Хай-тек в помощь незрячим: настоящее и будущее / Offсянка

⇡#Как вернуть зрение слепым?

В предыдущей части статьи мы сделали акцент на технологиях, которые больше ориентированы на пациентов с «пониженным зрением», но в некоторых случаях могут подойти и полностью слепым людям. Когда человек ещё не совсем ослеп, помочь ему всё же легче. А что же делать, когда удаётся в лучшем случае отличить свет от тьмы (четвёртая категория по Международной классификации) или когда человек вообще не различает свет (пятая категория)? Оказывается, современные технологии имеют рецепты и на такие случаи жизни. Тема так называемого бионического глаза, в котором задействованы такие элементы как процессор, видеокамера и передача информации по нейронам, уже поднималась в новостной ленте и, похоже, еще не раз поднимется.

Читая новостные заметки разных изданий, можно подумать, что бионический глаз – это абсолютное спасение для людей с проблемным зрением. Но журналисты иногда любят приукрасить действительность. Попробуем разобраться, что же действительно по силам новому изобретению?

http://www.suggestkeyword.com/

В настоящее время медицинская наука ещё не имеет возможности создать электронную замену для целого глаза. Определённые успехи наблюдаются лишь в разработке имплантатов, которые имитируют функциональность отдельных элементов зрительной системы и могут их заменить. То есть бионический глаз может помочь лишь при некоторых (и в большинстве случаев весьма редких) формах слепоты. Но встречающиеся невероятные факты возвращения зрения полностью ослепшим людям сами по себе не могут не привлечь нашего внимания.

Самые большие успехи пока достигнуты в области создания протезов сетчатки глаза. Проблемы с деградацией сетчатки глаза нередко наблюдаются у людей в пожилом возрасте. Рецепторы при старении всё слабее реагируют на свет и со временем вовсе атрофируются, что приводит к полной слепоте. Но нервные клетки сетчатки глаза и сам зрительный нерв ведь остаются целыми и работоспособными. Именно это и используется в большинстве разработок, которые стимулируют оставшиеся живые клетки. На данном этапе развития отрасли получаемое изображение имеет очень маленькое разрешение и является черно-белым. А ведь цветные Full HD-телевизоры тоже не сразу появились.

Первый коммерчески доступный имплантат — ARGUS

Выделяют два основных подхода к построению имплантата сетчатки (на самом деле способов есть больше, но лишь два из них наиболее часто используются в реальных прототипах) – эпиретинальный и субретинальный. Вся разница между ними в том, что первые размещаются на внутренней поверхности сетчатки, а вторые – между внешним слоем сетчатки и пигментным эпителием. Эпиретинальные имплантаты непосредственно стимулируют нервные узлы. Неотъемлемой частью такой системы является внешняя камера, которая захватывает изображение, обрабатывает его и передаёт беспроводным способом имплантируемому электроду. Внешний трансмиттер также необходим для обеспечения постоянным питанием имплантата. Чаще всего камера и видеочип монтируются на очки. К достоинствам такого подхода относятся скромные габариты имплантата и возможность совершенствования системы за счёт внешнего оборудования, то есть уже без дополнительного хирургического вмешательства. С другой стороны, сложность алгоритмов обработки изображения относят к недостаткам эпиретинальных имплантатов.

Субретинальные имплантаты имеют более простую структуру. Эта система включает массив микрофотодиодов, монтируемых на единственный чип. Системы такого типа зачастую имеют намного больше электродов по сравнению с эпиретинальными имплантатами, что позволяет передавать больше информации о цвете. Такие системы могут вовсе не включать очков, а так как чип с микрофотодиодами меняет положение вместе с движением глаза, то пациент при переводе взгляда не должен вращать головой, как в случае с эпиретинальной системой. Главным недостатком таких систем является нехватка падающего света для формирования микрофотодиодами достаточного по величине тока. Поэтому во многих случаях всё же приходится использовать внешний источник питания. Кроме того, существует риск повреждения сетчатки из-за перегрева имплантата.

ARGUS II – яркий пример эпиретинального подхода

Самым ярким примером эпиретинального подхода является устройство ARGUS (сейчас актуальна вторая версия протеза, ARGUS II). Этот имплантат интересен тем, что стал первым в мире таким устройством, одобренным FDA (Food and Drug Administration). В прошлом году ARGUS II стал официально продаваться в США. Имплантат рассчитан на частичное восстановление зрения страдающих пигментным ретинитом людей, которых в мире насчитывается около 1,5 млн. Проблема в том, что стоимость аппарата превышает $100 тыс., поэтому на реальную помощь пока могут надеяться немногие из них.

Также хотелось бы отметить разработку группы немецких исследователей MPDA Project Alpha IMS, которая является примером субретинального подхода. Чип использует массив микрофотодиодов, которые собирают свет и преобразовывают его в электрический ток. При этом, как и в большинстве таких систем, есть потребность во внешнем источнике питания.

Система Alpha IMS

В июне этого года опубликован отчёт о результатах клинических испытаний имплантата. В эксперименте участвовали 29 слепых пациентов. Благодаря устройству, им удалось повысить остроту зрения до 20/546. Четверо пациентов смогли читать тексты с помощью имплантата. А 13 участников отметили повышение комфорта при выполнении повседневных задач.

Из «свеженького» хочется выделить также разработку Стэндфордского университета, лицензированную французской компании Pixium Vision, – так называемую систему восстановления зрения PRIMA. Как и ARGUS, она создана для пациентов с дегенерацией сетчатки. Система включает три компонента: очки со встроенной мини-камерой, систему беспроводной передачи информации к электродам имплантата, а также карманный блок с процессором. Здесь мы видим своеобразное объединение эпиретинального и субретинального подходов: схема стандартна для эпиретинальных систем (включая смарт-очки), но для имплантата используется массив микрофотодиодов, как в субретинальных.

Бионический глаз по версии Pixium Vision

В отличие от системы Alpha IMS, в которой используется массивный имплантируемый источник питания с кабелями, пересекающими склеру, Pixium Vision предлагает беспроводной фотогальванический субретинальный протез с питанием от импульсов света.

Система PRIMA от Pixium Vision

Результаты исследований, опубликованные в журнале Nature Medicine, показали способность PRIMA частично восстанавливать зрение крыс с дегенерацией сетчатки. Конечно, по уровню развития PRIMA ещё далеко до коммерчески доступной ARGUS, зато авторы пообещали, что их система будет в пять раз превосходить по уровню улучшения зрения существующие решения. Среди достоинств PRIMA отмечается одновременная передача изображения и питания для имплантата, благодаря чему отдельный внешний адаптер питания уже не требуется. Устройство поможет слепым распознавать предметы и передвигаться, минуя препятствия. Клинические испытания PRIMA стартуют в 2016 году.

⇡#Примеры из жизни

Итак, пока что хай-тек-офтальмология может помочь далеко не во всех случаях. Если у вас пониженное зрение, то интеллектуальные очки, о которых мы говорили выше, и другие вспомогательные технологии вполне могут хотя бы существенно облегчить жизнь, если не полностью вернуть полноценное зрение. А вот с другими болезнями, ведущими к слепоте, ситуация пока намного сложнее. Некоторые проблемы можно решить «вшиванием» имплантата, но и это, к сожалению, доступно лишь избранным счастливчикам.

Однако закончить статью хотелось бы не этим, а примерами из жизни, когда высокие технологии действительно творили чудеса, возвращая людям способность видеть.

В начале года средства массовой информации подхватили проникновенную историю о том, как женщина, страдающая болезнью Штаргардта (наследственное заболевание макулярной области, то есть самого центра сетчатки) и, по сути, слепая, смогла увидеть своего новорождённого. Без очков eSight (о них мы упоминали выше) Кейт Бейц (Kate Beitz) видела окружающий мир как одно сплошное размытое пятно. Но высокие технологии позволили ей различать эмоции сына и даже увидеть схожесть его губ со своими. В Северной Америке уже почти две сотни людей являются счастливыми владельцами этих чудо-очков.

Катя Бейц смогла увидеть новорожденного сыночка

А вот воспоминания преподавателя Лондонского университета во Франции Ханны Томсон, которая провела два часа с Хиксом и его командой во время тестирования очков Assisted Vision (у Ханны зрение на грани слепоты — она практически ничего не видит): «Когда я их надела, я почувствовала себя персонажем из какой-то научной фантастики. Я взглянула на мир совсем по-другому. Предметы, которые я раньше совсем не могла видеть, пролетали мимо моих глаз как причудливые светло-фиолетовые тени». Ханне оказалось очень легко пользоваться очками. В считаные минуты она научилась ориентироваться с помощью их в пространстве и определять все препятствия. По её мнению, особенно полезными очки Assisted Vision могут быть при ярком солнечном свете. Её обычные очки в таких условиях ничем не могли помочь, и в яркий солнечный день было очень трудно уследить за ребёнком на прогулке.

Вот таким видит мир обладатель очков Assisted Vision

Историй таких людей, которым помогли технологичные приспособления, можно найти множество. Регулярно появляются сообщения и о счастливых обладателях бионического глаза. Совсем недавно манчестерские хирурги впервые имплантировали ARGUS II пациенту, страдающему возрастной макулярной дистрофией. Этот имплантат уже использовался в операциях не один раз, но пациентами были больные редкой болезнью — пигментным ретинитом. А вот макулярная дистрофия распространена в мире гораздо шире. В одной только Великобритании, таких больных насчитывается около полумиллиона человек. Интересно также отметить, что героем новости стал британец, которому уже целых восемьдесят лет.