piątek, 05 marca 2010 11:44

Bioniczna proteza oka Wyróżniony

Napisał 
Oceń ten artykuł
(2 głosów)

Działanie oka

budowa okaBudowa oka ludzkiego przedstawiona została na rysunku 1. Światło, zanim zostanie zarejestrowane przez komórki światłoczułe przechodzi przez przednią część twardówki (rogówkę), która w tym miejscu jest przeźroczysta, następnie wpada do oka przez otwór zwany źrenicą, którego średnica regulowana jest  tęczówką czyli barwną częścią oka. Światło trafia następnie na soczewkę, która jest zdolna zmieniać kąt przechodzących promieni (skupia promienie świetlne). Ostatecznie światło dociera do siatkówki, zbudowanej z licznych komórek, które pobudzane są w skutek promieniowania elektromagnetycznego z zakresu widzialnego, czyli światła. Na siatkówce można wyróżnić dwa zasadnicze rodzaje komórek: czopki odpowiadające za widzenie kolorów oraz pręciki umożliwiające widzenie w ciemności. Rozkład ilości fotoreceptorów (czopków i pręcików) nie jest równomierny.

Największe skupisko czopków znajduje się naprzeciw źrenicy, to miejsce zwane jest plamką żółtą. Plamka ślepa czyli ujście  nerwu wzrokowego pozbawiona jest komórek fotoczułych. Zanim dane o rejestrowanym obrazie dotrą do mózgu przechodzą przez szereg wyspecjalizowanych komórek nerwowych, znajdujących się w głębszych warstwach siatkówki, które dokonują kompresji sygnału, przez co obraz dochodzący do mózgu zawiera mniej informacji. Kompresja jednak jest konieczna ze względu na ogromną ilość pręcików i czopków. Mimo znacznego uproszczenia obrazu nerw wzrokowy przekazujący go do mózgu jest wyjątkowo gruby, co świadczy o ilości neuronów uczestniczących w przekazywaniu tego sygnału. Na koniec obraz jest rekonstruowany w mózgu. Ta rekonstrukcja powoduje, że niekiedy widzimy szczegóły, których w rzeczywistości nie ma, bądź nie dostrzegamy tego co jest. [1]

Choroby oczu

Schorzenia narządu wzroku powodowane są przez różne czynniki, takie jak np.: urazy, zakażenia i nowotwory oraz wady wrodzone. Pogorszenie widzenia może być wynikiem chorób ogólnoustrojowych  takich jak zaćma w przebiegu cukrzycy czy podczas choroby krwi, nerek lub też w czasie ciąży. Choroby oczu można leczyć operacyjnie lub stosując odpowiednie leki. [2]

Najczęściej stosuje się antybiotyki (np. penicylina, streptomycyna czy aureomycyna), dzięki którym w wielu schorzeniach, dawniej bardzo opornych na leczenie, dziś medycyna osiąga bardzo dobre wyniki w ich leczeniu. Do leczenia chorób oczu wykorzystuje się także leczenie hormonalne, przede wszystkim stosowanie hormonu kory nadnerczy-kortyzonu, który podawany w niektórych schorzeniach wirusowych rogówki oraz w zapaleniu miąższowym rogówki na tle kiły wrodzonej daje bardzo dobre efekty. Wśród operacji chirurgicznych  najpopularniejszy jest przeszczep rogówki, który umożliwia przywrócenie wzroku w przypadkach jej zmętnienia.

Optoelektroniczna proteza siatkówki

Ślepota jest jedną z najbardziej przerażającą konsekwencją choroby. Jedną z możliwości przywracania wzroku osobom całkowicie niewidomym staje się optoelektroniczna proteza siatkówki. W wyniku chorób pręciki i czopki niszczeją, co prowadzi do utraty wzroku. Zastosowanie implantu siatkówki jest możliwe ponieważ głębiej położone komórki, które przekazują pobudzenia z fotoreceptorów do mózgu są zazwyczaj w niewielkim stopniu zniszczone. Elektryczna stymulacja prawidłowych neuronów siatkówki może powodować percepcję światła. Prowadzone prace nad niewielkimi implantami o liczbie elektrod nie przekraczającej 60 dostarczyły zachęcających rezultatów wśród pacjentów z uszkodzoną siatkówka. Jednak do takich czynności jak czytanie, pisanie lub rozpoznawanie twarzy wymagana jest znacznie większa liczba elektrod, sięgająca tysięcy, gdyż zwiększenie ich liczby spowoduję polepszenie rozdzielczości obrazu. [3]

Rozwój protez o wysokiej rozdzielczości obrazu jest wyzwaniem nie tylko inżynieryjnym ale także biologicznym. Najpoważniejsze problemy to przekazanie informacji o tysiącach pikseli w krótkim czasie, tak by powstający ?film? był płynny. Innymi problemami jest umiejscowienie elektrod w bliskim sąsiedztwie komórek, przetworzenie sygnału, który kompensowałby częściową utratę siatkówkowej sieci neuronowej i wiele innych. [3]

Zasada działania implantu siatkówkiStrumień danych z kamery wideo jest przetwarzany przez kieszonkowy PC a obrazy wynikowe są wyświetlane na ciekłokrystalicznym mikrowyświetlaczu, podobnym do okularów wideo (video goggles). LCD jest oświetlane przez impulsy światła podczerwonego (~900nm), trwające 0,5 ms, wprowadzając obrazy poprzez układ optyczny oka do siatkówki. Obrazy promieniowania podczerwonego są przechwytywane przez wszczepiony implant. Każdy piksel przetwarza impulsy świetlne w impulsy prądu elektrycznego, które wprowadzają informacje świetlne do chorej siatkówki. Implant ma w przybliżeniu 3mm średnicy, dając 10 stopniowe pole widzenia. Zasada działania przedstawiona została na rysunku 2. [3]

Optyczne podejście do dostarczania informacji pozwala na ciągłą aktywacje tysięcy pikseli w implancie, i pozostawia naturalne połączenie pomiędzy ruchem oka i percepcji obrazów. Od kiedy fotowoltaiczne piksele w implancie działają niezależnie, nie jest potrzebne fizyczne łącznie ich między sobą. Dzięki temu poszczególne segmenty tablicy pikseli mogą być umieszczane w oku oddzielnie, znacznie ułatwiając operację chirurgiczną.

Obecne implanty siatkówki nie pozwalają jeszcze osobom niewidomym czytać i rozpoznawać twarze, jednak umożliwiają częściowe odzyskanie wzroku. Mała kamera wideo zamontowana na parze okularów przesyła obraz do elektrod, które są bezpośrednio połączone z nerwem wzrokowym. Pacjenci noszą małe urządzenie, przypięte w pasie, które umożliwia zasilanie kamery i przetwarzanie obrazu. Dostępne implanty umożliwiają widzenie podstawowych obrazów o wielkości 10x6 pikseli. [4]

Czytany 8586 razy Ostatnio zmieniany niedziela, 17 listopada 2013 17:41

Najnowsze od Jarosław Kardynia

1 komentarz

Skomentuj

Upewnij się, że pola oznaczone wymagane gwiazdką (*) zostały wypełnione. Kod HTML nie jest dozwolony.

Najczęściej wyświetlane artykuły

  • Tomografia multimodalna - CT/PET, CT/MR, SPECT/CT - Zasada działania i zastosowania
    Począwszy od momentu skonstruowania pierwszego tomografu komputerowego przez Hounsfielda w 1968 roku rozwój tomograficznych technik obrazowania ciała ludzkiego polegał przede wszystkim na poprawie jakości uzyskiwanych danych obrazowych oraz zmniejszeniu czasu trwania badania. Z czasem pojawiły się nowe techniki, takie jak…
    w Sprzęt medyczny Czytaj dalej...
  • Portal Inżynieria Biomedyczna
    Portal Inżynieria Biomedyczna powstał dla miłośników dziedziny nauki jaką jest inżynieria biomedyczna. Znajdziesz u Nas wiele artykułów branżowych, nowości ze świata inżynierii biomedycznej, oferty pracy w Polsce i zagranicą, płatne praktyki dla studentów studiujących inżynierię biomedyczna. Redaktorzy Możliwości Kariera Zostań…
    w Inne
  • Implanty w leczeniu schorzeń kręgosłupa
    Kręgosłup, ze względu na funkcje jakie pełni w organizmie, jest niezbędnym narządem do prawidłowego funkcjonowania człowieka. Pomimo iż jest dobrze chroniony przez tkankę mięśniową jak i tłuszczową, często dochodzi do uszkodzenia (zarówno poprzez czynniki naturalne jak i losowe zdarzenia). Przywrócenie…
    w Biomateriały Czytaj dalej...
  • Inżynier biomedyczny - możliwości zatrudnienia
    Czy zastanawiałeś się kiedyś gdzie możesz pracować jako inżynier biomedyczny? Jakie możliwości zatrudnienia są w Polsce po kierunku inżynieria biomedyczna? Czy istnieje rynek pracy dla inżynierów biomedycznych i czy nie będziesz musiał wyjechać za granicę? W tym artykule częściowo spróbujemy…
    w Aktualności Czytaj dalej...
  • Tomografia Komputerowa - zasada działania
    Tomografia komputerowa (ang. Computed Tomography ? CT) jest systemem pośredniego obrazowania ? dokonywana jest rekonstrukcja obrazu na drodze obliczeń matematycznych. Badanie to pozwala na uzyskanie obrazów przestrzennych (wizualizacja narządów 3D) i przekroju badanego obiektu dzięki wykorzystaniu promieniowania rentgenowskiego. Tomografia komputerowa…
    w Sprzęt medyczny Czytaj dalej...
Czy studiujesz na kierunku Inżynieria Biomedyczna?
 

Top


Copyright © 2017 Portal Inżynieria Biomedyczna | Dobry start w inżynierii biomedycznej. Wszelkie prawa zastrzeżone.
Portal Inżynieria Biomedyczna