Бионическое зрение: путь к суперчеловеку

Ученые научились заменять многие утраченные человеческие органы и конечности искусственными, почти как живыми – бионическими. Есть бионические протезы рук и ног, бионические уши, сердца и даже глаза. Однако если первые уже вышли в массовое производство, то установка «электронного» глаза – пока уникальная операция. В России первые две проведены в 2017 году, до конца года запланированы еще три. Пока все они – инициатива благотворительных фондов. Эксперты полагают, что дальнейшее развитие микроэлектроники и аккумуляция успешного опыта позволят сделать их массовыми в перспективе 10 лет.

Глаз да глаз
Попытки заменить неработающую сетчатку электронным имплантом предпринимаются с 1970-х годов, к испытаниям на мышах приступили в самом начале 2000-х. Только недавно технологии позволили прооперировать человека. Одна из самых успешных разработок в этой области – бионический глаз Argus американской компании Second Sight. Первый «глаз» они выпустили в 1990 году, а начали вживлять имплант человеку в 2002-2006 годах. С тех пор устройство эволюционировало – число светочувствительных электродов возросло с 16 до 60. «Вторая» версия Argus прошла клинические испытания в США в 2007 году, в Европе в 2012-м, в России начала применяться год назад. В портфолио калифорнийцев наибольшее число операций по возвращению зрения с помощью имплантов – более 260 по всему миру.
В России проект стартовал после того, как представители Фонда поддержки слепоглухонемых «Со-единение» побывали на конференции по вопросам бионического зрения в Америке. По приглашению благотворительной организации разработчики Second Sight посетили Москву и приступили к обсуждению вопросов клинической базы, подбора пациентов, источников финансирования. Нагрузку разделили два фонда – «Со-единение» и «Искусство, наука и спорт» Алишера Усманова, который уделяет большое внимание инклюзивным программам. Финансовые инвестиции были сделаны фондом «Искусство, наука и спорт».
В качестве клинической базы был выбран научно-клинический центр отоларингологии ФМБА в Москве. Летом 2017 года прошла первая операция, а в декабре 2017 года – вторая. Имплант сетчатки был установлен 58‑летнему Григорию Ульянову и 56‑летней Антонине Захарченко.
Как рассказывает Денис Кулешов, директор Лаборатории «Сенсор-тех», осуществлявшей техническую поддержку проекта, бионический глаз состоит из нескольких частей: очков с видеокамерой, внешнего процессора и собственно импланта. Видеокамера снимает все происходящее вокруг. Изображение обрабатывается миникомпьютером, который связан с очками проводом и может помещаться в карман, так как по размеру чуть превосходит смартфон. Особые интеллектуальные функции позволяют повышать контраст изображения, его яркость и делать некоторые объекты более заметными. Сигнал конвертируется в 60‑пиксельное изображение и передается обратно на очки, а далее – через мини-антенну уже беспроводным способом на пластину, которая вшита в сетчатку. Она размером с ноготь мизинца и имеет 60 электродов. Каждый из них стимулирует сетчатку пять раз в секунду: нервные окончания продолжают работать несмотря на утрату фоторецепторов. Благодаря этому человек может видеть черно-белую картинку с очень невысоким разрешением – контуры предметов, их движение и свет.
10 млн рублей за возможность увидеть свет
Пока это дорогостоящие и сложные операции, имеющие много ограничений. Скептицизм вызывают два аспекта: дороговизна решения и качество возвращаемого зрения. Современные импланты позволяют пациенту видеть на уровне примерно 5% идеального зрения.
«Это не привычное нам, а иное зрение. Преимущество нашего организма в том, что он приспосабливается даже малейшую возможность использовать по максимуму, – подчеркивает Денис Кулешов. – После длительных тренировок люди в привычной им обстановке могут перемещаться, видеть бордюры, ограды, двери, дома, даже найти пульт от телевизора. Есть свидетельства о возвращении способности распознавать очень крупный шрифт».
«Внедрение и развитие в России системы ретинальных имплантов сетчатки – важная часть социализации незрячих людей. Бионический глаз не дает полноцветное зрение, но для человека, который полностью утратил зрение, это существенный прогресс с точки зрения его социализации и возвращения к активной жизни. Отрадно, что этот научно-технологический прорыв приближает нас к тому периоду, когда подобные операции будут включены в перечень бесплатной высокотехнологичной помощи и будут доступны всем, кому это действительно необходимо», – подчеркивает PR-директор Фонда Алишера Усманова «Искусство, наука и спорт» Екатерина Ермоленко.
Важно, что имплант будет «работать» только у пациента, который ранее видел: тот сможет интерпретировать картинку и понять, что именно видит. Из-за этих особенностей операции показаны пациентам только с определенными заболеваниями. Например, с пигментным ретинитом – наследственной болезнью, при которой фоторецепторы на сетчатке постепенно утрачивают способность отражать свет. Такой диагноз (на конец прошлого года он был у 50 тысяч россиян, а всего в мире у 1,5 млн человек) приводит сначала к сужению поля зрения, а после 40 лет – к тотальной слепоте. Стоимость бионического зрения сегодня – около 10 млн рублей. Она определяется ценой импланта (около $150 тыс.) и стоимостью подготовки пациента, операции и реабилитации.
«Высокая стоимость определяется тем, что компании вкладывают десятки миллионов долларов в саму разработку, и им нужны немалые средства, чтобы остаться на плаву и продолжать работу в этом направлении, так что цена таких устройством не может быть низкой, она должна покрывать инвестиции в высокотехнологичные разработки. Еще один фактор, который имеет значение для всех медицинских кейсов, – это количество операций в год. Чем больше продаж, тем быстрее стоимость дрейфует вниз. В Америке стоимость операции – $145 тысяч, которые официально компенсируют страховые компании. В нашем случае это около 9-10 млн рублей, которые выделяют благотворительные организации, – говорит Денис Кулешов. – Поскольку государство заявило о поддержке высокотехнологичных способов оказания медпомощи, мы ожидаем, что по мере роста числа операций в год будет снижаться их стоимость».
В благотворительных организациях ожидают, что в перспективе 2-3 лет к проектам по бионическому зрению подключится Минздрав, а сами операции попадут в систему ОМС. После этого число россиян, получающих бионическое зрение, может возрасти до 20-30 в год. Это минимум, необходимый для усовершенствования технологии, накопления опыта, подготовки хирургов.
По словам Дениса Кулешова, до конца 2018 года планируется еще три операции с системой Argus, пациенты уже отобраны. Кроме того, будет продолжено сотрудничество с американскими разработчиками в области VR-реабилитации людей с глазными имплантами и реабилитации с использованием интерфейса «мозг-компьютер». Также в 2019 году намечен старт совместной работы с немецким производителем имплантов Retina Implant, который не использует внешнюю камеру – электроды, воспринимающие сигнал, находятся внутри глаза.
На пути к суперчеловеку
В Лаборатории «Сенсор-Тех» признают, что пытались и пытаются собрать российскую команду, которая могла вступить в технологическую гонку по бионическому зрению. Однако смотрят шире – на разработку и кортикальных имплантов, которые вживляются прямо в кору головного мозга, что позволяет миновать работу со зрительным нервом, а воздействовать сразу на область, которая отвечает за распознавание образов. Денис Кулешов признался, что уже существует негласный консорциум, рабочая группа, которая занята технологией; они готовят тесты на животных и клинические испытания.
«Речь идет о проекте с циклом 7-10 лет. Он будет развиваться не так стремительно, как адаптация существующих технологий. В отличие от ретинальных имплантов, где лидеры индустрии, которые имеют задел на 10-15 лет, определены, в сфере кортикальных имплантов все исследования находятся на ранней стадии. Это шанс российских специалистов побороться за место на рынке высокотехнологичных медицинских устройств», – подчеркивает Денис Кулешов.
Сегодня над решением проблемы слепоты работают несколько команд разработчиков в США, Австралии, Германии и других стран. Стартапы пробуют печатать импланты и «глаза» целиком на 3D-принтере, что сокращает время изготовления до 1-4 часов, и говорят о том, что в перспективе смогут не только возвращать зрение слепым, но и превращать обычных людей в суперменов. Рынок для таких устройств растет.
Автор: Анна Орешкина
Источник
Автор: rina