Глаукома, группа заболеваний, которые повреждают зрительный нерв, поражает более двух миллионов американцев и является второй по величине причиной слепоты в мире.
Те, кто подвержен риску развития заболевания - обычно те, кто старше 60 лет или имеющие семейный анамнез - обычно посещают своих врачей для осмотра три или четыре раза в год. Профессор офтальмологии в Университете Вашингтона Туен Шен говорит, что этого недостаточно.
«[Текущие методы] ограничивают нашу способность проверять людей, и иногда мы не обнаруживаем изменения до тех пор, пока они не произошли», - говорит она.
Ее решение, которое она разработала вместе с коллегой профессором Карлом Берингером: прототип имплантата, который проверяет признаки раннего предупреждения в режиме реального времени, чтобы врачи могли начать лечение более активно, чем когда-либо прежде.
Помимо искусственных сетчаток на основе фотодиодов, это первый случай, когда кто-то пытался имплантировать электронный датчик прямо в глаз. Приближаются самые близкие исследователи и компании, внедряющие интеллект в контактные линзы. Одна система, разработанная в Мичиганском университете, дает ночному видению владельца, а другая от Google использует датчики для контроля уровня глюкозы.
Основной причиной глаукомы является повышение давления внутри глаза, вызванное накоплением жидкости. Дополнительное давление может нанести непоправимый ущерб зрительному нерву и помешать его функционированию.
Во время традиционного скрининга глаукомы врач ошеломляет глаз пациента и прикладывает небольшой воздух. Сила толкает роговицу, что указывает на уровень давления в глазу.
«Это очень похоже на то, как вы видите, насколько хорошо [надут] баскетбол», - объясняет Шен. «Вы сжимаете это.»
Но, как указывает Шен, величина давления может быстро меняться, а это означает, что пациенты должны проводить более регулярный мониторинг.
«Это как тестирование уровня сахара в крови», - говорит Шен. «Это прогрессивный процесс. Это подъем и падение и подъем и падение и общая нестабильность, которые будут наносить ущерб ».
Как правило, пациенту потребовалось бы много времени, чтобы обнаружить проблему самостоятельно. Непостоянство давления должно быть чрезмерным и длительным, прежде чем у пациента могут появиться какие-либо заметные симптомы, включая сильную боль и рвоту.
По словам Шена, имплантат позволит врачам контролировать проблему и начать лечение до того, как станет слишком поздно.
Берингер, который разработал устройство совместно с Shen, говорит, что конструкция имплантата очень проста: он состоит из датчика давления, небольшого процессора и антенны. Исследователи намерены встроить его в искусственную линзу во время операции по удалению катаракты, после чего антенна, намотанная по периметру линзы, передает данные с датчика на внешнее устройство.
Эта же антенна также собирает энергию для беспроводного питания чипа - подобно тому, как электрическая зубная щетка соковыжимается.
Исследователи сконструировали датчик так, чтобы он легко помещался в существующие имплантаты катаракты. (Вашингтонский университет) Берингер предполагает, что внешнее устройство управления, возможно, размером с мобильный телефон, будет обеспечивать питание, собирать и передавать данные о давлении.
«Может быть, у будущего мобильного телефона будет такая возможность, - утверждает он, - но это то, что мы должны рассмотреть».
Поскольку система предназначена для встраивания в существующие имплантаты катаракты, пациентам не придется подвергаться дополнительной операции. Это хорошая отправная точка, говорит Шен, поскольку факторы риска для обоих заболеваний схожи. Врачи проводят около трех миллионов операций по удалению катаракты каждый год, и число этих исследований будет неуклонно расти в ближайшие десятилетия.
Оба профессора быстро подчеркивают, что их имплантат все еще является прототипом ранней стадии или доказательством концепции.
«Сейчас это не готово к имплантации, - говорит Берингер. - У него просто есть все компоненты, чтобы показать, что это выполнимо».
Их прототип также намного больше, чем должен быть имплантат in vivo; это измеряется в сантиметрах, и это должно будет уменьшаться до миллиметров, чтобы соответствовать в глазу.
По словам Берингера, может пройти пять лет, прежде чем они будут готовы к испытаниям на людях. Но приложения для системы Шена и Берингера могут в конечном итоге выйти за рамки глаукомы. Датчик уже может обнаруживать изменения температуры, поэтому он может изменять его, чтобы отслеживать такие вещи, как уровень кислотности глаза, среди других показателей здоровья.
«Это скорее платформа, - говорит Шен, - мы строим фундамент - целую группу разных способов приблизиться к здоровью».
