ساخت چشم مصنوعی با قابلیت دیدن به کجا رسیده است؟

آیا چشم مصنوعی با قابلیت دیدن وجود دارد؟ این سوال برای تمامی افرادی که به هر دلیلی چشم طبیعی خود را از دست داده اند ایجاد می شود، اما آیا واقعا می توان از چشمی استفاده کردن که امکان دیدن نیز با آن وجود داشته باشد؟

در دنیای کنونی با پیشرفت هایی که در علم و تکنولوژی انجام می شود، انتظار می رود که در این باره نیز پیشرفت هایی به دست آمده باشد و اختراعی برای چشم مصنوعی با امکان دیدن انجام شود.

طی آمار های به دست آمده در حال حاضر 40 میلیون نفر در جهان نابینا هستند و 130 میلیون نفر دیگر از کم بینایی رنج می برند. بنابراین می توان گفت ساخت پروتز های چشمی که قابلیت دیدن داشته باشد، یکی از اثربخش ترین کارهایی است که می توان انجام داد.

در این مقاله از سایت کلینیک ارتوپدی فراز قصد داریم تا بررسی کنیم که چشم مصنوعی با قابلیت دیدن در چه مرحله ای است و آیا امکان استفاده از آن در ایران وجود دارد یا خیر. بنابراین اگر شما نیز می خواهید اطلاعات بیشتری در مورد این پروتز ها به دست آورید توصیه می کنیم حتما تا انتها این مطلب همراه ما باشید.

ساخت چشم مصنوعی با قابلیت دیدن

در زمینه تحقیقات علوم نورونیک و تکنولوژی پیشرفت‌ های زیادی صورت گرفته است، اما هنوز تا حد زیادی، پروتزهای چشم با قابلیت دیدن در مقیاس وسیعی وجود ندارند. تا به حال، تلاش‌ها برای ایجاد سیستم‌ هایی که بتوانند با سلول‌های عصبی در مغز ارتباط برقرار کنند و اطلاعات تصویری را به مغز ارسال کنند، در حال انجام است.

یکی از راهکارهایی که در تحقیقات مورد استفاده قرار می‌ گیرد، استفاده از الکترودها و سیستم‌های الکترونیکی درون چشمی است که به مکانیسم‌های نورونیک مرتبط با دید در مغز انسجام می‌یابند. این الکترودها می‌ توانند اطلاعات نوری را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل کرده و به مغز ارسال کنند.

اولین عمل برای استفاده از چشم مصنوعی با امکان دیدن، در سال 2012 بر روی چشم فردی که کم بینا شده بود انجام شد، در نتیجه این عمل فرد تنها توانست نور های دریافتی از محیط بیرون را درک کند و همچنان امکان دیدن وجود نداشت.

به هر حال، این فناوری‌ها هنوز در مراحل ابتدایی تحقیقات هستند و نیاز به پژوهش و توسعه بیشتر دارند تا به یک مرحله‌ی عملی و قابل استفاده برسند.

بنابراین در حال حاضر، پروتزهای چشم با قابلیت دیدن وجود ندارند. پروتزهای چشمی که به طور عمده استفاده می شوند، به عنوان کمک برای جبران نقص بصری استفاده می شوند، اما نمی توانند دیدن را جایگزین کنند. این پروتزها به شکل یک چشم بدون دوربین یا سیستم تشخیص تصویر طراحی می شوند و فقط به صفحه تولید شده برای نمایش تصویر نیاز دارند. در حال حاضر، تحقیقات بسیار در حال انجام است و تلاش در جهت ساخت پروتزهای چشم با قابلیت دیدن در حال انجام است، اما هنوز به صورت تجربی و در مراحل اولیه است.

شایان ذکر است اگر شما یا فردی در نزدیکتان نابینا نیست و صرفا بخاطر مسئله ‌ای ترس نابینا شدن را دارد و برای همین این مقاله را مطالعه می‌کنید توصیه می‌کنیم با کسب اطلاعات بیشتر در زمینه علل نابینایی این ترس را کاهش یا کنترل کنید.

مخترم چشم مصنوعی با قابلیت دیدن کیست؟

البته که تاکنون فردی موفق به ساخت این نوع از پروتز های چشمی نشده است، در واقع چشم های مصنوعی که امکان بینایی دارند و تاکنون عرصه شده است نمی توانند مشکل بینایی را به طور کامل رفع کنند و تنها به میزانی به افراد کم بینا کمک می کنند.

در سال های گذشته نیز، دکتر احسان کامرانی ایده ساخت چشم مصنوعی را دنبال کرد.. ایشان که دانش آموخته ی دانشگاه مونترال کانادا هستند، در سال 2014 تلاش خود را با دانشگاه های هاروارد و ماساچوست شروع کرد؛ در نهایت موفق به ساخت چشم مصنوعی با قابلیت دیدن بخشی شد.

قیمت چشم مصنوعی با قابلیت دیدن

طبق گفته های رابرت گرینبرگ عضو هیئت مدیره شرکت “Second Sight”، قیمت چشم مصنوعی های ساخته شده حدود 150 هراز دلار است. همچنین این شرکت تاکنون موفق شده است 250 عدد از این چشم ها را به فروش برساند. البته که تنها 15 مرکز درمانی در آمریکا شرایط لازم برای انجام عمل چشم مصنوعی با بینایی بخشی را دارند.

پروتز شبکیه چیست؟

شبکیه بخشی از چشم است که سیگنال های نور را حس می کند و می فرستد. این سلول از انواع مختلف از سلول ها ساخته شده است که تمامی آن ها نقش منحصر به فردی در بینایی دارند. یعنی سلول های گیرنده نوری نور را حس می کنند و سیگنال الکتریکی را شروع می کنند. به این صورت که سیگنال از طریق لایه میانی سلول های شبکیه، عصب بینایی و در نهایت به مغز منتقل می شود، جایی که تصویر تشکیل می شود.

آسیب یا از دست دادن سلول های گیرنده نوری باعث از دست دادن بینایی در بسیاری از انواع انحطاط شبکیه می شود.

پروتز شبکیه مانند شبکیه مصنوعی می باشد، یعنی برای جایگزینی عملکرد گیرنده های نوری که در طول تخریب شبکیه از بین رفته اند، عمل می کند. پروتز با استفاده از اجزایی مانند دوربین، کامپیوتر و الکترود، نور را جذب کرده و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. این سیگنال به مغز می رود و شبیه سازی جدیدی از بینایی ایجاد می کند.

چشم بیونیک چیست؟

چشم بیونیک یک دستگاه پزشکی پیشرفته است که با استفاده از ترکیب تکنولوژی های حسگری، الکترونیکی، و پردازش تصویر، افرادی که از آن استفاده می‌کنند را قادر به دیدن می‌کند. این چشم مصنوعی از تکنولوژی‌های بالقوه‌ای برخوردار است که امکانات زیادی را به افراد نابینا یا با مشکلات بینایی فراهم می‌کند.

ویژگی‌هایی که در چشم بیونیک ممکن است وجود داشته باشد، عبارتند از:

• پردازش تصویر پیشرفته: قابلیت تشخیص و تفسیر اطلاعات بصری، شامل تشخیص رنگها، اشیاء، موقعیت اجسام، و حتی تشخیص چهره‌ها.
• کاربردهای گسترده: از جمله خواندن نوشته‌ها، تشخیص موانع در مسیر، و تفکیک جزئیات کوچک در محیط اطراف.
• ارتباط با مغز: چشم بیونیک می‌تواند به طور مستقیم با مغز ارتباط برقرار کند، امکان فراهم کردن تجربه بصری برای فرد را بهبود می‌بخشد.
• امکانات ارتباطی: ممکن است این چشم مصنوعی دارای امکانات ارتباطی با دیگر دستگاه‌ها یا شبکه‌ها باشد.

همچنین، در مواردی چشم بیونیک می‌تواند از تکنولوژی‌های هوش مصنوعی و یادگیری عمیق بهره ببرد تا عملکرد بهبود یابد و به تطبیق با محیط اطراف بپردازد. این چشم مصنوعی یکی از تازه‌ترین پیشرفت‌ها در زمینه فناوری بهبود بینایی و افزایش کیفیت زندگی افراد با مشکلات بینایی می‌باشد.

عمل چشم‌ بیونیک چگونه انجام میشود؟

عمل چشم بیونیک (به انگلیسی: Bionic eye) یا همچنین شناخته شده به عنوان آی آر اور گی (IRIS II) ، یک روش درمانی است که از طریق استفاده از تکنولوژی برای جبران بخش یا تمامی بینایی در افرادی که بر اثر بیماری یا آسیب هایی بینایی از دست داده ‌اند، استفاده می‌شود.

برای انجام عمل چشم بیونیک، یک آرایه الکترودها درون چشم که به شبکیه متصل می‌شود ایجاد می‌شود. این آرایه الکترودها سیگنال های الکتریکی را به نورونهای بینایی در شبکیه منتقل می‌کنند. در حالت عادی، نور ورودی از شبکیه جذب می‌شود و سیگنال های الکتریکی توسط نورونها به مغز انتقال می‌یابند تا تصویر را ایجاد کنند. اما در افرادی که بینایی آن‌ها از دست رفته است، آرایه الکترودهای چشم بیونیک به جای شبکیه قرار می‌گیرد و این سیگنال های الکتریکی را مستقیما به نورونها منتقل می‌کند.

سپس تصویر به صورت الکتریکی به مغز ارسال می‌شود و در آنجا تفسیر می‌شود تا فرد بتواند تصاویر را ببیند. در دوره ی اولیه پس از عمل چشم بیونیک، بیمار باید مراحل آموزش و تطبیق را پشت سر بگذارد تا بتواند از چشم بیونیک خود به درستی استفاده کند و تصاویر را تشخیص دهد.

نحوه کارکرد چشم مصنوعی با قابلیت دیدن چگونه است؟

فناوری چشم مصنوعی شامل چندین مولفه اصلی است که با قرار گرفتن در کنار هم فرایند دیدن اتفاق می‌افتد، البته در فناوری‌های پیشنهادی که هر روز به آن‌ها افزوده می‌شود ممکن است نحوه کارکرد اندکی متفاوت تر از این سه مولفه اصلی باشد اما در کل میتوان گفت همگی از این موارد پیروی می‌کنند.

1. دوربین و پردازنده‌های خارجی: این سیستم‌ها اطلاعات بصری را از محیط دریافت می‌کنند و آن‌ها را به سیگنال‌های الکتریکی قابل پردازش تبدیل می‌کنند.

2. ایمپلنت شبکیه: که در شبکیه چشم کاشته می‌شود و شامل الکترودهایی است که سیگنال‌های الکتریکی را به عصب بینایی منتقل می‌کنند.

3. پردازش سیگنال‌ها: سیگنال‌های الکتریکی به مغز ارسال می‌شوند، جایی که آن‌ها به عنوان تصاویر قابل درک تفسیر می‌شوند.

انواع چشم مصنوعی با قابلیت دیدن

چندین نوع ایمپلنت شبکیه وجود دارد که امروزه می‌توان از آن‌ها به عنوان چشم مصنوعیی که قابلیت دیدن دارند یاد کرد، در ادامه به برخی از آن‌ها اشاره شده است:

• سیستم‌های پروتز شبکیه (مانند Argus II): این دستگاه‌ها بر روی سطح شبکیه قرار می‌گیرند و از طریق الکترودها با آن ارتباط برقرار می‌کنند.

• ایمپلنت‌های زیرشبکیه‌ای: این نوع ایمپلنت‌ها زیر لایه شبکیه کاشته می‌شوند و تعامل مستقیم‌تری با سلول‌های عصبی دارند.

• سیستم‌های شبکیه دو بعدی و سه بعدی: این سیستم‌ها تلاش دارند تصاویر را با کیفیت بیشتری به عصب‌های بینایی ارسال کنند.

چالش ها و محدودیت های چشم مصنوعی با قابلیت دیدن

فناوری و پیچیدگی‌های مهندسی

یکی از چالش‌های اصلی پیچیده بودن فرایند دیدن در چشم انسان است که شبیه سازی آن برای مهندسان به دلیل موارد زیر سخت می‌شود:

طراحی و ساخت الکترودها:

الکترودها باید بسیار کوچک و دقیق باشند تا بتوانند سیگنال‌های الکتریکی را به درستی به سلول‌های عصبی شبکیه منتقل کنند.

تولید چنین الکترودهایی نیازمند فناوری بسیار پیشرفته‌ای است و هر گونه خطا می‌تواند کارایی ایمپلنت را کاهش دهد.

پردازش سیگنال‌ها:

پردازش سیگنال‌های دریافتی از دوربین باید سریع و کارآمد باشد تا تصویر قابل استفاده‌ای برای کاربر تولید شود.

این پردازش نیازمند الگوریتم‌های پیچیده و پردازنده‌های قدرتمند است که باید به اندازه کافی کوچک باشند تا بتوانند در سیستم ایمپلنت جا بگیرند.

محدودیت در وضوح تصاویر

همانطور که گفته شد تمامی پیشرفت‌ها تا کنون به شبیه سازی دیداری به صورت جزئی تبدیل شده است و به خاطر چالش‌های زیر هنوز تکنولوژی در حدی پیشرفت نکرده است که تصویر واضح به مغز فرد نابینا برسد:

تراکم الکترودها:

تعداد الکترودهایی که می‌توانند روی یک ایمپلنت شبکیه قرار گیرند محدود است. هرچه تعداد الکترودها بیشتر باشد، وضوح تصاویر بیشتر خواهد بود، اما افزایش تعداد الکترودها به معنی پیچیدگی بیشتر در طراحی و ساخت است.

تاکنون، ایمپلنت‌ها توانسته‌اند تصاویری اولیه و غیر دقیق ارائه دهند که بیشتر به تشخیص حرکات و اجسام بزرگ کمک می‌کند و نه جزئیات دقیق.

کیفیت سیگنال:

سیگنال‌های الکتریکی تولید شده توسط الکترودها ممکن است کیفیت پایین داشته باشند و نویزهای مختلفی در آن‌ها وجود داشته باشد که این خود بر وضوح تصویر تأثیر منفی می‌گذارد.

سازگاری زیستی و ایمپلنت‌ها

یکی از چالش‌های مهم برای استفاده از چشم مصنوعی این است که پزشکان مطمئن شوند که بدن فرد نابینا با استفاده از این فناوری دچار مشکل نخواهد شد، چرا که ممکن است در مواردی اختلالات زیر در بدن فرد نابینا اتفاق بیفتد:

پاسخ ایمنی بدن:

یکی از بزرگترین چالش‌ها، جلوگیری از پس زدگی ایمپلنت توسط سیستم ایمنی بدن است.

امکان عفونت یا التهاب ناشی از ایمپلنت وجود دارد که می‌تواند کاربرد بلندمدت آن را محدود کند.

مواد و پوشش‌ها:

مواد استفاده شده در ایمپلنت‌ها باید زیست‌سازگار باشند تا از عفونت و آسیب به بافت‌های چشم جلوگیری کنند.

یافتن مواد مناسب با ویژگی‌های مکانیکی و الکتریکی مورد نیاز چالش‌برانگیز است.

مصرف انرژی و عمر باتری

نیاز به انرژی:

ایمپلنت‌های شبکیه و تجهیزات مرتبط نیاز به منبع تامین انرژی پایدار دارند. باتری‌های کوچک و قابل اعتماد برای این منظور باید توسعه یابند.

یافتن توازن بین حجم کوچک و ظرفیت بالای باتری چالش بزرگی است.

شارژ و عمر باتری:

نیاز به شارژ مکرر می‌تواند برای کاربران مشکل‌ساز باشد، به خصوص اگر این فرایند پیچیده یا زمان‌بر باشد.

طول عمر باتری‌ها باید به اندازه‌ای باشد که فرد بتواند برای مدت زمان معقولی از ایمپلنت استفاده کند بدون اینکه نیاز به تعویض مداوم باتری باشد.

هزینه و دسترسی

نه تنها در این تکنولوژی بلکه در تمامی فناوری‌هایی که پیچیدگی زیاد دارند و فعلا تعداد محدودی از آن‌ها در دسترس است هزینه تمام شده برای متقاضی بودن استفاده از تکنولوژی مورد نطر بالا خواهد بود.  به طوری که این هزینه برای بسیاری از بیماران غیرقابل تحمل است و نیاز به حمایت بیمه‌های درمانی دارد. همچنین تعداد معدودی از مراکز پزشکی قادر به انجام این ایمپلنت‌ها هستند، که اغلب در کشورهای پیشرفته قرار دارند. این مساله دسترسی بسیاری از افراد در کشورهای در حال توسعه یا مناطقی با منابع محدود را به این تکنولوژی محدود می‌کند.

کلام آخر

در این مقاله تلاش کردیم تا شما را با چشم مصنوعی با قابلیت دیدن و جزئیات مربوط به آن آشنا کنیم. امیدواریم که این مطلب برای شما مفید بوده باشد، در صورت داشتن هرگونه سوال در این زمینه در بخش نظرات برای ما بیان کنید.

پاسخ به سوالات متداول درباره چشم مصنوعی با قابلیت دیدن

چقدر زمان می‌برد تا بعد از نصب چشم بایونیک دیدگاه بازیابی شود؟

زمان بازیابی دید بسته به نوع تکنولوژی و وضعیت فردی بیمار متفاوت است، اما معمولاً چند ماه طول می‌کشد تا فرد به شرایط جدید سازگار شود و آموزش‌های لازم را دریافت کند.

 آیا چشم بایونیک کاملاً جایگزین دید طبیعی می‌شود؟

خیر، دید فراهم شده توسط چشم بایونیک هنوز به کیفیت دید طبیعی نمی‌رسد. تصاویر حاصل بیشتر شبیه سایه‌ها یا نورهای نقطه‌ای هستند، اما این تکنولوژی در حال تکامل است تا کیفیت زندگی کاربران را بهبود بخشد.

چه عوارض جانبی و خطراتی با نصب چشم بایونیک همراه است؟

عوارض جانبی ممکن شامل عفونت، پس‌زدگی دستگاه، و مشکلات فنی دستگاه می‌باشد. همچنین، ممکن است برخی افراد دچار سردرد و تغییرات احساسی شوند.

مدت زمان عمر مفید یک چشم بایونیک چقدر است؟

عمر مفید این دستگاه‌ها به نوع و مدل آن‌ها بستگی دارد، اما معمولاً چند سال است. برخی دستگاه‌ها نیاز به تعمیرات و تنظیمات دوره‌ای دارند.

آیا چشم بایونیک می‌تواند رنگ‌ها را تشخیص دهد؟

در حال حاضر بیشتر چشم‌های بایونیک فقط قادر به تشخیص نورها و سایه‌های سیاه و سفید هستند. برخی مدل‌های پیشرفته‌تر ممکن است قابلیت تشخیص رنگ‌های ساده را داشته باشند.

تصویری که توسط چشم بایونیک دیده می‌شود چگونه به نظر می‌رسد؟

تصاویر معمولاً به صورت پیکسل‌های نقطه‌ای یا تکه‌ای دیده می‌شوند و وضوح و کیفیت آن به کیفیت دستگاه و تعداد الکترودهای کاشته شده بستگی دارد.

آیا امکان ارتباط بی‌سیم بین قسمت‌های مختلف دستگاه وجود دارد؟

بله، برخی از مدل‌های پیشرفته دارای قابلیت‌های ارتباط بی‌سیم بین قسمت‌های داخلی و خارجی دستگاه هستند، که این امر نصب و استفاده از دستگاه را راحت‌تر می‌کند.

آیا نیاز به تنظیمات دوره‌ای برای دستگاه وجود دارد؟

بله، تنظیمات دوره‌ای برای بهبود عملکرد دستگاه و انطباق با نیازهای کاربر ضروری است. این تنظیمات ممکن است توسط پزشک یا تکنسین مجرب انجام شود.