پروتزهای بینایی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو

پروتزهای بینایی که اغلب به عنوان چشم بیونیک نامیده می‌شوند، یک دستگاه بینایی تجربی می‌باشد که برای بازگرداندن دید عملکردی در افراد مبتلا به نابینایی جزئی یا کامل در نظر گرفته شده‌است. در بسیاری از دستگاه‌های توسعه یافته که معمولاً در کاشت حلزونی یا دستگاه‌های بیونیک گوش کاربرد دارند، از پروتزهای عصبی استفاده می‌شود که از اواسط دهه 1980 مورد استفاده قرار گرفته‌اند. ایده استفاده از جریان الکتریکی (مثلاً تحریک الکتریکی شبکیه یا کورتکس بینایی) برای میسر ساختن بینایی به قرن 18 باز می‌گردد، که توسط بنجامین فرانکلین[۱]، تیبریوس کاوالو[۲] و چارلز لیروی[۳] مورد بحث قرار گرفته‌است.

ملاحظات بیولوژیکی[ویرایش]

توانایی دادن بینایی به یک فرد نابینا از طریق چشم بیونیکی، بستگی به موقعیت محل از دست دادن بینایی دارد. در مورد پروتزهای شبکیه که رایجترین پروتزهای بینایی در حال توسعه هستند (به علت سهولت دسترسی به شبکیه)، بیماران مبتلا به ضایعات بینایی، در صورتی که علت بیماری آن‌ها انحطاط سلول‌های گیرنده نور در چشم باشد، بهترین نامزد برای درمان هستند. در صورتی که اعصاب بینایی، پیش از شروع نابینایی به خوبی توسعه یافته باشند، این فرایند بیشتر موفقیت آمیز خواهد بود. افرادی که نابینایی مادرزادی دارند، ممکن است فاقد عصب بینایی کاملاً توسعه یافته باشند که معمولاً قبل از زایمان پیش می آید. البته انعطاف پذیری عصبی این امکان را ایجاد می‌کند که عصب و بینایی، بعد از کاشت پیشرفت کند.

ملاحظات تکنولوژیکی[ویرایش]

پروتزهای بصری به عنوان یک کمک بالقوه ارزشمند برای افراد مبتلا به اختلال دیداری در حال توسعه است. Argus II، که در مؤسسه چشم دانشگاه کالیفرنیای جنوبی (USC)[۴] توسعه یافته‌است و توسط Second Sight Medical Products Inc تولید شده‌است، در حال حاضر تنها دستگاهی است که تأیید بازاریابی را دریافت کرده‌است (CE Mark در سال 2011 در اروپا). بیشتر تلاش‌های دیگر تحقیقاتی ادامه دارد؛ Alpha IMS Retina Implant AG که در ژوئیه 2013 موفق به کسب یک علامت CE شد، بهبود چشمگیری در رزولوشن دارد. با این حال، FDA در ایالات متحده تأیید نشده‌است.[۵]

برخی از پروژه های در حال انجام[ویرایش]

پروتز شبکیه Argus[ویرایش]

پروتز شبکیه Argus، یک ایمپلنت شبکیه الکترونیکی است که توسط شرکت آمریکایی محصولات بینایی دوم پزشکی ساخته شده‌است. این پروتز به عنوان یک پروتز بینایی برای بهبود بینایی افراد مبتلا به موارد شدید رتینیت پیگمنتوزا مورد استفاده قرار می‌گیرد. نسخه Argus II این سیستم برای بازاریابی در اتحادیه اروپا در ماه مارس سال 2011 تأیید شد و در فوریه 2013 تحت تأثیر معافیت دستگاههای بشردوستانه در ایالات متحده تأیید شد. سیستم Argus II به غیر از هزینه جراحی کاشت و آموزش استفاده از دستگاه، حدود 150،000 دلار هزینه دارد.

پروتز بینایی مبتنی بر میکروسیستم (MIVP)[ویرایش]

این یک الکترود مارپیچ در اطراف عصب بینایی در پشت چشم است که به یک محرک کاشته شده در جمجمه متصل است. این محرک سیگنال‌هایی را از یک دوربین خارجی دریافت می‌کند و این سیگنال‌ها به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌شوند که به‌طور مستقیم عصب بینایی را تحریک می‌کنند.[۶]

شبکیه ایمپلنت هاروارد / MIT[ویرایش]

آرایه‌ای از الکترودها، که در فضای زیر شبکیه قرار می‌گیرد و سیگنال‌های تصویری را از یک دوربین که بر روی یک جفت عینک قرار دارد، دریافت می‌کند. تراشه تحریک‌کننده تصویری را که از دوربین گرفته شده‌است، رمزگشایی می‌کند و نتیجتاً سلول های گانگلیونی شبکیه را تحریک می‌کند. پروتز نسل دوم آن‌ها اطلاعات را جمع‌آوری می‌کند و آن را از طریق میدان‌های RF از کویل‌های فرستنده ای که روی عینک نصب شده اند، می فرستد. یک کویل گیرنده ثانویه اطراف عنبیه قرار دارد.[۷]

شبکیه سیلیکونی مصنوعی (ASR)[ویرایش]

برادران آلن چو و وینسنت چو، یک میکروچیپ حاوی 3500 فوتودیود را ایجاد کرده‌اند که نور را تشخیص داده و آن را به امواج الکتریکی تبدیل می‌کند که می‌توانند سلول های گانگلیونی شبکیه را تحریک کنند. ASR نیازی به دستگاه‌های خارجی ندارد. میکروچیپ ASR یک تراشه سیلیکونی با قطر 2 میلی‌متر (همان مفهوم تراشه‌های کامپیوتری) است که شامل حدود 5000 سلول خورشیدی میکروسکوپی است که هر کدام دارای الکترودهای تحریک‌کننده خود هستند.[۸]

پروتز شبکیه فتوولتائیک[ویرایش]

دانیل پالنکر و گروهش در دانشگاه استنفورد یک سیستم فتوولتائیک برای پروتزهای بینایی ایجاد کرده اند[۹] که شامل یک آرایه از فتودیودهای زیر شبکیه و یک سیستم پروژکتور تصویر مادون قرمز نصب شده بر روی عینک‌های ویدئویی است. اطلاعات از دوربین فیلمبرداری در یک کامپیوتر جیبی پردازش شده و بر روی عینک‌های ویدئویی مجهز به پالس‌های نزدیک مادون قرمز (IR، 850-915 نانومتر) نمایش داده می‌شود. تصویر IR بر روی شبکیه چشم می افتد و فتودیودها را در ایمپلنت زیر شبکیه فعال می‌کند که نور را به جریان الکتریکی دو فاز پالس در هر پیکسل تبدیل می‌کند.[۱۰]

Dobelle Eye[ویرایش]

مشابه عملکرد دستگاه هاروارد / MIT می‌باشد ؛ با این تفاوت که تراشه تحریک‌کننده به جای شبکیه چشم، در قشر اولیه بینایی قرار گرفته‌است.[۶][۱۱]

پروتز بینایی درون قشری[ویرایش]

آزمایشگاه پروتزهای عصبی در مؤسسه فناوری ایلینوی (IIT)، شیکاگو، در حال توسعه یک پروتز بینایی با استفاده از آرایه‌ای از الکترودهای درون قشری است. در حالی که این سیستم در اصل به سیستم Dobelle مشابه است، استفاده از الکترودهای داخل مغزی اجازه می‌دهد تا رزولوشن مکانی در سیگنال‌های تحریک به شدت افزایش یابد (الکترودهای بیشتر در واحد سطح). علاوه بر این، یک سیستم سنجش از راه دور بی سیم برای از بین بردن نیاز به سیم‌های ترانس، در حال توسعه است [۱۲]

منابع[ویرایش]

  1. Dobelle WH (2000). "Artificial vision for the blind by connecting a television camera to the visual cortex" (PDF). Asaio J. 46 (1): 3–9. doi:10.1097/00002480-200001000-00002. PMID 10667705. Retrieved 21 July 2013.
  2. Fodstad, H.; Hariz, M. (2007). "Electricity in the treatment of nervous system disease". In Sakas, Damianos E.; Krames, Elliot S.; Simpson, Brian A. Operative Neuromodulation. Springer. p. 11. ISBN 9783211330791. Retrieved 21 July 2013.
  3. Sekirnjak C; Hottowy P; Sher A; Dabrowski W; et al. (2008). "High-resolution electrical stimulation of primate retina for epiretinal implant design". J Neurosci. 28 (17): 4446–56. doi:10.1523/jneurosci.5138-07.2008. PMC 2681084. PMID 18434523. Retrieved 21 July 2013.
  4. "USC Eye Institute ophthalmologists implant first FDA-approved Argus II retinal prosthesis in western United States". Reuters. 27 August 2014. Retrieved 5 January 2015.
  5. Chuang AT, Margo CE, Greenberg PB (Jul 2014). "Retinal implants: a systematic review". Br J Ophthalmol. 98 (7): 852–56. doi:10.1136/bjophthalmol-2013-303708. PMID 24403565.
  6. ۶٫۰ ۶٫۱ James Geary (2002). The Body Electric. Phoenix.
  7. Wyatt, Jr., J.L. "The Retinal Implant Project" (PDF). Research Laboratory of Electronics (RLE) at the Massachusetts Institute of Technology (MIT). Retrieved 20 March 2011.
  8. "ASR® Device". Optobionics. Retrieved 20 March 2011.
  9. Palanker Group. "Photovoltaic Retinal Prosthesis".
  10. K. Mathieson; J. Loudin; G. Goetz; P. Huie; L. Wang; T. Kamins; L. Galambos; R. Smith; J.S. Harris; A. Sher; D. Palanker (2012). "Photovoltaic retinal prosthesis with high pixel density". Nature Photonics. 6 (6): 391–97. doi:10.1038/nphoton.2012.104. PMC 3462820. PMID 23049619.
  11. Simon Ings (2007). "Chapter 10(3): Making eyes to see". The Eye: a natural history. London: Bloomsbury. pp. 276–83.
  12. Rush, Alexander; PR Troyk (November 2012). "A Power and Data Link for a Wireless-Implanted Neural Recording System". Transactions on Biomedical Engineering. 59 (11): 3255–62. doi:10.1109/tbme.2012.2214385. PMID 22922687. Retrieved 26 September 2013.

پیوند به بیرون[ویرایش]