Новый тип бионического искусственного глаза для использования в обычной лаборатории протезирования глаз

Уважаемые коллеги, наверное, многие из нас иногда испытывали некоторое чувство неудовлетворённости своей работой, поскольку она почти полностью заключается в исправлении косметических дефектов наших пациентов. В этом наше отличие например от протезистов-стоматологов, которые кроме красоты улыбки дают своим клиентам возможность с удовольствием принимать пищу. Конечно, при потере одного глаза наибольшее беспокойство нашего пациента вызывает именно ухудшение внешнего вида, однако в трагических случаях потери обоих глаз внешность отходит на второй план и главным становится невозможность продолжать полноценную жизнь. За время работы мне даже приходилось отвечать на вопрос родственников некоторых наших пациентов –«а будет ли он с вашим протезом хоть немного видеть?» .

Мне неизвестно, занимался ли кто-нибудь из глазопротезистов электронным зрением или производством приборов для ориентирования слепых, но эта разработка ведётся уже несколько десятилетий. Предложены многочисленные варианты и модели устройств но особых успехов достигнуто не было. Об общественном признании неудачности всех этих попыток свидетельствует тот факт, что в последнее время увеличивается интерес не к средствам, облегчающим слепым адаптацию к общей среде, а тех устройств, которые приспосабливают некоторую часть окружающей среды к нуждам слепых людей, к числу которых можно отнести например светофоры со звуковым сигналом. Несмотря на значение этих усилий на сегодняшний день надо признать их малоперспективными в будущем, поскольку слепые все равно остаются помещёнными в своеобразное гетто.

В настоящее время нет непреодолимых сложностей с получением и обработкой данных об обстановке в бытовой среде или на улице. Существуют весьма совершенные программы для компьютерного анализа видеоизображения или сигналов с радаров. Нерешённой проблемой является способ доведения этой информации до слепого пользователя. Применяющийся до последнего времени способ передачи информации через звуковые сигналы является малопригодным из-за того что он мешает анализировать и оценивать естественные звуки из окружающей среды. Производились попытки передать зрительную информацию с помощью тактильной чувствительности кожи или слизистой оболочки полости рта. Делаются даже попытки имплантации электродов в кору головного мозга.

Предлагаемый метод

Нами сделана попытка использовать глазной протез для передачи через него данных об окружающей обстановке пациентам с отсутствием обоих глаз или абсолютной слепотой . В основу методики положено воздействие слабыми электрическими импульсами выходящими с протеза на слизистую глазничной полости и управление устройством посредством регистрации движения глазного протеза.

Теоретическим обоснованием для такой возможности являются несколько общеизвестных фактов.

• Во-первых, даже при полном удалении обоих глаз сохраняется некоторая часть зрительного анализатора.

Наиболее известными признаками этого являются наличие сновидений со зрительными образами и активность глазодвигательных мышц, которая может проявляться движением абсолютно слепых глаз или глазных протезов причём движением в «нужную» сторону. Это явление хорошо известно и используется как нами, глазными протезистами, так и экспертами по инвалидности. Старым приёмом разоблачения симуляции слепоты была просьба посмотреть на голос- слепой человек поворачивает на голос глаза а симулянт смотрит прямо.

• Второе. Покрывающая культю удалённого глаза и глазничную полость слизистая оболочка имеет определённую иннервацию и может воспринимать воздействие слабых электрических импульсов.

Нами исследована чувствительность конъюнктивы к электрическим импульсам. На здоровом глазу она составляет 80-100 мка. у лиц носящих глазной протез имеется большая разница в результатах и она составляет от 100 до 300 мка и возможно более поскольку мы не исследовали чувствительность при большихвеличинах тока.

• Третье. Роль движений глаз в процессе зрения давно и хорошо изучена, и хотя как именно осуществляется связь между ядрами трёх пар глазодвигательных нервов и другими участками мозга осуществляющими акт зрения неизвестно, но само наличие такой связи несомненно.

Необходимо отметить, что ядра глазодвигательных нервов находятся в верхних буграх четверохолмия ,там же где заканчиваются первые нейроны зрительного пути и откуда проходит передача зрительной информации к коре головного мозга. Очень давно было показано что, если искусственно обездвижить абсолютно здоровый глаз с нормальным зрением, то он слепнет, и зрение на нём не восстанавливается до возобновления возможности его движения. Характер движений глаз при рассматривании предметов изучен и может быть применён при создании устройств помощи слепым.

• Четвёртое. Установлено и официально признано, что человек может обходиться без посторонней помощи если острота зрения у него более 3 процентов а поле зрения более 10 градусов в диаметре . Эти две цифры можно считать промежуточной целью для разрабатываемых электронных устройств.

Учитывая вышесказанное мы можем предложить устройство для помощи слепым которое работоспособно уже сейчас и имеет большие возможности усовершенствования. Описываемое устройство состоит из двух блоков и портативного компьютера.

Устройство для помощи слепым

В одном из блоков размещается видеокамера, ридер, антенна, элемент питания. Все элементы можно смонтировать на очковой оправе или солнцезащитных очках. Связь с компьютером и источником питания для компьютера осуществляется через стандартные кабели. Данные с видеокамеры передаются на компьютер, где обрабатываются и передаются на ридер, который с помощью антенны связывается с вторым блоком. Связь между блоками осуществляется в двух направлениях по протоколу беспроводной связи NFC. Примером применения такой связи в других областях является использование бесконтактных платёжных карт.

Второй блок размещается внутри глазного протеза. Современная элементная база микроэлектроники позволяет поместить в глазной протез микрочип, акселерометр (это деталь позволяющая регистрировать проекцию ускорения и таким образом фиксирующая движение глазного протеза) , антенну NFC и источник электропитания, которые обеспечат возможность передачи информации путём воздействия на конъюнктиву электрическими импульсами такой силы, которая будет восприниматься пациентом.

Применяемый нами чип имеет 8 активных выводов, часть которых задействована под электроды выходящие на заднюю поверхность протеза.

Принцип работы устройства

На первоначальном этапе мы ограничиваемся только анализом яркости фона и отдельных полей окружающей среды. Видеокамера имеет поле обзора 80 - 120 градусов из которых в каждый момент времени активным является только участок в 10 градусов и он находится в постоянном движении.

При появлении объекта, существенно отличающегося по яркости от фона в ту или иную сторону (темнее или светлее фона), через электроды подаётся краткосрочный электрический импульс на определённую часть слизистой находящейся под протезом. Этот импульс вполне отчётливо ощущается пользователем как слабый укол и даёт возможность пользователю определить с какого направления возник свет или тень. Если пользователь переведёт зрительную ось видеокамеры в сторону этого объекта , то повторный импульс будет передан в центре протеза

Возможный пример – слепой человек находится в комнате, в которой имеется яркое окно и открытая дверь в тёмный коридор. При попадании в активную часть поля зрения устройства, как светлого окна, так и тёмной двери человек почувствует импульс и переведёт на него «взгляд» устройства.

Предварительные результаты

При наших внутренних испытаниях доказана возможность через протез различать направление движение руки у лица (справа налево или сверху вниз) и на этом, к сожалению, нам пришлось остановиться, поскольку для дальнейшего исследования необходимо провести полный цикл других тестов доказывающих безопасность устройства. В настоящее время документация к нему передана в наше Министерство здравоохранения для утверждения порядка испытаний.

Несмотря на паузу в испытаниях я не имею сомнений в работоспособности и эффективности данного устройства благодаря его реализуемости, поскольку оно является относительно дешёвым и не требует для своего применения проведения хирургических операций. Кроме того оно легко воспринимается пользователями как просто разновидность глазного протеза, к которому они уже привыкли и давно пользуются а при желании. так же легко могут от него отказаться. Предварительные расчёты показывают что при хорошем состоянии иннервации слизистой оболочки глазничной полости при поле зрения в 10 градусов теоретически возможно достижение разрешающей способности устройства до 1 / 20 -30 угловых минут что соответствует остроте зрения около двух -трёх процентов. Важным преимуществом устройства является возможность его сборки из серийно выпускаемых деталей в условиях рядовой лаборатории глазного протезирования.

Представляется, что проблема помощи абсолютно слепым людям в ближайшее время станет решаться не в нейрохирургических клиниках, а главным образом нашими коллегами в центрах глазного протезирования.

Завадский Станислав Лазаревич, директор уп "Контактные линзы плюс".
220040, Беларусь, г. Минск, ул. Некрасова д. 19
тел +375 17 202 00 80

Внимание!

Данная информация предназначена для специалистов в области офтальмологии и исключительно для ознакомления. Любое применение опубликованного материала возможно только после консультации со специалистом.




Цитирование материалов данного раздела сайта возможно только после письменного разрешения. Запрос можно послать на okoris@yandex.ru. При получении разрешения необходимо указать источника заимствования: имя автора и web-адреc страницы сайта www.okoris.ru.