутри рта. С помощью верхнего разреза удаляются или перераспределяются жировые грыжи, подготавливается место для установки имплантата. С помощью внутриротового доступа размещается сам имплантат. Имплантаты надежно крепятся к костным структурам с помощью специальных мини-винтов и прикрываются сверху ("комуфлируются") жировыми пакетами.
При проведении блефаропластики открытым способом внутриротовой доступ не требуется. Для проведения всех манипуляций оказывается достаточно разреза по краю нижних ресниц. Этот тип операции чаще всего используется, когда блефаропластика совмещается с подтяжкой средней зоны лица и удалением молярных жировых мешков.

На другом сайте я нашла еще немного информации про имплантаты. Там тоже примерно так же описан процесс операции, и еше есть немного фотографий самих имплантатов. Имплантаты бывают разных форм и размеров, и, в зависимости от этого, могут корректировать не только область под глазами, но и соседние области, также нуждающиеся в дополнительном объеме, например, скулы или щеки.

имплант внутреннего + внешний + средняя +скулы
края орбиты край глаз часть лица

И, напоследок, о Послеоперационном периоде.

Для пациента ни операция, ни послеоперационный период после орбитального имплантирования ничем не отличается от обычной блефаропластики. Швы снимаются на 4-6 день. Синяки и отеки держатся до недели-двух.
Нельзя тереть глаза и щуриться в первые дни после операции– напряжение мышц может сдвинуть имплант. Поэтому так же следует избегать яркого света, а выходить на улицу необходимо в солнцезащитных очках или шляпе с полями, прикрывающими глаза.

Шляпа с полями, конечно, позабавила)

Но, несмотря на заманчивость этого метода, от себя скажу, что имплантаты меня пугают и вызывают чувство отторжения, как будто бы организм говорит: "не хочу я никаких чужеродных непонятных кусков чего-то внутри себя!" Все-таки это лицо, а не грудь или коленка, и область под глазами довольно деликатная, да и операция далеко не из легких. Возьмите все неприятности от проведения и реабилитации после блефаропластики и добавьте к ним то, что у вас под глазами будут еще и куски пластика, которые неизвестно как себя поведут.