Implant 3D to szansa dla niewidomych–czym jest „bioniczne oko”?

Testy nad stworzeniem implantu, który dawałby niewidomym szanse na całkowite odzyskanie wzroku trwały już od 2004 roku, w 2018 roku naukowcy z University of Minnesota dokonali ogromnego postępu na tym polu. Udało im się zrobić krok milowy w budowie pierwszego praktycznego bionicznego oka. To przełom, który pozwoli przywrócić widzenie milionom ludzi na całej planecie.

Na czym polega działanie bionicznego oka?
Pierwszą protezą oka, która miała pozwolić osobom niewidomym czytać był Argus II, projekt który w fazie testów na ludziach wszedł 11 lat temu, w 2008 roku. Bioniczny system przywracał wzrok u niewidomych, ale w bardzo podstawowej formie, w swojej najnowszej wersji umożliwił także rozpoznawanie liter i cyfr. Argus II powstał w laboratoriach firmy Second Sight. Miał służyć przede wszystkim do leczenia pacjentów dotkniętych retinopatią barwnikową. Ta choroba atakuje oczy już w wieku młodzieńczym i w ciągu kilku lub kilkunastu lat całkowicie pozbawia wzroku. Cierpi na nią około 1,5 miliona ludzi na całym świecie.

Jak działa Argus II?
Składa się on z dwóch części. Pierwsza, to kamera zamocowana do okularów. Filmuje ona świat z perspektywy użytkownika i zamienia na bardzo prosty obraz. Jedna klatka ma zaledwie 60 pikseli, czyli indywidualnych punktów obrazu. Te informacje są przesyłane bezprzewodowo do implantu umieszczonego w siatkówce oka (to właśnie wszczepienie tego elementu sprawia, że operacja trwa tak długo). Matryca 60 elektrod stymuluje komórki, a te z kolei wysyłają impulsy dalej, nerwem wzrokowym, do mózgu. W mózgu następuje interpretacja otrzymanych sygnałów.

Po krótkim treningu pacjenci są w stanie np. zlokalizować okna i drzwi w pomieszczeniu, widzą większe przedmioty. Jedna czwarta osób uczestniczących w testach mogła–wprawdzie wymagalo to czasu–odczytywać duże litery– opisywał na łamach Rzeczpospolitej Piotr Kościelniak.

Argus II jest skonstruowany w taki sposób, aby poprawić w przyszłości rozdzielczość widzenia bez narażania pacjentów na kolejne, trudne i ryzykowne operacje. Jak zapewniają autorzy pomysłu, ma się to odbywać przez wymianę modułów umieszczonych w okularach. Firma już nad nimi pracuje. Brian Mech przestrzega jednak przed nadmiernym optymizmem–jego zdaniem przywrócenie pełnego widzenia raczej nie będzie możliwe.

Udoskonalone wersje sztucznego oka mogą trafić również do osób cierpiących na zwyrodnienie plamki żółtej, związane z wiekiem (AMD). Ta przypadłość to wciąż główna przyczyna utraty widzenia u osób starszych w krajach rozwiniętych. Na świecie, zgodnie z szacunkami, cierpi na nią 50 milionów ludzi ludzi, a ta liczba ze względu na starzenie się społeczeństw będzie tylko rosnąć. Tym pacjentom ma również pomóc podobny system znany pod nazwą Bio–Retina skonstruowany przez firmę Nano Retina.

Bio–Retina ma oferować rozdzielczość 576 pikseli. Odpowiednią matrycę z elektrodami lekarz ma wszczepiać podczas zabiegu ze znieczuleniem miejscowym, który potrwa 30 minut. W niezwykły sposób rozwiązano zasilanie elektrod i procesora sygnałów umieszczonego w oku. W szkłach okularów umieszczono źródło słabego promieniowania w bliskiej podczerwieni. Wiązka światła przesyłana jest przez źrenicę (Nano Retina zapewnia, że jest to całkowicie nieszkodliwe) do czujnika na siatkówce. Dzięki temu system nigdy nie będzie wymagał wymiany zasilania lub modyfikacji.

O gwarancji na całe życie mówią również inżynierowie pracujący nad Argus II. –Testy laboratoryjne pokazały nam, że urządzenie ma trwałość około 40 lat. Naszym celem jest bioniczne oko, które będzie działać do końca życia użytkownika–mówi cytowany w Rzeczpospolitej Brian Mech.

Kolejny przełom w konstrukcji idealnego „bionicznego oka” pojawił się zaledwie trzy lata temu. W 2016 roku na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles wykonano operację, podczas której wszczepiono niewidomej kobiecie do mózgu implant Orion I. Okulary posiadają niewielką kamerkę, która rejestruje obraz i wysyła go do niewielkiego komputera. Ten zamienia obraz w sygnały elektryczne i dostarcza je do anteny. Sygnały te wysyłane są bezprzewodowo do odbiornika, umieszczonego z tyłu czaszki, a następnie do elektrody, znajdującej się na powierzchni mózgu. Elektroda stymuluje neurony w korze wzrokowej.

–Niewidoma pacjentka jako pierwsza skorzystała z Oriona I i zobaczyła przebłyski kolorów oraz kontury obiektów, choć okulary nie posiadały kamery. Wynalazek uznawany jest za przełomowy. Doktor Nader Pouratian, który przeprowadził operację zapewniał, że system Orion I jest bezpieczny dla człowieka i może przywrócić wzrok wielu niewidomym, bez względu na chorobę, która doprowadziła do ślepoty–opisywał w serwisie Tylko Nauka John Moll.

Wszystkie opisane systemy są niestety bardzo drogie i nie mogą trafić do wszystkich potrzebujących. To jednak ma się wkrótce zmienić. Na  University of Minnesota zespół specjalistów intensywnie pracuje nad budową pierwszego bionicznego oka przeznaczonego do masowej produkcji.

–Budowa prototypu bionicznego oka rozpoczęła się od zastosowania małej szklanej kuli wielkości ludzkiego oka. Następnie naniesiono na nią atrament ze srebrnych cząstek z pomocą drukarki 3D. Atrybutem tego atramentu jest to, że natychmiast, po natrysku, pozostaje on w miejscu, a nie spływa po zakrzywionej kopule. Na końcu naukowcy wykorzystali półprzewodnikowe materiały polimerowe do drukowania fotodiod, które przekształcają światło w energię elektryczną. Cały proces produkcji trwa ok. godziny–czytamy w artykule opublikowanym w serwisie GeekWeek.

Praca naukowców skupia się na usprawnieniu technologii i produkcji półprzewodników o większej efektywności konwersji, aby mogły one dorównać biologicznym oczom. Docelowo fotodetektory będą wszczepiane bezpośrednio w gałki oczne osób niedowidzących lub niewidomych. Dzięki nim nie tylko odzyskają one pełnię wizji, ale również będzie ona o wiele lepszej jakości od naturalnej.

Osoby niewidome na co dzień zmagają się z poważnymi, bardzo prozaicznymi problemami, o których osoba pełnosprawna nie ma pojęcia.

–Czasami czuję, że rozmawiam przez telefon, który nagle zaczyna strasznie piszczeć. Dźwięk narasta i kiedy chcę go odłożyć, nagle słuchawka przykleja mi się do ucha–opowiada Marcinowi Makowskiemu z redakcji Onetu Karolina, która nie widzi od dziecka. Chociaż nigdy niczego nie widziała, to jednak ma pewne wyobrażenie o wyglądzie i kształcie wielu rzeczy.

–Uwielbiam swoje sny, nie wyobrażam sobie bez nich życia. Nawet kiedy mam koszmary, potrafię się z tego cieszyć. Od jakiegoś czasu prowadzę sennik–mówi Karolina. Nastolatka nie widzi, ale za to ma tzw. „słuch absolutny”, a to znacznie pomaga między innymi w orientacji w przestrzeni.

–Nie wiem jak to wytłumaczyć, po prostu znam teren, wiem gdzie co leży i mogę swobodnie chodzić lub jeździć. Czasami pomaga mlaskanie albo gwizd. Wtedy dźwięk odbija się od przeszkody–dodaje niewidoma diewczyna.

Rozwój i tempo prac nad bionicznym okiem pozwalają mieć nadzieję, że wkrótce część problemów osób niewidomych uda się wyeliminować. Póki co trzeba jednak na to cierpliwie poczekać.

Arkadiusz Nowiński

  RSS
Komentarze użytkowników (0)
© 2020 Copyright by "Silni w Chorobie" Marcin Meszko
Niniejsza strona www oraz jej podstrony wraz ze wszystkimi zamieszczonymi na niej materiałami są objęte prawami własności intelektualnej Marcina Meszko, prowadzącego działalność gospodarczą pod firmą „Silni w Chorobie Marcin Meszko” z siedzibą w Toruniu. Czytaj więcej
Wyłaczajac blokowanie reklam wspierasz nasz portal i pomagasz rozwijać projekt Silniwchorobie.pl