Olho biônico - o que é isso? Esta é exatamente a questão que surge entre as pessoas que encontraram este termo pela primeira vez. Neste artigo iremos responder em detalhes. Então vamos começar.

Definição

Um olho biônico é um dispositivo que permite aos cegos distinguir vários objetos visuais e compensar, até certo ponto, a falta de visão. Os cirurgiões implantam-no no olho danificado como uma prótese de retina. Assim, eles complementam os neurônios intactos preservados na retina com fotorreceptores artificiais.

Princípio de funcionamento

O olho biônico consiste em uma matriz polimérica equipada com fotodiodos. Ele detecta até impulsos elétricos fracos e os transmite às células nervosas. Ou seja, os sinais são convertidos em forma elétrica e afetam os neurônios que estão preservados na retina. A matriz polimérica possui alternativas: sensor infravermelho, câmera de vídeo, óculos especiais. Os dispositivos listados podem restaurar a função da visão periférica e central.

A câmera de vídeo embutida nos óculos grava a imagem e a envia ao processador conversor. E ele, por sua vez, converte o sinal e o envia para o receptor e o fotosensor, que é implantado na retina do olho do paciente. E só então os impulsos elétricos são transmitidos ao cérebro do paciente através do nervo óptico.

Especificidades da percepção da imagem

Ao longo dos anos de pesquisa, o olho biônico passou por muitas mudanças e melhorias. Nos primeiros modelos, a imagem era transmitida de uma câmera de vídeo diretamente ao olho do paciente. O sinal foi registrado na matriz do fotossensor e passado pelas células nervosas até o cérebro. Mas havia uma desvantagem nesse processo - a diferença na percepção da imagem pela câmera e pelo globo ocular. Ou seja, eles não funcionaram de forma síncrona.

Outra abordagem foi primeiro enviar informações de vídeo para um computador, que converteu a imagem visível em pulsos infravermelhos. Eles foram refletidos nas lentes dos óculos e atingiram a retina através dos fotosensores. Naturalmente, o paciente não consegue ver os raios infravermelhos. Mas seu efeito é semelhante ao processo de obtenção de uma imagem. Em outras palavras, um espaço perceptível se forma diante de uma pessoa com olhos biônicos. E acontece assim: a imagem recebida dos fotorreceptores ativos do olho é sobreposta à imagem da câmera e projetada na retina.

Novos padrões

Todos os anos, as tecnologias biomédicas estão se desenvolvendo a passos largos. No momento eles vão introduzir um novo padrão para um sistema de visão artificial. Esta é uma matriz, cada lado conterá 500 fotocélulas (há 9 anos eram apenas 16). Embora, se fizermos uma analogia com o olho humano, que contém 120 milhões de bastonetes e 7 milhões de cones, o potencial para um maior crescimento torna-se claro. É importante notar que as informações são transmitidas ao cérebro através de milhões de terminações nervosas e, então, a retina as processa de forma independente.

Argos II

Este olho biônico foi projetado e fabricado nos EUA pela Clarividência. 130 pacientes com retinite pigmentosa aproveitaram suas capacidades. O Argus II consiste em duas partes: uma minicâmera de vídeo embutida nos óculos e um implante. Todos os objetos do mundo circundante são gravados na câmera e transmitidos ao implante por meio de um processador sem fio. Pois bem, o implante, por meio de eletrodos, ativa as células retinais existentes no paciente, enviando informações diretamente para o nervo óptico.

Os usuários do olho biônico podem distinguir claramente entre linhas horizontais e verticais em uma semana. No futuro, a qualidade da visão através deste dispositivo só aumentará. Argus II custa £ 150.000. No entanto, a pesquisa não para, pois os desenvolvedores recebem diversas subvenções em dinheiro. Naturalmente, os olhos artificiais ainda são bastante imperfeitos. Mas os cientistas estão fazendo de tudo para melhorar a qualidade da imagem transmitida.

Olho biônico na Rússia

O primeiro paciente a ter o dispositivo implantado em nosso país foi Alexander Ulyanov, de 59 anos, residente em Chelyabinsk. A operação durou 6 horas no Centro Científico e Clínico de Otorrinolaringologia da FMBA. Os melhores oftalmologistas do país acompanharam o período de reabilitação do paciente. Durante esse tempo, impulsos elétricos foram enviados regularmente ao chip instalado por Ulyanov e a reação foi monitorada. Alexander mostrou excelentes resultados.

É claro que ele não distingue cores e não percebe numerosos objetos acessíveis a um olho saudável. Ulyanov vê o mundo ao seu redor embaçado e em preto e branco. Mas isso é suficiente para ele ser absolutamente feliz. Afinal, nos últimos 20 anos o homem esteve geralmente cego. E agora sua vida foi completamente mudada pelo olho biônico instalado. O custo da operação na Rússia é de 150 mil rublos. Pois bem, mais o preço do próprio olho, que foi indicado acima. Por enquanto, o aparelho está sendo produzido apenas na América, mas com o tempo, análogos devem aparecer na Rússia.

Um implante de retina restaura a visão e torna possível ver no espectro infravermelho. Existem muitos tipos de cegueira, mas doenças hereditárias graves, como a retinite pigmentosa, afetam milhões de pessoas em todo o mundo. Muitas dessas pessoas perderão lentamente a visão ao longo de muitos anos. A adaptação à perda de visão é difícil em qualquer idade, mas talvez seja especialmente difícil quando a perda de visão ocorre gradualmente.

Para ajudar de alguma forma esses pacientes, cientistas da Alemanha inventaram um implante em microminiatura na retina do olho, que até certo ponto restaura a visão em pessoas cegas com retinite pigmentosa (esta é a degradação gradual do pigmento visual nas células receptoras do retina). O implante é uma matriz de 1.500 fotodiodos, que é colocada cirurgicamente sob a retina. A luz que entra no olho afeta os fotodiodos, que geram uma corrente elétrica e a transmitem aos neurônios subjacentes.

Como resultado, os pacientes que sofrem de retinite pigmentosa são capazes de ver áreas claras e escuras e distinguir as formas básicas dos objetos dentro de uma semana após a cirurgia. Um dos pacientes conseguia até ler letras grandes. Isto é, obviamente, maravilhoso, mas os pacientes relatam que de repente ganharam a capacidade de “ver” luz infravermelha invisível (“superefeito”). É claro que o implante fornece apenas uma visão muito primitiva, mas numa faixa espectral expandida. Em outras palavras, as pessoas com esses implantes podem “ver” objetos aquecidos na escuridão total, inacessíveis aos olhos comuns.

Os cientistas alemães foram mais longe e exploraram a possibilidade de aumentar ainda mais a funcionalidade do implante. Ao lado do conjunto de fotodiodos, eles colocaram uma matriz de pontos de estimulação direta (sem fotodiodos, apenas contatos elétricos). Com essa matriz, os pacientes recém-implantados puderam ver pequenos pontos, linhas verticais e horizontais e até formas simples (como o formato da letra L).

Os cientistas já desenvolveram e estão melhorando os implantes oculares. A retina biônica é usada para restaurar a visão de pessoas que a perderam sob a influência de fatores inflamatórios, autoimunes ou traumáticos. Até agora, existem apenas exemplos isolados de operações bem-sucedidas para implante de próteses oculares. E eles próprios são imperfeitos, pois permitem ver apenas uma imagem em preto e branco. Mas médicos, cientistas e engenheiros estão a trabalhar em novos desenvolvimentos.

O que são e como funcionam?

Externamente, eles se assemelham a estruturas semelhantes de filmes de ficção científica. Um olho biônico é uma prótese óptica composta por eletrodos. Os microfios estendem-se deles até óculos especiais, aos quais a imagem é fornecida. Os conversores de sinal estão conectados à fiação. Os óculos desempenham a função de dispositivo de fixação. Eles seguram câmeras, cujas imagens são transmitidas para eletrodos implantados na retina. Os sinais são percebidos pelo córtex visual das regiões occipitais do cérebro como uma imagem acabada. Isso acontece contornando os neurônios retinais destruídos - bastonetes e cones.

Eletrodos implantados na retina do olho desempenham as funções de bastonetes e cones, que em um órgão de visão saudável funcionam como indicadores de luz e cor.

Características de implantação de prótese ocular

A etapa mais importante da operação é a correta implantação do biônico na camada retiniana.

A maior dificuldade é implantar a camada biônica ultrafina da retina. A implantação é realizada em sala cirúrgica especial equipada com instrumentos microcirúrgicos. Caso o paciente ainda possua o olho nativo, que não desempenha funções visuais, a enucleação é realizada quando há indicação para sua retirada. Durante esta operação, o globo ocular é totalmente removido, no lugar do qual futuramente será implantada uma prótese. É importante que tal intervenção cirúrgica seja recomendada apenas para pacientes atendidos desde o nascimento. A cegueira congênita é uma contraindicação à implantação de olho artificial, pois não desenvolve o córtex visual necessário para reconhecer e interpretar sinais.

Pela primeira vez na Rússia, os médicos conseguiram restaurar parcialmente a visão de um paciente cego. Por mais de duas décadas, um residente de Chelyabinsk esteve em completa escuridão. Depois de ter sido transplantado com uma retina biônica, ele começou a responder à luz e a reconhecer os contornos dos objetos. Especialistas afirmam que após um curso de reabilitação o homem será capaz de perceber o mundo ao seu redor quase da mesma forma que antes da doença.

Os primeiros passos tímidos de Grigory Alexandrovich sem bengala para cegos. Durante 25 anos ele se mudou apenas com a ajuda dela. Devido a uma doença genética, o homem perdeu quase completamente a visão, mas nunca perdeu as esperanças.

“Eu me inscrevi e eles me escolheram”, diz Grigory Ulyanov.

Ele se tornou o primeiro e até agora o único paciente na Rússia que conseguiu restaurar sua visão usando um sistema eletrônico. É chamado de olho biônico, embora, é claro, o olho do paciente continue sendo seu. O sistema consiste em um sensor implantado que funciona como retina, óculos especiais e um computador. A câmera montada nos óculos recebe a imagem, de lá o sinal vai para um laptop, onde é convertido em impulsos elétricos e enviado para a retina artificial.

“A corrente através de um microcabo entra no olho, onde é implantado um chip eletrônico, que fica localizado na superfície da retina. Por meio desse chip ocorre irritação das terminações nervosas do nervo óptico”, afirma o diretor do Centro de Pesquisa em Oftalmologia da Instituição Educacional Orçamentária do Estado Federal de Ensino Superior da Universidade Médica de Pesquisa Nacional Russa que leva seu nome. NI Pirogova Hristo Takhchidi.

A operação de implantação de retina durou mais de seis horas. Os cirurgiões trabalharam com muito cuidado, inclusive utilizando ferramentas especiais para não danificar o implante em miniatura.

“Através de uma incisão de 5 mm, esse implante é inserido na cavidade ocular. Observe que todas as pinças com pontas de silicone são especiais, porque se você apertar o cabo, você morderá as fibras”, afirma o diretor do Centro de Pesquisa em Oftalmologia da Universidade Nacional Russa de Pesquisa Médica. NI Pirogova Hristo Takhchidi.

Hoje - três semanas após a operação, Grigory Alexandrovich já consegue distinguir objetos, mas admite que não consegue esquecer o momento em que a visão voltou.

Até agora, Grigory Aleksandrovich só consegue distinguir os contornos dos objetos. Ele vê tudo em preto e branco, e as silhuetas ficam borradas, como uma fotografia de baixa qualidade. Mas isso não é mais cegueira. Com o tempo, os contornos dos objetos ficarão claros e o paciente navegará facilmente no espaço.

Ao longo de 25 anos, o cérebro do paciente simplesmente se esqueceu de como ver as imagens. Mas as conexões nervosas estão sendo gradualmente restauradas. Grigory Aleksandrovich domina rapidamente o novo dispositivo e, como uma criança, se alegra com seus ainda pequenos sucessos.

“Hoje falávamos apenas dos melhores resultados que a humanidade já alcançou. Digamos que um dos pacientes, que originalmente era um mestre nos esportes de tiro com arco, atingisse os dez primeiros a uma distância de cinco metros depois de ficar completamente cego. Este é um excelente resultado”, observou a ministra da Saúde russa, Veronika Skvortsova.

Existem apenas 30 pacientes no mundo com essa retina eletrônica. Mas a experiência dos especialistas russos é uma das mais bem-sucedidas: a restauração ocorre muito rapidamente. A atitude do próprio paciente desempenha um papel importante aqui. Grigory Alexandrovich está se esforçando muito, pois quer voltar a caminhar pelas ruas de sua amada cidade, que por muito tempo esteve imersa na escuridão para ele.

Resultados promissores mostram que pacientes cegos podem restaurar a visão usando um microchip colocado sob a retina. Isso ficou conhecido após a conclusão da primeira parte do segundo ensaio clínico do aparelho, realizado na Alemanha.

Os pacientes que participaram do estudo, publicado no Royal Society's Proceedings, perderam a visão como resultado da retinite pigmentosa (RPD). Eles usaram o dispositivo tanto em casa quanto fora de casa.

Distrofia pigmentar retinianaé uma das doenças oculares hereditárias mais comuns. Afeta cerca de 1,5 milhão de pessoas em todo o mundo. Esta é uma condição progressiva que piora com a idade, causando maiores problemas de visão. Um implante de retina (retina) oferece esperança para restaurar a visão em pessoas que sofrem de PDS.

Os participantes do estudo conseguiram ler sem problemas, reconhecer diferentes entradas (números de telefone, por exemplo), reconhecer rostos e também compreender placas nas portas.

O olho eletrônico foi produzido pela Retina Implant AG na forma de um microchip medindo três por três milímetros. O microchip contém 1.500 eletrodos. É implantado sob a retina, proporcionando visão artificial.

O chip requer recarga para funcionar. Ele recebe energia indutivamente de uma bobina transmissora implantada sob a pele. Um implante de retina absorve a luz que atinge a superfície do olho, convertendo-a em energia elétrica e estimulando terminações nervosas saudáveis ​​dentro da retina.

A estimulação é transmitida ao cérebro através do nervo óptico, melhorando assim o campo de visão.

Neste estudo, a maioria dos nove pacientes alemães conseguiram recuperar a visão funcional usando um implante sub-retiniano. A observação dos sujeitos do trabalho científico foi realizada durante três a nove meses após o seu início.

Professor Eberhart Zrenner, MD e diretor de pesquisa clínica do Instituto de Pesquisa Oftalmológica do Hospital Oftalmológico da Universidade de Tübigen (Alemanha), diz:

“Os resultados do nosso primeiro ensaio clínico superaram as expectativas e os resultados do segundo apenas reforçaram a nossa confiança de que estamos no caminho certo. Como médicos, estamos constantemente em busca de opções para melhorar as condições de tratamento dos pacientes que mais necessitam, o que inclui pessoas com o último estágio da distrofia pigmentar retiniana.

Este estudo fornece novas evidências de que a tecnologia de implante sub-retiniano pode ajudar alguns pacientes a recuperar a visão funcional sem o uso de qualquer equipamento volumoso”.

Na semana passada, a Food and Drug Administration (FPA) dos EUA aprovou o uso do sistema protético de retina Argus II. Este dispositivo ajuda os pacientes com o último estágio da distrofia pigmentar da retina a restaurar um pouco a percepção visual. O dispositivo consiste em uma pequena câmera de vídeo, uma unidade de processamento de informações de vídeo (VPU), um transmissor embutido nos óculos e uma prótese de retina implantada (retina artificial).