Глазной имплантат. Бионические имплантаты глаз частично возвращают зрение. Когда удаляют глаз

Глаза - самая сложная система в организме. И нейробиологи выясняют до сих пор, каким образом визуальные стимулы могут превращаться в информационные сообщения, воспринимаемые мозгом. При этом данный орган весьма хрупок, а расстройства зрения являются одними из наиболее распространенных среди всех болезней.

Стоит упомянуть, что самыми серьезными неприятностями со зрением являются заболевания ( , пигментный и др.), ведь около четверти пациентов с данными заболеваниями заканчивают полной . И все было бы не так плохо, если бы заболевания сетчатки поддавались лечению, однако любая терапия в таких случаях ограничивается только попытками замедлить болезнь.

В то же время, существует и нейрокомпьютерное решение данной проблемы – замена сетчатки электронным протезом. Одно из таких устройств, Argus II, создано компанией SecondSight и уже рекомендовано к широкому применению в США. Клинические испытания данного приспособления прошли успешно, однако у Argus II все еще остается масса неизученных возможностей, коим и посвятила свое исследование рабочая группа из Глазной больницы Мурфилдс (Великобритания), под руководством проф. Ивонны Ло.

Нужно сказать, что Argus II - это миниатюрная видеокамера на очках и устройство, беспроводным образом передающее визуальную информацию электронному имплантату. Задача последнего - стимулировать клетки, которые собирают информацию, в соответствии с инструкциями, получаемыми от «внешнего устройства».

Для участия в эксперименте отобрали восемь пациентов, практически лишенных зрения вследствие дегенерации сетчатки. Их задачей было с помощью прибора различить два объекта (белый и металлический): сначала на темном фоне, а после, с выделенными контурами. Для начала, больным с тяжелой формой пигментного ретинита предлагалось сделать это с выключенным устройством, затем - с работающим некорректно, и наконец, с работающим нормально.

Различить два предмета с выключенным устройством пациентам удалось в 12,5% случаев для первого опыта и в 9,4% - для второго. С плохо работающим прибором процент успеха поднялся до 26,2% и 20,7%. И наконец, с хорошо функционирующим устройством, степень точности различения составила 32,8% и 41,4% соответственно, что не может не впечатлять.

Успешную конкуренцию SecondSight в этом направлении составляет BostonRetinalImplantProject (США), в котором участвуют исследователи из Гарварда, Флоридского международного университета, Массачусетского технологического института и пр.

Отличительной особенностью такого рода устройств является микрочип, передающий внешние сигналы к клеткам глазного нерва. Это происходит посредством электродов. К примеру, у Argus II этих электродов 60, при этом, чем их больше, тем более детальным получится изображение, ведь микрочип сможет активировать больше клеток, а значит сообщать мозгу больше информации.

В этой связи можно с уверенностью предсказать борьбу между производителями имплантатов за увеличение числа электродов подобное тому, что произошло в сфере процессорных технологий, когда на единице площади пытались уместить по возможности больше транзисторов.

Так вот, рабочей группе проф. Кинзи Джонсу из международного университета во Флориде сделать это удалось. По их технологии производят чипы уже с 256 электродами. Данная технология, правда, пока что ждет клинических испытаний, но, ученые уверены, что их чипам уготовано блестящее будущее.

Однако не нужно думать, что подобные устройства - панацея от связанных с сетчаткой проблем. Какие бы успехи не предрекали таким протезам, вряд ли в обозримом будущем они смогут полностью заменить сетчатку в человеческом глазу.

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.

В 2018 году 39 миллионов человек остаются слепыми. Из-за наследственных заболеваний, старения тканей, инфекций или травм. Одна из главных причин - это болезни сетчатки. Но наука развивается так быстро, что фантастика переходит из книг в лаборатории и операционные, снимая барьер за барьером. Ниже мы рассмотрим, какое будущее ждет офтальмологию, как будут лечить (и уже лечат), возвращать зрение, диагностировать недуги и восстанавливать глаза после операций.

Киборгизация: бионические глаза

Главный тренд офтальмологии будущего - бионические глаза. В 2018 году уже существуют 4 успешных проекта, и искусственные глаза сейчас - далеко не картинка из футуристического фэнтези.

Самый интересный проект - это Argus II от Second Sight. Устройство состоит из импланта, очков, камеры, кабеля и видеопроцессора. Имплант, имеющий передатчик, вживляется в сетчатку. Носимая с очками камера фиксирует изображения, которые процессор обрабатывает, генерируя сигнал, передатчик импланта принимает его и стимулирует клетки сетчатки. Так реконструируется зрение. Разработка изначально предназначалась для больных макулодистрофией. Это возрастное заболевание, оно сопровождается слабым кровоснабжением центра сетчатки и приводит к слепоте.

В чем недостаток технологии? Устройство стоит баснословные 150 тысяч долларов и не возвращает зрение полностью, лишь позволяя различать силуэты фигур. По состоянию на 2017 год 250 человек носят Argus II, что, безусловно, ничтожно мало.

У Argus II есть аналоги. Например, Boston Retinal Implant. Он тоже создан специально для пациентов с макулодистрофией и пигментным ретинитом (разложением фоторецепторов сетчатки). Он работает по похожему принципу, направляя сигналы нервным клеткам и создавая схематичное изображение объекта. Стоит назвать и IRIS, созданный для пациентов на последних стадиях деградации сетчатки. IRIS состоит из видеокамеры, носимого процессора и стимулятора. От них отличается Retina Implant AG. Имплант улавливает фотоны и активирует зрительный нерв, при этом устройство обходится без внешней камеры.

Импланты в головном мозге

Как ни странно, лечить зрение можно, не касаясь глаз. Для этого достаточно вживить в мозг чип, который будет стимулировать короткими электрическими разрядами зрительную кору. В этом направлении работает упомянутый выше Second Sight. Компания разработала альтернативную версию Argus II, которая совсем не затрагивает глаза и работает с мозгом напрямую. Девайс будет стимулировать нервные клетки током, извещая мозг о потоке света.

Искусственная сетчатка

Мы сказали, что пигментный ретинит поражает фоторецепторы сетчатки, из-за чего человек перестает воспринимать свет и слепнет. Это заболевание кодируется генетически. Сетчатка состоит из миллионов рецепторов. Мутация лишь в одном из 240 генов запускает их гибель и портит зрение, даже если связанные с ней зрительные нейроны будут целы. Как быть в этом случае? Имплантировать новую сетчатку. Искусственный аналог состоит из электропроводящего полимера с шелковой подложкой, завернутого в полимерный полупроводник. Когда падает свет, полупроводник поглощает фотоны. Вырабатывается ток и электрические разряды касаются нейронов сетчатки. Эксперимент с мышами показал, что при освещенности в 4-5 лк (Люксов), как в начале сумерек, мыши с имплантами реагируют на свет так же, как и здоровые грызуны. Томография подтвердила, что зрительная кора мозга крыс была активна. Неясно, будет ли разработка полезной для людей. Итальянский технологический институт (IIT) обещает отчитаться о результатах опытов в 2018 году.

Ошибка в коде

Носимые, вшиваемые и встраиваемые устройства - не единственная надежда офтальмологии. Для того, чтобы вернуть зрение, можно переписать генетический код, из-за ошибки в котором человек начал слепнуть. Метод CRISPR, который базируется на инъекции раствора с вирусом, несущим правильный вариант ДНК, излечивает наследственные заболевания. Исправление кода позволяет бороться с возрастной дегенерацией сетчатки, а также с амаврозом Лебера - крайне редким недугом, убивающим светочувствительные клетки. В мире им страдает около 6 тысяч человек. Препарат Luxturna обещает покончить с ним. Он содержит раствор с правильной версией гена RPE65, шифрующим структуру необходимых белков. Это инъекционный препарат - его вводят в глаз микроскопической иглой.

Диагностика и восстановление после операции

Сопровождающий нас повсюду смартфон - прекрасный инструмент для быстрой и точной диагностики. Например, синхронизированный со смартфоном офтальмоскоп Peek Vision позволяет делать снимки сетчатки где и когда угодно. А Google в 2016 году представил алгоритм анализа изображений, основанный на искусственном интеллекте, который позволяет выявлять признаки диабетической ретинопатии на снимках сетчатки. Алгоритм отыскивает мельчайшие аневризмы, указывающие на патологию. Диабетическая ретинопатия - это тяжелое поражение сосудов сетчатой оболочки глаза, ведущее к слепоте.

Будущее - за быстрым восстановлением после операций. Интересен препарат Cacicol, представленный турецкими исследователями в 2015 году. Их разработка снимает боль, повышенную чувствительность и жжение после операции на глазах. Препарат уже опробовали клинически: пациенты, которым сшивали роговицу (этот метод используется при лечении ее истончения - кератоконуса), отмечали снижение побочных эффектов.

Каким будет зрение будущего?

Уже сейчас офтальмология достигла поразительных успехов: прежде неизлечимую слепоту можно обратить, а наследственные заболевания побороть, переписав несколько участков генетического кода. В каком направлении будет идти развитие? Попробуем предположить:

Лучше предотвратить, чем лечить. Окулист в смартфоне и нейронная сеть, ставящая диагноз, обещают заметно сократить риск запущенных и едва излечимых болезней глаз. Дополненная реальность (AR) позволит распространять медицинские знания в игровой и необременительной форме. Уже сейчас есть приложения AR, моделирующие последствия катаракты и глаукомы. Знание, как известно, сила. Заменить, если нельзя вылечить. Киборгизация - это ключевой медицинский тренд. Нынешние разработки хороши, но они реконструируют зрение лишь отчасти, позволяя различать размытые контуры. В ближайшие 10 лет технология будет идти по пути повышения качества изображения и детализации. Важная задача - избавиться от носимых компонентов: камеры, очков, кабеля. Имплант должен стать мягче и, можно сказать, дружелюбнее для тканей человека, чтобы не ранить их. Вероятно, чипы без внешних вспомогательных элементов, вживляемые прямо в мозг - это самая перспективная ветка киборгизации зрения. Дешевле и доступнее: 150 тысяч долларов за устройство пока делают бионические глаза очень далекими от рынка и недосягаемыми для большинства больных. Следующий шаг - сделать их максимально доступными. Восстановление за часы: вживление чипов, коррекция сетчатки и даже исправление ДНК требуют хирургического вмешательства. Оно оставляет резь, жжение, фантомные боли и другие неприятные следствия. Препараты будущего будут регенерировать поврежденные ткани за часы. Фантастическое зрение для всех: мгновенный снимок с помощью глаза и сетчатка, подключенная к интернету, только сейчас выглядят как научная фантастика.

Пересадка целого глазного яблока - это крайне сложная операция. Имплантат сетчатки пересадить проще, но операция будет успешной только, если хирург придерживается всех тонкостей манипуляции. Это обусловлено тем, что ткань состоит из множества нервных клеток, которые легко повредить. Показаниями для подобных оперативных вмешательств являются дистрофия сетчатки, патология зрительного нерва и других глазных структур. Микрохирургическое вмешательство требует присутствия специального инструментария и высокой квалификации врача. Период восстановления после операции длительный и требует профилактики осложнений.

Ученые и медики еще не научились пересаживать глазное яблоко целиком. Подобные предложения должны вызывать у пациентов настороженность.

Виды операций

Их выделяют, опираясь на части глазного яблока, которые пересаживают. Поэтому существует такая классификация трансплантаций:

Для замены используют как донорскую, так и искусственную роговицу.

• Пересадка роговицы. Эта операция является простой, поскольку трансплантируются поверхностные структуры, без проникновения в глубокие слои органа.
• Имплантация сетчатки глаза. Это более сложный вариант оперативного вмешательства. Нервные клетки - палочки и колбочки, способны разрушаться при малейшем механическом или химическом воздействии.
• Замена хрусталика. Эта естественная линза не имеет антигенных факторов, на которые бы отреагировала иммунная система человека. Поэтому новый хрусталик хорошо приживается.
• Трансплантация биопротеза. В качестве последнего выступает искусственный глаз, представляющий собой скопление электродов, вместо сетчатки имплантируемых в глазное дно. От них к специальным очкам отходят преобразователи сигнала.
• Пересадка имитатора. Под ним подразумевается искусственное глазное яблоко, которое не выполняет зрительных функций, а только замещает удаленный орган в эстетических целях.
• Замена радужки. Она выполняется при аниридии - полном поражении или отсутствии радужной оболочки.

Материалы для пересадки

Выделяют биологические и искусственные имплантанты. В качестве первых выступают части глазного яблока умершего человека. Их изымают у донора сразу после гибели последнего. При этом все компоненты органа зрения немедленно помещают в специальные растворы во избежание влияния на них внешней среды. Эти структуры подлежат пересадке в течение нескольких часов. Чаще ими являются роговица и хрусталик. Искусственные же импланты изготовляются в специальных лабораториях. Они имеют микроскопическое строение и напоминают по функционалу здоровое глазное яблоко. Имитаторы органа зрения изготовляют из криолитового стекла или полиметакрилата.

Производители имплантатов

Искусственные глазные яблоки и отдельные их структуры изготавливаются индивидуально для каждого пациента с учетом его пожеланий и характеристик орбиты. За границей существует множество частных компаний, производящих подобные имплантаты. В России же, к примеру, иридо-хрусталиковая радужка изготавливается индивидуально, после внесения определенной суммы в качестве предоплаты за работу. Передовыми производителями протезов, имитирующих зрительные функции, являются Израиль и Швеция. А бионические глаза изготовляют Франция, Германия и Соединенные Штаты Америки.

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.