Inženýři vymýšlí neinvazivní techniku ​​k úpravě zraku

Utajený šéf po krk ve výkalech: Vymýšlí kraviny, je jako nějaký inženýr, stěžovali si zaměstnanci! (Červen 2019).

Anonim

Krátkozrakost, nebo krátkozrakost, je stále rostoucí problém na celém světě. V USA a Evropě jsou nyní s touto podmínkou dvakrát více lidí, než tomu bylo před 50 lety. Ve východní Asii je 70 až 90 procent dospívajících a mladých dospělých krátkozrakých. Podle některých odhadů může do roku 2020 postihnout myopie přibližně 2, 5 miliardy lidí na celém světě.

Oční brýle a kontaktní čočky jsou jednoduchá řešení; trvalejší je refrakční chirurgie rohovky. Zatímco operace korekce zraku má poměrně vysokou úspěšnost, jedná se o invazivní proceduru, která je předmětem pooperačních komplikací a ve vzácných případech trvalá ztráta zraku. Vedle laserových operací pro korekci zraku, jako je laserová in situ keratomileuze (LASIK) a fotorefraktivní keratektomie (PRK), stále používají ablativní technologie, která může tenkou a v některých případech oslabit rohovku.

Výzkumný pracovník Columbia Engineering Sinisa Vukelic vyvinul nový neinvazivní přístup k trvale správné vizi, který ukazuje velké předpoklady v předklinických modelech. Jeho metoda využívá femtosekundový oscilátor, ultralehký laser, který dodává impulsy s velmi nízkou energií při vysoké rychlosti opakování, pro selektivní a lokální změnu biochemických a biomechanických vlastností rohovkové tkáně. Technika, která mění makroskopickou geometrii tkáně, není chirurgická a má méně nežádoucích účinků a omezení než u refrakčních operací. Například pacienti s tenkými rohovkami, suchými očima a dalšími abnormalitami nemohou podstoupit refrakční chirurgii. Studie, která by mohla vést k léčbě myopie, hyperopie, astigmatismu a nepravidelného astigmatismu, byla zveřejněna 14. května v Nature Photonics.

"Myslíme si, že naše studie je první, která používá tento laserový výstupní režim pro neinvazivní změnu zakřivení rohovky nebo léčbu dalších klinických problémů, " říká Vukelic, který je přednášejícím v oboru kinematografie. Jeho metoda používá femtosekundový oscilátor ke změně biochemických a biomechanických vlastností kolagenní tkáně bez toho, aby způsobil poškození buněk a tkáň. Technika umožňuje dostatečnou sílu k vyvolání plazmatu s nízkou hustotou v nastaveném ohnisku, ale nevede dostatek energie k poškození tkáně v oblasti léčby.

"Viděli jsme plazma s nízkým obsahem hustoty v multifotografickém zobrazování, kde byla považována za nežádoucí vedlejší účinek, " říká Vukelic. "Byli jsme schopni přeměnit tento vedlejší účinek na životaschopnou léčbu pro zvýšení mechanických vlastností kolagenních tkání."

Klíčovým prvkem přístupu Vukelic je to, že indukce plasmy s nízkou hustotou způsobuje ionizaci molekul vody uvnitř rohovky. Tato ionizace vytváří reaktivní druh kyslíku (typ nestabilní molekuly, která obsahuje kyslík a která snadno reaguje s dalšími molekulami v buňce), která naopak interaguje s kolagenovými vlákny, aby vytvořila chemické vazby nebo křížové vazby. Selektivní zavedení těchto křížových vazeb indukuje změny v mechanických vlastnostech ošetřeného rohovkového tkáně.

Když se jeho technika aplikuje na tkáň rohovky, zesítění mění vlastnosti kolagenu v ošetřených oblastech a to nakonec vede ke změnám v celkové makrostruktuře rohovky. Léčba ionizuje cílovou molekulu v rohovce, přičemž se zabrání optickému rozpadu rohovkové tkáně. Vzhledem k tomu, že proces je fotochemický, nenarušuje tkáň a indukované změny zůstávají stabilní.

"Pokud pečlivě přizpůsobíme tyto změny, můžeme upravit zakřivení rohovky a tím změnit refrakční sílu oka, " říká Vukelic. "Jedná se o zásadní odklon od hlavního proudu ultrazvukového laserového ošetření, který je v současné době aplikován jak ve výzkumu, tak v klinických podmínkách, a opírá se o optické rozložení cílových materiálů a následnou tvorbu bublinek kavitace."

"Refrakční chirurgie je již mnoho let a ačkoli je to technologie, která je vyspělá, pole již dlouho hledá životaschopnou a méně invazivní alternativu, " říká Leejee H. Suhová, profesorka oftalmologie Miranda Wong Tangová Columbia University Medical Center, který se studiem nezúčastnil. "Vukelicův příští generační model ukazuje velké sliby, což by mohlo být velkým pokrokem v léčbě mnohem větší globální populace a řešení pandemie myopie."

Vukelicova skupina v současné době staví klinický prototyp a plánuje zahájení klinických testů do konce roku. Rovněž hledá způsob, jak předpovědět chování rohovky jako funkci laserového záření, jak by se mohla rohovka deformovat, například když se ošetřila malá kružnice nebo elipsa. Pokud vědci vědí, jak se bude chovat rohovka, budou schopni přizpůsobit léčbu - mohli by skenovat pacientovu rohovku a poté použít Vukelicův algoritmus k tomu, aby změna specifická pro pacienty zlepšila jeho vizi.

"Co je zvláště vzrušující, je, že naše technika není omezena na oční média - může být použita i na jiných tkáních bohatých na kolagen, " dodává Vukelic. "Spolupracujeme také s laboratoří profesora Gerarda Ateshiana na léčbu časné osteoartrózy a předběžné výsledky jsou velmi povzbudivé. Domníváme se, že náš neinvazivní přístup má potenciál otevřít cesty k léčbě nebo opravě kolagenní tkáně bez poškození tkání. "

menu
menu