Штучні імплантанти в офтальмології






    Головна сторінка





Скачати 12.65 Kb.
Дата конвертації01.12.2017
Розмір12.65 Kb.
Типреферат

Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки

кафедра ЕТТ

Реферат на тему:

«Штучні імплантати в офтальмології»

МІНСЬК, 2008

штучний кришталик

У формуванні зору, крім кришталика, бере участь і очне дно або сітківка. Сітківка має дві частини: центральну частину (макулу) і периферичну частину. У макуле знаходяться клітини, що відповідають за гостроту зору і сприйняття кольорів. З віком в сітківці накопичується пігмент липофусцин. Молекула-светоулавліватель, виявлена ​​в Ліпофусцин, вкрай чутлива до випромінювання синього світла. При тривалому впливі синього світла на сітківку молекула-светоулавліватель виділяє вільні радикали. Вільні радикали є сильним окислювачем. Вони порушують процеси життєдіяльності в клітинах сітківки, що призводить до їх загибелі та втрати зору. Фотоповрежденіе сітківки призводить до виникнення такого захворювання як вікова дегенерація макули (ВДМ). Дане захворювання погано піддається лікуванню і може привести до значної втрати зору або навіть до сліпоти. Найчастіше вікова дегенерація макули виникає у людей старше 50 років. Тривала дія синього світла в діапазоні довжин хвиль (400-500 нм) може призводити до виникнення вікової дегенерації макули. Природний захист очі від впливу синього світла виконує природний кришталик людини.

Механізм оптичного захисту сітківки

15 років 47 років 60 років 70 років

Мал. 1. Механізм оптичного захисту сітківки.

Природний кришталик людини з віком жовтіє. Жовтий колір кришталика блокує проникнення синього світла, тим самим оберігає сітківку від фотоповрежденія. Однак, при видаленні кришталика в разі розвитку катаракти, віддаляється і природний захист сітківки ока від синього світла. Клітини сітківки піддаються негативному впливу вільних радикалів. Ризик виникнення вікової дегенерації макули значно збільшується.

Мал. 2. Прогресування вікової дегенерації макули.

Штучна оптична лінза (ІОЛ) AcrySof® Natural забезпечує:

· Захист сітківки від випромінювання синього світла в діапазоні 400-500 нм,

· Профілактику вікової дегенерації макули

· Максимально відповідає характеристикам природного кришталика людини. Лінза AcrySof® Natural має спеціальний фільтр жовтого кольору, який блокує проникнення не тільки УФ, але і синього світла на сітківку.

Мал. 3. Фільтрація синього світла.

Жовтий колір лінзи AcrySof® Natural максимально наближає сприйняття кольорів людини після операції з видалення катаракти до природному зору. Кольори і яскравість предметів ідентичні зору людини з натуральним кришталиком. Відсутні такі симптоми як синє забарвлення об'єктів, надмірно яскраві кольори і нечітке зображення предметів, що може спостерігатися при імплантації інших інтраокулярних лінз.

Мал. 4. Установка лінзи.

При створенні цього штучного кришталика особливу увагу було приділено біосумісності з тканинами ока, відсутності запальної реакції після імплантації (пересадки штучного кришталика), що зберігає від запальних клітин задню капсулу природного кришталика (яка залишається в оці після операції). Тому при пересадці цих лінз розвитку вторинних катаракт, які б вимагали повторної операції в терміни від 1 року до 3 років, практично не спостерігається. Вона залишається дуже стійкою після імплантації і передопераційний розрахунок її сили завжди повністю відповідає післяопераційної рефракції ока.

Мал. 5. Лінза AcrySof Natural в оці

Природний кришталик людини набуває жовтуватий колір до 47 років, а в подальшому він ставати ще більш жовтим. В ультрафіолетовому діапазоні світла природний кришталик «відсікає» (відфільтровує) 40-90% випромінювання. Багато авторів припускають, що формування катаракти може бути відповіддю організму на ультрафіолетове переосвещеніе сітківки. Наприклад, макулодистрофії (пошкодження центральної частини сітківки з різким викривленням предметів і зниженням зору) виявляється в чотири рази частіше при афакии (відсутності кришталика) і при артіфакіі (штучному кришталику без жовтої підфарбовування).

Цей новий акриловий штучний кришталик містить 0.04% жовтого хроматофора і імплантується в око через прокол 2,8 мм. Тому одужання настає в три рази швидше, ніж при імплантації звичайних штучних кришталиків. Пацієнти після пересадки відзначають зоровий комфорт, більш м'яке сприйняття світла і більш природні фарби навколишнього світу.

Мал. 6. Штучні кришталики AcrySof ® Natural

Мал. 7. Лінза AcrySof ® Restor

Штучна сітківка ока

Біологічні сенсорні системи компактні і ефективно витрачають енергію. При спробі створення напівпровідниковий аналог сітківки, стикаються з великими труднощами: при товщині 0,5 мм вона важить 0,5 г і споживає 0,1 Вт.

Мал. 8. Структура сітківки.

Біологічна сітківка.

Клітини сітківки пов'язані складною мережею збуджуючих (односторонні стрілки), що пригнічують (лінії з кружками на кінці) і двонапрямлених (двосторонні стрілки) сигнальних зв'язків. Така схема виробляє селективні відповіді чотирьох типів гангліонарних клітин (внизу), які становлять 90% волокон зорового нерва, що передають зорову інформацію в мозок. Гангліонарні клітини включення "Вкл." (Зелені) і виключення "Викл." (Червоні) збуджуються, коли локальна інтенсивність світла вище або нижче, ніж на навколишній ділянці. Гангліонарні клітини зростання "Інк." (Сині) і убування "Дек." (Жовті) генерують імпульси, коли інтенсивність світла збільшується або зменшується.

Мал. 8. Структура штучної сітківки

Кремнієва сітківка.

В електронних моделях сітківки аксони і дендрити кожної клітини (сигнальні зв'язку) замінюються металевими провідниками, а синапси - транзисторами. Перестановки такій конфігурації створюють збуджуючі і які забороняють взаємодії, які імітують зв'язку між нейронами. Транзистори і з'єднують їх провідники розташовуються на кремнієвих чіпах, різні ділянки яких грають роль різних верств клітин. Великі зелені майданчики - фототранзистори, що перетворюють світло в електричні сигнали.

На ранній стадії розвитку очі гангліонарні клітини сітківки направляють свої аксони в тектум, сенсорний центр середнього мозку. Аксони сітківки направляються за допомогою слідів хімічних сполук, які виділяються сусідніми клітинами ТЕКТУМ, які активуються одночасно; в результаті нейрони, що збуджуються одночасно, зв'язуються. У підсумку в середньому мозку формується карта просторового розташування сенсорів сітківки.

Щоб змоделювати цей процес, використовують програмовані провідники для створення систем, що самоорганізуються зв'язків між клітинами в чіпі сітківки Visio1 (вгорі) і чіпі штучного ТЕКТУМ Neurotrope1 (внизу). Електричні вихідні імпульси направляються від штучних гангліонарних клітин до клітин ТЕКТУМ через мікросхему пам'яті (ОЗУ) (в середині). Чіп сітківки видає адреса порушеної нейрона, а чіп ТЕКТУМ відтворює імпульс збудження у відповідному місці. У нашому прикладі штучний тектум дає команду ОЗУ поміняти місцями адреси 1 і 2. В результаті закінчення аксона гангліонарних клітини 2 переміщається до клітки ТЕКТУМ 1, витісняючи аксон гангліонарних клітини 3. Аксони реагують на градієнт електричного заряду, звільненого збудженої кліткою і допомагає перенаправити з'єднання.

Після багаторазового порушення блоків сусідніх нейронів штучної сітківки (виділені трикутники вгорі ліворуч) кінцеві точки аксонів клітин ТЕКТУМ, які спочатку були розкидані (виділені трикутники внизу зліва), зближуються і утворюють більш однорідні смуги (внизу праворуч).

Мал. 9. Структура зв'язків.

Штучні сітківки "Аргус" (Argus) були успішно імплантовані шістьом сліпим пацієнтам, дозволивши їм знову бачити світло і виявляти рух великих яскравих об'єктів.

Мал. 10. Зовнішній вигляд електронного імплантанта сітківки.

Ця система об'єднує крихітний електронний очний імплантат з відеокамерою, встановленої на темних окулярах. Решітка з 16 електродів в імплантаті з'єднується з сітківкою, впливаючи на фоторецептори. Сигнал, що подається на них, проходить довгий шлях від камери: через обробляє процесор, потім - по радіоканалу до приймача, розташованого за вухом, і далі - по проводах, протягнутим під шкірою, до очного імплантату. Система може працювати тільки з пацієнтами, у яких ослаблені і пошкоджені фоторецептори сітківки, але здоровий очний нерв.

Робляться спроби відтворювати нейронні структури і їх функції. Це називають морфингом (відображенням) нервових зв'язків на кремнієві електронні ланцюги. Таким чином створюються нейроморфние мікрочіпи шляхом морфинга сітківки - нервової тканини товщиною 0,5 мм, що покриває задню стінку ока. Сітківка складається з п'яти спеціалізованих шарів нервових клітин і виконує попередню обробку візуальних зображень (образів), витягуючи корисну інформацію, не звертаючись до мозку і не витрачаючи його ресурси.

Кремнієва сітківка сприймає рухи голови людини.Чотири типу кремнієвих гангліонарних клітин на чіпі Visio1 імітують реальні клітини сітківки і виконують попередню обробку візуальної інформації. Одні клітини реагують на темні області (червоні), інші - на світлі (зелені). Третій і четвертий набори клітин стежать за передніми (жовті) і задніми (сині) межами об'єктів. Чорно-білі зображення, одержувані при декодуванні, демонструють те, що сліпа людина міг би бачити за допомогою нейроморфного імплантату сітківки.

Мал. 11. Розроблена на основі морфинга кремнієва сітківка.


ЛІТЕРАТУРА

1. Бєлова А.Н. Нейрореабілітація.-М. Антидор, 2000 г. - 568с.

2. Прикладна лазерна медицина. Під ред. Х.П. Берлі, Г. І. Мюллера.- М .: Інтерекспорт, 2007р.

3. Олександрівський А.А. Комп'ютеризована кардіологія. Саранськ; "Червоний Жовтень" 2005: Додати 197.

4. Розробка і постановка медичних виробів на виробництво. Державний стандарт Республіки БеларусьСТБ 1019-2000.

5. Штарк М.Б., Скок А.Б. Застосування електроенцефалографічного биоуправления в клінічній практиці. М. - 2004 р

6. Боголюбов В.М., Пономаренко Г.Н. Загальна фізіотерапія. М., СПб .: СЛП, 2008.

7. Ультрафіолетове випромінювання в профілактиці інфекційних захворювань. / А.Л. Вассерман, М.Г. Шандала, В. Г.Юзбашев. М. 2003р.


  • «Штучні імплантати в офтальмології»
  • Механізм оптичного захисту сітківки
  • 15 років
  • Штучна сітківка ока

  • Скачати 12.65 Kb.