پزشکی بالینی

صورتي طبيعي با چشم مصنوعي

 در سال های گذشته بیوتکنولوژی با ساخت و ارائه انواع دستگاه های توان بخشی خود را به عنوان علمی که سریع ترین پیشرفت را در حوزه تحقیقات داشته معرفی کرده است.
  از جمله این دستگاه ها می توان به دست های مصنوعی  که به افراد معلول اجازه کنترل آن ها را از طریق فکر کردن را می دهند اشاره کرد. همچنین سیستمی به نام Brain Port به افرادی که از ناهنجاری های بینایی و تعادلی رنج می برند این امکان را می دهد تا اطلاعات موردنیاز مغز برای رفع این نقیصه را از طریق زبان خود و بدون نیاز به ارگان های آسیب دیده شان به مغز برسانند. در راستای این پیشرفت ها اکنون کمپانی آمریکایی Second Sight با دریافت تاییدیه از FDA اقدام به آزمایش سیستم ایمپلنت شبکیه چشم کرده که تا حدی توانسته بینایی را به افراد نابینا بازگرداند.

پروتز چشم
پروتز چشمي يا چشم مصنوعي جاي گزيني براي چشم طبيعي است. چشم مصنوعي قادر به ديدن نيست و تنها  يك پروتز ظاهري است و براي ايجاد ظاهري طبيعي تر انجام مي شود.
  با گذاشتن پروتز در چشم تخليه شده حجم چشم در صورت باقي مي ماند. چشم، حدودا كره اي با قطر 24 ميلي متر است. ممكن است پزشک بنا به دلايلي مانند داشتن تومور در چشم و بد شدن ظاهر چشم پس از يك جراحت چشمي، مجبور به خالي كردن حدقه چشم شود. اين كار به دو صورت انجام مي گيرد، خالي كردن چشم و باقي گذاشتن صلبيه و ملتحمه كه Evisceration خوانده مي شود و خالي كردن تمام چشم به صورت كامل كه Enucleation ناميده مي شود.
  معمول ترين نوع اين چشم همان چشم شيشه اي است كه از پلاستيك طبي اكريليك ساخته می شود. امروزه تعداد اندكي پروتزهاي چشمي از شيشه كرايوليت (فلوريد سديم و آلومينيوم) ساخته شده اند. ايمپلنت هاي حدقه چشم اكنون پيشرفت كرده اند تا اجازه رشد طبيعي به بافت و رگ هاي خوني اطراف را بدهند. به اين ترتيب احتمال پس زدن چشم های مصنوعي به دليل استفاده از مواد مصنوعي در بدن، كاهش مي يابد. همچنين اين چشم مصنوعي حركتي بهتر خواهند داشت. اگر بافت اطراف حدقه چشم به دليل جراحت يا درمان راديوتراپي قبلي، چروك خورده باشد بيمار براي ايمپلنت چشمي مناسب نيست. عمل خالي كردن چشم و كاشت آن بايد با بي هوشي عمومي همراه باشد و معمولا 1 تا 5/1 ساعت به طول مي انجامد.

  با توجه به آمار موجود حدود 10 درصد از افراد بالای 55 از بیماری Macular Degeneration رنج می برند. همچنین در حدود 5/1 میلیون نفر در سراسر جهان به بیماری آماس (طب) شبکیه چشم (Pigmentosa Retinitis) که یک بیماری ارثی به حساب می آید مبتلا هستند. این بیماری ارثی به حساب می آید مبتلا هستند.  این بیماری ها با حمله به سول های موجود در پشت شبکیه چشم که وظیفه دریافت الگوی نور و فرستادن آن از طریق پالس های عصبی به مغز را دارند، مرگ تدریجی این سلول ها را در پی خواند داشت. در حال حاضر آزمایشات صورت گرفته نشان می دهند که شبکیه مصنوعی یا ایمپلنت شبکیه چشم ساخته شده که Argus П نام دارد با بر عهده گرفتن وظیفه این سلول های مرده به افرادی که به دلیل ابتلا به این بیماری های چشمی بینایی خود را از دست داده اند امکان تشخیص نور را می دهد. بدین ترتیب این بیماران می توانند بینایی خود را هر چند به میزان ناچیز بازیابند.
  همان طور که در شکل 1 مشاهده می شود این عضو مصنوعی ساخته شده از بخش های زیر تشکیل یافته است: 1- دوربین دیجیتال که در میان یک جفت شیشه تعبیه شده است.
2- پردازنده بسیار کوچک قابل حمل.
3- فرستنده رادیویی بی سیم.
4- گیرنده رادیویی بی سیم.
5- تعدادی الکترود.
  سیستم مذکور انرژی مورد نیاز خود را از باتری هایی که در  بخش پردازش تصویر تعبیه شده اند  تامین می کند.
  تصویر گرفته شده از محیط پیرامون توسط دوربین که می توان به عنوان مثال آن را یک درخت تصور کرد، یک تصویر خام تشکیل یافته از پیکسل های تاریک و روشن است که می بایست برای پردازش و تبدیل به فرم قابل استفاده  برای سایر بخش ها به بخش پردازش گر تصویر انتقال یابد.
   با این کار الگوی پیکسلی نمایان گر به یک سری پالس های الکتریکی که همان مفهوم درخت را  با خود به دنبال دارند تبدیل شده و به فرستنده موجود در بخش شیشه ای فرستاده می شود. این فرستنده با برقراری  ارتباط بی سیم با گیرنده تعبیه شده در درون چشم بیمار از طریق امواج رادیویی پالس های تولید شده در فرستند را به گیرنده منتقل می کند. در این بخش پالس ها به وسیله سیم به آرایه ای از الکترود ها انتقال می یابند. این الکترودها در واقع همان نقش سلول های شبکیه که در اثر بیماری از بین رفته اند را ایفاء می کنند. بدین ترتیب الکترودها بر اساس الگوی سایه روشن کد گذاری شده در پالس های الکتریکی  بر انگیخته شده و سیگنال های الکتریکی را به عنوان سیگنال های عصبی از طریق اعصاب بینایی سالم باقی ماده به مغز منتقل می کنند. در انتها مغز با تفسیر این سیگنال ها به عنوان یک درخت فرمان دیده شدن آن را به بیمار می دهد.
   لازم به ذکر است که بهبود بینایی افباد به این روش یک فرایند زمان بر است که نیاز به تمرین دارد، در ابتدا اشیاء فقط به صورت سایه روشن دیده می شود. یادگیری چگونگی تعبیر و تفسیر فرمان های ارسال شده از سوی مغز در این رابطه یک مرد 58 ساله آمریکایی که در سال 1993 پس از ابتلا به بیماری Retinitis Pegmentosa بینایی خود را از دست داد و در سال 2004 برای استفاده از ایمپلنت تحت عمل جراحی قرار گرفت، می گوید: «در ابتدا همه چیز شبیه یک سری نقاط به هم چسبیده به نظر می رسید. ولی اکنون بیشتر قادر به دیدن هستم. حال وقتی در خیابان راه می روم با دیدن گوشه هایی از شاخه های خم شده درختان می توانم از برخورد با آن ها جلوگیری کنم. درست است که نمی توانم افراد را از روی چهره آن ها تشخیص دهم ولی می توانم سایه تاریکی از آن ها را مشاهده کنم».
  نمونه های اولیه این ایمپلنت ها که تنها از 16 الکترود برخوردار بودند پس استفاده توسط 6 بیمار داوطلب نتایج رضایت بخشی را از خود بر جای گذاشتند. چرا که این افراد توانستند پس از جراحی تا حدی بینایی خود را  بازیابند و اشکال و حرکات را تا حد قابل قبولی تشخیص دهند. این امر امیدواری زیادی را در میان دانشمندان به وجود آورده است که امروزه با پیشرفت تکنولوژی بتوانند برای دستیابی به رزولوشن بالاتر برای تصاویر و ایجاد امکان تشخیص چهر ها برای بیماران از تعداد بیشتری الکترود استفاده کنند. همچنین به منظور کم خطرتر و آسان تر شدن جراحی مورد نیاز برای تعبیه این دستگاه درون چشم، تلاش گسترده برای هر چه کوچک تر کردن آن آغاز شده است، این در حالی است که چنان چه نتایج به دست آمده از کار گذاشتن نسل دوم ایمپلنت ها با 60 الکترود در چشم 75 بیمار داوطلب که در آینده ای نزدیک صورت می پذیرد موفقیت آمیز باشد، می توانیم شاهد تولید تجاری این محصول و عرضه آن به بازار با قیمتی در حدود 30000 دلار تا سال 2010 باشیم.  پروتز شبكيه بهتر است به صورت بي سيم عمل كند. اطلاعات و نيروي لازمه به صورت بي سيم و از طريق فركانس راديويي (RF) از سيم پيچ انتقال دهنده اوليه به سيم پيچ دريافت كننده ثانويه مي رسد. به اين ترتيب از ايجاد ارتباط سيمي بين چشم و سخت افزار خارجي جلوگيري می شود. تنها آرايه الكترودي در فضايي زير شبكيه قرار مي گيرد. تصاوير به دست آمده از دوربين خارجي به سيگنال الكترومغناطيسي تبديل شده و از سيم پيچ اطلاعات اوليه كه خارج از چشم است به سيم پيچ اطلاعات ثانويه مي رسد. نيرو نیز به همين صورت جا به جا مي شود. نقطه قوت  این روش در این است كه بيشتر حجم دستگاه بيرون چشم است و تنها آرايه الكترودي به داخل صلبيه مي رود. هسته پروتز شبكيه 000/25 ترانزيستور تراشه محرك است. اين قطعه طراحي انعطاف پذيري دارد و مي تواند در محدوده وسيعي از فركانس هاي ساعت كنترل شده خارجي عمل كند. اين تراشه طول پالس هاي جريان، دامنه ها و تداخالات پالس داخلي مختلفي را ايجاد مي كند و مجموعه الكترودهايي كه بايد تحريك شوند را انتخاب مي كند. مهم ترين مشكل آن است كه انتقال سيگنال به اندازه كافي مقاوم نيست. همچنين لزوم اضافه كردن توانايي تله متري با پهناي باند پايين براي نمايش ولتاژ و امپدانس الكترودها احساس مي شود. براي اين كار احتياج به ساخت آرايه ميكروالكترودي، زير لايه انعطاف پذير، سيستم تست و كنترلر محرك الكترونيكي، انتقال دهنده اطلاعات و سيستم تست غوطه ور حساس براي بررسی جريان هاي بسيار كم در حد پيكو آمپر بر اساس نشتي آب وجود ندارد. اين طراحي جديد كه بيشتر ساختمان پروتز را خارج چشم نگاه مي دارد داراي مزاياي زير است:
1- احتمال ريسك كمتر تروما و عفونت پس از جراحي به خاطر داخل شدن تنها آرايه الكترودي به چشم.
2- اين آرايه به ديواره خارجي مي چسبد و نیازی به وصل شدن مستقيم يا چسبيدن به خود شبكيه را ندارد.
3-  به دليل آن كه سخت افزار اين پروتز خارج چشم است، توليد گرما در اجزاء الكترونيكي، شبكيه را تحت تاثير قرار نمي دهد.
4- وسعت حفره چشمي اجازه استفاده از تجهيزات الكترونيكي خارجي استاندارد و ضخيم تري مي دهد.
5- دامنه جريان لازم براي تحريك نورون هاي شبكيه در صورت نزديك بودن آرايه الكترودي به نور و نماي خارجي شبكيه، كمتر مي شود.
آرايه الكترودي كوچك ساخته شده (در حد ميكرو)، بايد به فضاي زير شبكيه اي برود پس بايد زیست سازگار باشد. بايد پوششي سازگار با اين ناحيه ايجاد شود تا از ايجاد رشد سلولي در اطراف الكترود جلوگيري شود. اين پوشش بايد آرايه را در برگيرد. تحقيقات نشان داده است كه پلي اتيلن گلي كول PEGT، سازگاري بالايي با پوشش اين ناحيه دارد، پس توجه به سمت استفاده از پلي مرهاي PEG معطوف شده است. تركيب انتخاب شده براي اين كار PEG مخلوط با پلي آمينو اسيد است كه به زير لايه انعطاف پذير طلايي مدار اضافه مي شود. آزمايش هايي كه در محيط هاي محلول انجام شد مقداري لايه لايه شدگي در پوشش انتخابي و خوردگي در سطح فلزي را نشان مي داد كه دليلي بر نامناسب بودن استفاده دراز مدت از اين وسيله است. راه حل اين مشكل در استفاده از پوشش سراميكي است.

منبع: نشریه مهندسی پزشکی شماره ۸۹