Proteze Oculare Și Vizuale [PDF]

Zitiervorschau

Facultatea de Bioinginerie Medicală Dispozitive Medicale în Oftalmologie Proteze oculare și vizuale

1

Cuprins

1. Introducere 1.1 Anatomia ochiului 1.2 Generalități ale protezelor oculare și vizuale 2. Tipuri de proteze oculare și vizuale 3. Retina. Afecțiuni ale retinei 3.1 Implantul artificial de retină 4.Proteza oculară Argus II 4.1. Principiul de funcționare al protezei Argus II 4.2 Avantajele și dezavantajele protezei oculare ARGUS II 4.3 Operația

1.Introducere 2

1.1 Anatomia ochiului

Ochiul, un aparat optic complex, este organul care ne asigură văzul. Sarcina lui principală este de a „transmite” imaginea corectă nervului optic. Principalele componente structurale și funcționale ale ochiului

Corneea este tunica externă a ochiului, transparentă, neavând vase de sânge, dar are în structura sa numeroase fibre nervoase. Sclerotica este formată din țesut conjunctiv dens, de culoare albă. La polul posterior al ochiului este perforată permițând trecerea nervului optic. Coroida sau membrana nutritivă, conține numeroase vase sanguine și cantități mari de pigment, conferind calități de cameră obscură interiorului ochiului. Corpul ciliar prezintă în structura sa procesele ciliare și mușchiul ciliar. Mușchiul ciliar este format din fibre musculare netede. Procesele ciliare sunt alcătuite din aglomerări capilare și secretă umoarea apoasă. Irisul are rol de diafragmă care reglează deschiderea pupilară: fibrele musculare radiare, inervate de simpatic, produc midriază (deschiderea pupilei), cele circulare inervate de parasimpatic, produc mioză(închiderea pupilei). Umoarea apoasă este un lichid incolor, limpede și ocupă spațiul dintre cornee și cristalin. Aceasta este produsă de către procesele ciliare în camera posterioară și ajunge în camera anterioară prin pupilă.

3

Corpul vitros are formă sferică, consistență gelatinoasă și este transparent. Ocupă camera vitroasă, situată înapoia cristalinului. Retina este o membrană subțire și transparentă a globului ocular pe care se formează imaginea vizuală.

1.2 Generalități ale protezelor oculare și vizuale În patologia oculară există situații în care prezervarea globului ocular este imposibilă, fiind necesară o intervenție chirurgicală, pierderea unui organ având atât impact psihologic asupra pacientului, dar și impact socio-economic, fiind necesară protezarea cavității restante pentru un rezultat satisfăcător. În general, atunci când un ochi este eliminat, mai frecvent după traumatisme sau infecții, dar, de asemenea, de la boli congenitale sau cancer, un implant orbital este utilizat pentru a umple volumul în orbită, astfel încât să se mențină aspectul natural al orbitei și să existe suport pentru ochiul artificial(proteză vizuală).

Ce este proteza oculară ?

Proteza oculară este făcută pentru fiecare purtător în parte, în prealabil fiind controlate dimensiunile cavității oculare printr-un mulaj special. Se obține astfel un model din material acrilic care se ajustează după mulaj, până se atinge forma optimă în cavitate, deschiderea fantei palpebrale rămânând egalp cu cea a ochiului congener. Irisul și arborele venal se colorează manual, după culoarea ochiului sănătos, până la obținerea unei nuanțe sclerale satisfăcătoare. Se aplică un strat transparent din material acrilic peste proteza realizată pentru protecție și aspect natural. În final se execută ajustarea și șlefuirea protezei.

4

Designul implanturilor a progresat semnificativ în ultimii ani, prin utilizarea unor dispozitive poroase, care prezintă complicații reduse și îmbunătățesc aspectul cosmetic. Dar avantaje vin după o perioadă mai lungă necesară pentru vindecare, câteodată cu rezultate mai puțin satisfăcătoare, complicații și perioadă prelungită de spitalizare.

De asemenea, reintegrarea pacientului în societate durează mai mult, mulți dintre ei trebuie să aștepte pentru vascularizarea implantului, apoi sunt supuși altor noi procedure chirurgicale pentru a doua etapă, de foraj. În cazul traumatismelor medio-faciale, pacienții îndură nu numai consecințele fizice, ci de asemenea se confruntă cu realitatea unor posibile diformități permanente cu consecințe semnificative asupra statutului psihic.

În prezent, nu există o modalitate de a reveni la un ochi complet pierdut. Nu se poate face un astfel de înlocuitor artificial, care ar putea restabili viziunea pierdută. Singurul lucru care se poate face în acest caz este de a returna semnele exterioare ale ochiului dispărut cu ajutorul unei proteze. Arată aproape ca un organ adevărat.

Se introduce proteze pentru a întoarce vizual ochiul. Ele sunt mobile și identice cu al doilea ochi. Există, de asemenea, parteta medicală a problemei lipsei protezelor oculare.

Indicații pentru protezele oculare:

Refacerea cât mai exactă a fizionomiei pacientului prin aplicarea unei proteze oculare este influențată de cauza care a dus la pierderea globului ocular:

-

malformație congenitală;

-

glob dezorientat posttraumatic; 5

-

glob atrofic după afecțiuni oculare medico-chirurgicale;

-

afecțiuni tumorale;

-

microftalmie;

-

anoftalmia.

Materiale utilizate pentru confecționarea protezelor oculare: -

PMMA - Poli ( Metacrilat de Metil ) – cel mai utilizat material;

-

Hidroxiapatita ;

-

Polietilena poroasă;

-

Bioceramici;

-

Sticlă.

Aceste materiale prezintă o serie de caracteristici: -

stabilitate volumetrică;

-

rezistență mecanică;

-

insolubilitate în apă;

-

rezistență deosebită la acțiunea acizilor și a bazelor slabe;

-

toleranță foarte bună a țesuturilor. Intoleranțele la acrilat pot apărea rar și sunt datorate mai curând unei igiene

necorespunzătoare sau unei adaptări adecvate a protezei în cavitatea oculară. Protezele oculare pot fi foarte ușor scoase și reintroduse în cavitatea oculară. Ele sunt susținute de către pleoapele superioare și inferioare. Majoritatea pacienților poartă protezele tot

6

timpul, scoțându-le doar ocazional pentru a le curăța, pe când alții le dau jos noaptea. Păstrarea permanentă este cea ideală.

Ce este proteza vizuală? O proteză vizuală este un aparat vizual experimental menit să redea funcțiile vizuale persoanelor care suferă de orbire parțială sau totală. Au fost dezvoltate numeroase astfel de aparate, modelate după implantul cohlear, un tip de proteză utilizată încă din anii ’80. Ideea are la bază utilizarea curentului electric în scopul redării vederii.

2. Tipuri de proteze oculare și vizuale A. Proteze oculare - proteza oculară clasică; - corneea artificială; - irisul artificial; - implantul de retină; - ARGUS II (ochiul bionic).

B. Proteze vizuale - implant pe retină; - implant pe nervul optic; - implant cortical.

A. .Corneea artificială imită perfect membrana oculară umană și îmbunătățește de până la patru ori capacitatea vizuală. 7

Anual, aproximativ 40. 000 de europeni se află pe listele de așteptare pentru un transplant cornean. Totuși, găsirea unui donator este un proces de multe ori imposibil. De aceea, încă de acum 20 de ani, cercetătorii încearcă să creeze un tip de cornee artificială care să aibă caracteristici cât mai apropiate celei umane. Irisul artificial este o proteză care permite reducerea sensibilității la lumină în aniridii ( absența completă sau parțială a irisului) congenitale și dobândite.

B. Implanurilel pe retină(electrozii sunt implantați în ochi pentru a stimula retina):Acestea au fost proiectate pentru a înlocui funcția celulelor receptoare din retină. În particular, ele au rolul de a trata boli degenerative cum ar fi degenerarea maculei cauzate de vârstă. Utilizând numeroși electrozi plasați fie deasupra, fie dedesubtul retinei, aparatul funcționează prin stimularea electrică a celulelor rămase funcționale în retină pentru a produce senzația pixelată de lumina câmpului vizual. Implantul pe nervul optic este total diferit și utilizează cu totul altă tehnică decât cel subretineal sau epiretineal. În loc de a lucra prin intermediul retinei, o manșetă de nerv spiralat este atașată nervului optic. Această manșetă implantată intracranial are un cablu care trece prin craniu și piele ajungând la suprafață, apoi trece prin gât și iese afară pe dedesubtul claviculei. Echipamentul utilizat este biocompatibil și eficient în cazul stimulării electrice. Implanturile corticale sunt o subdiviziune a neuroprotezelor și se află în legătură directă cu cortexul cerebral. Prin contactul direct cu diferite regiuni ale cortexului, aceste dispozitive furnizează stimularea unei arii imediat apropiate și duc la diferite rezultate în funcție de design și amplasare. Un implant cortical tipic constă într-o mulțime de electrozi organizați într-un mic aparat prin care pot fi transmise sau primite impulsuri neuronale. Scopul acestor implanturi este de a înlocui circuitul neural din creier care nu mai funcționează adecvat.

8

3. Retina. Afecțiuni ale retinei Retina este un strat subțire de celule fotosensibile situate pe partea internă a peretelui globului ocular. Raza de lumină străbate, alcătuită din retina epitelială sau pigmentală și retina neuronală care se continuă cu nervul optic, care conduce impulsurile prin chiasma optică la centrul optic din creier, lumina străbătând în prealabil corneea, corpul apos, deschiderea irisului pupila, lentila cristalinul și corpul vitros.

Structura amplificată a retinei.

Afecțiuni ale retinei: 1. Degenerare maculară 2. Retinopatia pigmentară 9

1. Degenerarea maculară -

3% dintre persoanele cu vârste de peste 55 de ani suferă de degenarare maculară – afectarea vederii centrale, dar vederea periferică este funcțională. Boala afectează regiunea centrală a retinei, macula (concentrația maximă a celulelor fotoreceptoare responsabile de vederea fină, a detaliilor). Aceasta prezintă două forme: umedă și uscată.

a) Forma umedă (10%) – apariția patologică a unor vase de sânge care pot sângera și exsuda, intra și subretinian. b) Forma uscată (90%) – apariția unor acumulări reziduale subretiniene; atrofia epiteliului pigmentar retinian și a celulelor fotoreceptoare cu conuri.

2. Retinopatia pigmentară -

1.5 milioane de personae suferă de retinopatie pigmentară (retinită pigmentară), boală degenerativă care se manifestă prin pierderea progresivă a vederii periferice și dificultăți

10

ale vederii nocturne cu evoluție posibilă spre orbire.

Ambele afecțiuni sunt datorate distrugerii receptorilor de lumină(fotoreceptori) de la nivelul retinei, care recepționează semnalele luminoase și le transferă creierului sub forma unor impulsuri nervoase. Retina este alcătuită din straturi neuronale. Lumina focalizată trece prin aceste straturi pentru a ajunge la fotoreceptori. Aceasta produce reacții chimice și influxul nervos se propagă spre celulele orizontale și spre neuronii bipolari – stratul din centru. Semnalul ajunge apoi la ganglioni (neuronii multipolari) și la celulele amacrine. Neuronii multipolari sunt cei care produc potențial de acțiune la capetele axonilor lor, astfel încât semnalul brut poate ajunge la creier.

3.1 Implantul artificial de retină

11

Implantul artificial de retină este fabricat dintr-un strat subțire de polimer organic conductor, amplasat pe un strat de mătase și acoperit cu un alt strat de polimer semiconductor. Aceste din urmă funcționează asemeni unui material fotovoltaic: absoarbe fotonii din lumina care pătrunde prin lentil. Apoi, prin electricitate, sunt stimulați artificial nervii din retină, polimerul înlocuind astfel activitatea fotoreceptorilor naturali, care au fost distruși. Spre deosebire de alte tipuri de implant menite să ajute la redarea vederii, acesta este fabricat din material foarte moi, care nu afectează retina. Neuronii din retină sunt stimulați pe rând, individual, iar pe viitor senzorii ar putea fi modificați, astfel încât să poată detecta și culorile, nu doar lumina. În acest fel, vederea artificală nu va mai fi doar în alb și negru, ci în culori cât mai apropiate de modul în care ochiul uman percepe lumea din jur.

4. Proteza oculară ARGUS II

Proteza ARGUS II (ochiul bionic) este un dispozitiv creat de compania americană Second Sight Medical Products și combină biologia cu electronic, aceste fiind primul ochi artificial din lume. Această proteză va necesita realizarea unui implant retinal, precum și purtarea de către pacient a unor ochelari de soare ce vor avea o cameră video atașată.

Componentele protezei oculare ARGUS II

1. O pereche de ochelari cu o cameră video incorporată care recepționează imagini în timp real pe care le transmite unui procesor video; 12

2. Un procesor video care procesează imaginile video și le transformă în impulsuri electrice pe care le transmite unui emițător radio incorporate în ochelari; poate fi ținut în mână sau prins de haine; 3. Un emițător radio care transmite wireless impulsurile electrice către un receptor implantat deasupra urechii sau sub ochi. 4. Un receptor care transmite impulsurile către retină prin intermediul unui cablu de grosimea unui fir de păr; 5. O matrice de electrozi (60) implantați în retină care primesc impulsurile și le transmit prin nervul optic către zona corticală.

Caracteristici ale protezei ocular ARGUS II

-

Este recomandată în afecțiuni ale retinei cu păstrarea nervului optic intact;

-

În primă fază, pacienții vor percepe doar pete de lumină și forme, pe care ulterior vor învăța să le decodifice și să le asocieze cu imaginile reale;

-

Imagine ape care o percep are echivalentul a 60 de pixeli, comparative cu o retină normal care oferă creierului imagini de câteva milioane de pixeli;

-

Implantul permite un camp de vedere de 20 de grade;

-

Procesorul video al protezei oculare permite ajustarea contrastului în funcție de preferințele pacientului.

13

4.1 Principiul de funcționare al protezei ocular ARGUS II

În cazul unui ochi sănătos, fotoreceptorii de pe retină transform lumina în impulsuri neuronale care sunt transmise la creier prin nervul optic, iar cel din urmă interpretează ca imagini. Însă atunci când fotoreceptorii nu mai funcționează corespunzător, aparatul optic devine inutil. Sistemul ARGUS II suplinește acești fotoreceptori. Matricea de electrozi implantată pacientului reacționează asemenea fotoreceptorilor retinieni. Semnalele electrice generate de electrozi sunt transmise prin intermediul acelorași căi pe care le folosesc și ochii sănătoși: nervii optici.

4.2 Avantajele și dezavantajele protezei oculare ARGUS II

14

A.

Avantaje:

-

Rol benefic în cazul persoanelor cu boli retiniene;

-

Rezultate satisfăcătoare pe pacienții testați privind recunoașterea obiectelor și identificarea culorilor;

-

Majoritatea componentelor permit o miniaturizare ulterioară;

-

Sistemul electronic extern permite medicului un control asupra prelucrării imaginilor și adaptarea pentru fiecare pacient.

B. Dezavantaje - Poate fi dificil de purtat; - Implantul poate stimula atât celulele ganglionare, dar și axonii din apropiere care pot fi asociați cu alte arii ale retinopatiei, fapt ce poate conduce la un model de stimulare ușor deformată ce necesită corecție în timpul procesării electronice; - Stimularea celulelor ganglionare necesită tehnici avansate de procesare a imaginii comparative cu o prelucrare normală.

4.2 Operația În primul rând, medicii elimină ochiul afectat. Pentru aceasta, se face un anestezic general și membrane mucoasă este separată de globul ocular. Nervii și mușchii care țin ochii sunt tăiați, după care ochiul care nu ține nimic și poate ieși. Membrana mucoasă rămânând aproape întreagă. 15

După ce ochiul este îndepărtat, zona goală trebuie completată. Pentru a face acest lucru, chirurgii introduce fie un material propriu, fie unul artificial. Pentru a implanta proteza, rana trebuie mai întâi să se vindece. Vindecarea este un proces de câteva săptămâni. După aceea, se introduce un implant temporar de plastic, astfel încât gaura sa nu devină mai mică. Proteza finală se introduce abia după câteva luni.

Concluzii

1. În prezent, ARGUS II este primul aparat care are misiunea de a reda parțial funcția vizuală a persoanelor oarbe. 2. Implanturile pe retină au fost proiectate pentru a înlocui funcția celulelor receptoare din retină.

16

Bibliografie 1. OFTALMOLOGIE GENERALĂ, Sub redacția D. CHISELIȚĂ, EDITURA STEF, IAȘI 2008 2. Visual prosthethis, Peter H. Schiller and Edward J. Tehovnik 3. https://www.scribd.com/document/413946954/Proteza-ocular%C4%83

17