Искусственные аппараты по восстановлению зрения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" (ФГ БОУ ВПО ВСГУТУ)

Факультет "Институт пищевой инженерии и биотехнологии"

Кафедра "Биомедицинская техника, процессы и аппараты пищевых производств"

Реферат

на тему: "Искусственные аппараты по восстановлению зрения"

по дисциплине: "Введение в профессиональную деятельность"

Выполнила: студент группы Б-247

Константинова Н.Б.

Проверила: преподаватель

Котова Т.И.

г. Улан-Удэ, 2017

Содержание

1. Строение глаза человека

2. Актуальность решаемой проблемы

3. Принцип работы Argus II

4. Bio-Retina

5. Что увидят пациенты после установления бионического глаза?

Вывод

Перечень используемой литературы

1. Строение глаза человека

Зрение - канал, через который мы получаем около 90 % всей информации об окружающем мире. Сам же процесс видения делится на три части. Первая - фокусирование изображения: информация концентрируется на небольшом поле, происходит ее "заготовка" для дальнейшей обработки. Основные используемые средства - оптические. Вторая часть - фоторецепция: в сетчатке - тоненькой пленочке, выстилающей дно глаза, - информация переводится с языка электромагнитных излучений на язык электрических сопротивлений мембран, потоков ацетилхолина и другие языки, имеющие хождение в организме. И наконец, последняя, третья часть - построение и анализ наших представлений о том, что мы видим. Здесь главный инструмент - мозг, но заметная часть этой работы совершается непосредственно в сетчатке, которая служит, таким образом, "филиалом" мозга.

Объектив нашего глаза составной: одна часть, роговица - с неизменяемым фокусным расстоянием, другая хрусталик - изменяет свою кривизну, автоматически устанавливая резкое изображение того предмета, который привлек наше внимание. Хрусталик по совместительству выполняет роль светофильтра, он не пропускает ультрафиолетовые лучи, которые могут повредить сетчатку, и поэтому слегка желтый на просвет. Светосила нашего объектива (отношение площади зрачка к квадрату фокусного расстояния) до 1:3 - это неплохо для угла зрения около 100° в любой плоскости. Объектив фокусирует изображение не на плоскость, а на часть сферы, что намного упрощает дело.

Радужная оболочка - цветное колечко, середину которого называют зрачком. В зависимости от освещенности наш зрачок автоматически меняет диаметр от 2 до 8 мм. Пигментный эпителий, расположенный за сетчаткой, эффективно поглощает свет, чтобы уменьшить его рассеяние, иначе четкость изображения ухудшалась бы. Сетчатка состоит из слоя рецепторов и нескольких слоев других клеток, рецепторы расположены на дальней от света стороне сетчатки, прилегающей к глазному дну. Для цветного зрения мы используем колбочки, а для сумеречного черно-белого - палочки. Чувствительность палочек выше чувствительности колбочек, возможно, потому что на одинаковое количество зрительного пигмента (который распределен по всем мембранам наружного сегмента) у них приходится гораздо меньшая площадь наружной мембраны.

Световоспринимающие фоторецепторы располагаются в самом наружном слое сетчатки, соприкасающимся с пигментным слоем, и скрыты под внутренними слоями нервных клеток. Свет сначала проходит через внутренние слои сетчатки, а потом попадает на световоспринимающие клетки.

Зрительный путь начинается от сетчатки глаза и заканчивается в зрительной коре, расположенной в шпорной борозде затылочной доли.

2. Актуальность решаемой проблемы

По данным ВОЗ (Всемирной организации здравоохранения) на данный момент в мире насчитывают 37 миллионов слепых людей и около 125 миллионов людей с крайне плохим зрением. Каждые 5 секунд на нашей планете слепнет взрослый человек, а каждую минуту теряет зрение один ребенок.

Всемирная организация здравоохранения среди частых причин слепоты указывает следующие:

· катаракта (47,9 %)

· глаукома (12,3 %)

· снижение зрения, связанное со старением (8,7 %)

· помутнение роговицы (5,1 %)

· диабетическая ретинопатия (4,8 %)

· трахома (3,6 %)

· онхоцеркоз (0,8 %).

Самые серьезные нарушения зрения связаны, несомненно, с сетчаткой.

Большинство случаев слепоты вызываются болезнями и нарушениями сетчатки и хороида, лежащего под ней слоя питающих кровеносных сосудов.

Если какая-то часть сетчатки повреждена, очень вероятно, что зрение в какой-то степени будет утрачено. Сетчатка не восстанавливается, так что утрата невосполнима. При рождении глаз имеет полный комплект (около 300 млн.) клеток сетчатки. Эти клетки не делятся и не регенерируют после рождения.

3. Принцип работы Argus II

Argus II - наноустройство, позволяющие частично восстановить зрение при повреждении сетчатки глаза.

После продолжительных теоретизирований, постулирований и предварительных испытаний на животных, бионический глаз наконец-то становится доступен для людей - сначала в Европе, а затем в США.

Эти имплантаты могут восстановить зрение у полностью слепых пациентов, но только в том случае, если слепота вызвана изъяном сетчатки, как в случае дегенерации желтого пятна (от чего страдают миллионы пожилых людей), диабетической ретинопатии или других дегенеративных заболеваниях глаз. Первые образцы этих имплантатов, названные Argus II, разработанные в недрах фирмы Second Sight, уже доступны в Европе. Над пациентом проводят 4-часовую операцию по установке антенны позади глаза и дают специальные очки с камерой, которые посылают сигнал к антенне. Антенна связана с сетчаткой посредством около 60 электродов, что эквивалентно экрану с разрешением в 60 пикселей, сигналы от которых интерпретирует мозг. Обладатели бионических глаз Argus II сообщают, что могут видеть грубые формы, отслеживать движение объектов и медленно читать написанное крупным шрифтом.

Argus II включает в себя антенну, глазной имплантат с набором электродов и внешнее оборудование - специальные очки с вмонтированной видеокамерой и устройство для обработки видеосигнала этой камеры, похожее на маленький кассетный Walkman, плюс соединительный кабель. Видеокамера захватывает изображение и отправляет его на небольшой носимый компьютер, транслирующий входящий видеопоток в специальные инструкции и отсылающий их по кабелю назад очкам, которые по беспроводному каналу передают их на антенну имплантата. Полученные сигналы поступают на электродный массив, который в обход повреждённых фоторецепторов производит электрическое стимулирование живых клеток сетчатки. Последняя, как ей и положено, передаёт визуальную информацию в мозг по оптическому нерву.

4. Bio-Retina

Другой бионический имплантат глаза, Bio-Retina от фирмы Nano Retina, обладает даже более совершенными техническими характеристиками.

Он стоит меньше, и отличается тем, что вместо внешней камеры, передающий видеосигнал, используется датчик, который встроен не в обычные очки, а непосредственно в сам глаз, поверх сетчатки. Операция занимает всего полчаса и может проводиться под местным наркозом.

При дегенерации желтого пятна и диабетической ретинопатии, светочувствительные колбочки и палочки в сетчатке перестают работать. В набор Bio-Retina входит датчик с разрешением 24 на 24 пикселей (всего 576 пикселей), который помещается непосредственно на поврежденную сетчатку, а 576 электродов позади датчика, соединяют его со зрительным нервом. Встроенный обработчик изображения конвертирует информацию каждого пикселя в электрические импульсы, закодированные таким образом, что мозг воспринимает их в черно-белом виде.

Система Bio-Retina поставляется в комплекте со стандартными корректирующими линзами, которые модифицированы таким образом, что выпускают лазерный луч в ближней инфракрасной области спектра, который через радужную оболочку поступает в датчик, встроенный в глаз. На датчике расположена фотогальваническая панель мощностью до 3 милливатт. Такого малого количества энергии более чем достаточно для обеспечения работы устройства. Инфракрасный лазер невидим и безопасен. Отсутствие внешней камеры позволяет смотреть со стороны в сторону, двигая только глазами без поворота головы. Важно, что привычное зрение (хоть и более низкого расширения) восстанавливается сразу после установки имплантанта.

5. Что увидят пациенты после установления бионического глаза?

Эти системы дают возможность видеть абстрактное черно-белое изображение в виде определенных конфигураций световых фигур. Это напоминает пиксельную картинку, пока, правда, с очень слабым разрешением. Но это дает человеку социальную реабилитацию, ему будет значительно легче ориентироваться в пространстве. Пройдя обучение по специальной программе, он будет знать, что означают поступающие к нему на сетчатку, а затем в мозг световые фигуры - дверь, окно или тарелку. Со временем аппарат конечно, будет совершенствоваться и давать картину, более близкую к той, что передает естественное зрение.

Впервые в России 21 июля 2017 года, 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 также, как и до болезни. Он стал первым и пока единственным пациентом в России, которому удалось.

В мире всего 30 пациентов с подобной электронной сетчаткой. Но опыт российских специалистов - один из самых успешных, восстановление происходит очень быстро.

строение глаз бионический имплантат

Вывод

Искусственные аппараты для зрения - это очень сложная оптическая система. Поэтому в современных медицинских технологиях существует ряд

проблем по восстановлению зрения человека, таких как:

1) разработка и применение биосовместимых материалов для имплантатов;

2) поиск путей удешевления технологий изготовления существующих нано разработок;

3) расширения изображения восстанавливаемого зрения;

4) вопросы, связанные с эргономикой и др.

Таким образом проводятся интенсивные исследования и внедряются новые, пока еще дорогостоящие разработки Argus II и более усовершенствованный аппарат Bio-Retina.

Перечень используемой литературы

1. Терапевтические аппараты и системы / В.П. Олейник - Учеб. пособ. - Харьков: Национальный аэрокосмический ун-т "ХАИ", 2002г. - 93с.

2. http://www.moscowuniversityclub.ru/home.asp?artId=12176 - Электронный ресурс.

3. http://budtezdorovjem.ru/kak-myi-vosprinimaem-tsvet/ - Электронный ресурс.

4. http://itword.org/bionicheskij-glaz-argus-ii-vozvrashhaet-zrenie/ - Электронный ресурс.

5. http://tech-life.org/technologies/255-second-sight-argus - Электронный ресурс.

6. http://www.gizmag.com/bio-retina-restore-vision-blind/23387/ - Электронный ресурс. усовершенствованный аппарат Bio-Retina.

Размещено на Allbest.ru