Глаукома завтра


В ближайшем будущем функциональность дренажных устройств, снижающих внутриглазное давление , может быть значительно расширена благодаря работе доктора Ли и его команды, которые начали использовать магнитные технологии для предотвращения засорения этих устройств и регулировки сопротивления потока.

Одним из наиболее эффективных средств лечения глаукомы является использование дренажных устройств, которые помогают снизить внутриглазное давление. Хотя устройства имеют тенденцию к засорению, исследователи, похоже, нашли способ решить эту проблему путем использования новых магнитных технологий.

Подсчитано, что от глаукомы страдают до 3 миллионов американцев и 60 миллионов человек по всему миру, хотя половина из них, возможно, еще не знают о своем состоянии. Всемирная организация здравоохранения перечисляет глаукому как вторую ведущую причину слепоты во всем мире, и примерно 120 000 американцев уже потеряли из-за этого зрение.

Механика глаукомы

«Глаукома - это заболевание глаз, которое характеризуется повышением внутриглазного давления», - говорит д-р Хьюон «Хью» Ли, доцент Школы биомедицинской инженерии Университета Пердью и исследователь в Центре нанотехнологий им. Бирка. «Внутриглазное давление - это давление внутри глаза, и слишком много может повредить зрительный нерв и в конечном итоге вызвать слепоту».

Внутриглазное давление, характеризующая глаукому, возникает, когда в глазу слишком много жидкости. Обычно эта жидкость (так называемый «водный юмор») течет через глаз и вытекает из трабекулярной сети, ткани, найденной там, где встречаются радужная оболочка и роговица. Однако, если вырабатывается слишком много этой жидкости или она не вытекает должным образом из глаза, давление повышается и может произойти повреждение зрительного нерва. Зрительный нерв передает изображения от глаза к мозгу. Глаукома может вызвать слепые пятна в периферическом или центральном зрении.На более продвинутых стадиях может появиться «туннельное зрение». Без лечения глаукома часто приводит к слепоте, в то время как целых 15% людей, которые лечат свое заболевание, все еще теряют зрение, по крайней мере, на один глаз в течение многих лет.

Факторы риска глаукомы включают возраст (возраст более 60 лет) и генетику (семейная история болезни), но, похоже, это также негативно влияет на афроамериканцев, азиатов и латиноамериканцев. Определенные физические состояния, такие как диабет, болезни сердца, высокое кровяное давление и серповидно-клеточная анемия, также, по-видимому, увеличивают вероятность развития глаукомы, как и длительное использование кортикостероидных препаратов (особенно глазных капель).

Внутриглазное давление -снижающие процедуры

Эффекты глаукомы не могут быть обращены вспять, поэтому потеря зрения из-за болезни теряется навсегда. Также нет лекарства от этого. К счастью, существуют методы лечения, которые помогают смягчить последствия глаукомы. К ним относятся глазные капли и пероральные процедуры, помогающие снизить внутриглазное давление, а также различные хирургические процедуры, направленные на снижение этого давления. Хирургические варианты включают лазерную трабекулопластику (проводится в кабинете офтальмолога, когда врач использует лазер, чтобы прочистить трабекулярную сеть); фильтрующая хирургия (которая удаляет часть трабекулярной сети); и операция МИГС (минимально инвазивная хирургическая процедура, выполненная специально для снижения давления в глазу). Еще одним хирургическим вариантом лечения глаукомы, который становится все более популярным, является введение дренажных трубок в глаза.

«Если он обнаружен достаточно рано, существуют некоторые фармакологические методы лечения глаукомы, которые потенциально могут некоторое время снижать давление, - говорит доктор Ли, - но есть некоторые пациенты, которые больше не реагируют на лекарства. или этим людям требуется хирургическое вмешательство, и в последние годы дренажное устройство было одним из наиболее популярных вариантов для тех, кто не отвечает на фармацевтические вопросы ».

Дренажные устройства, имплантированные хирургическим путем в глаза пациентам с глаукомой, чтобы помочь дренировать водянистый юмор, очень и очень малы. «Сама трубка крошечная, - говорит доктор Ли, - диаметром всего около 200 микрон и длиной всего несколько миллиметров. Тем не менее, он достаточно большой, чтобы его можно было увидеть невооруженным глазом ».

Маленькие или нет, после имплантации эти дренажные устройства обычно оказываются полезными для снижения внутриглазного давления у пациентов с глаукомой. Единственная проблема заключается в том, что со временем эффективность этих устройств может колебаться, как объясняет доктор Ли.

Проблемы с дренажными устройствами

«Опять же, при глаукоме происходит то, что естественный дренажный путь для жидкости в вашем глазу каким-то образом блокируется, и эти дренажные устройства в итоге обеспечивают новый путь для выхода жидкости», - говорит он. «Проблема в том, что после того, как мы проложили новый путь или канал для вытекания жидкости, он должен оставаться открытым; но с этими обычными устройствами для дренажа глаукомы это не всегда происходит ».

Зачастую накопление белковой пленки (иногда называемой «микробным илом») в этих дренажных устройствах может препятствовать протеканию водянистой влаги через них и из глаз, делая устройства практически бесполезными и требуя их замены. Фактически, в течение 5 лет после имплантации по этой причине необходимо заменить до трети традиционных дренажных устройств.

«Проблема в том, что надежность этих дренажных устройств не всегда идеальна, - говорит д-р Ли, - что требует, чтобы пациенты подвергались ревизионной хирургии для удаления и замены вышедших из строя устройств. Очевидно, что если у вас есть критическое заболевание, такое как глаукома, когда увеличенный период внутриглазного давления может повредить ваше зрение, жизненно важно, чтобы устройство, которое вы используете для лечения заболевания, сохраняло свою функциональность ».

Новая технология предотвращения засорения дренажных устройств

К счастью, функциональность таких устройств может быть значительно расширена в ближайшем будущем из-за работы доктора Ли и его команды, которые начали использовать магнитные технологии для предотвращения засорения этих дренажных устройств глаукомы.

«Из-за этой проблемы окклюзии или проблемы закупорки в трубке мы изготовили эти микромасштабные устройства и интегрировали их в просвет труб», - говорит доктор Ли. «Микромасштабные устройства вибрируют по требованию, что позволяет нам удалять белковую пленку, которая осаждается в устройстве, когда жидкость проходит через трубку и выходит из глаза. Это позволяет нам периодически «чистить трубу», если хотите, чтобы на ней не было никаких препятствий ».

Отсутствие дренажного устройства без «каких-либо препятствий» означает, что его никогда не потребуется заменять, что избавит пациентов от проблем и рисков, связанных с дополнительными операциями. Это также помогает пациентам найти долгосрочное решение долгосрочной проблемы глаукомы.

«У нас есть опыт в создании этих микромасштабных приводов, что в основном означает какой-то механизм перемещения», - говорит доктор Ли. «Они питаются от внешних магнитов, поэтому, когда мы применяем магнитное поле, мы можем заставить их вибрировать с определенной амплитудой, в определенном диапазоне движения или с определенной скоростью».

Как полагает доктор Ли, это означало бы, что в ближайшем будущем пациенты с глаукомой с дренажными устройствами могут продолжать использовать эти устройства вечно, не нуждаясь в их ремонте или замене, основываясь только на каком-то сеансе чистки с использованием ручного магнита. «У нас был бы внешний электромагнит, - говорит он, - и тогда мы могли бы приложить определенное количество магнитной силы и частоты, чтобы иметь возможность вибрировать исполнительные механизмы и чистить устройства, как мы хотим».

Хотя доктор Ли уверен в эффективности своих приводов, он не разработал протокол для оптимизации их использования. «Мы еще не определили оптимальную частоту для использования на дренажном устройстве. Учитывая, что белковой пленке требуется некоторое время для ее окклюзии, мы еще не определили, как часто ее нужно чистить », - объясняет он. «Мы предполагаем, что это может работать лучше всего, используя подход, подобный тому, который использует стоматолог, возможно, посещение каждые 6 месяцев для профилактического удаления этих отложений пленки».

Однако это не единственный метод, который д-р Ли работает. «Мы также можем создавать домашние устройства. Может быть, это то, что нужно делать каждые несколько дней дома, в течение 20 минут или около того. У нас были очень хорошие результаты в исследовании, когда мы использовали привод только в течение 5 минут, поэтому, возможно, он будет работать лучше, если вы будете чистить зубы перед сном каждый день ».

Регулировка сопротивления потока

Обнадеживающие результаты исследования д-ра Ли были опубликованы в выпуске « Микросистемы и нанотехнологии» за ноябрь 2018 года, но способность его приводов поддерживать чистоту и функциональность традиционных дренажных устройств при глаукоме - не единственные захватывающие новости. Кроме того, исследование показало, что эти новые магнитно-управляемые приводы могут регулировать «сопротивление потока», чтобы контролировать количество жидкости, протекающей через дренажные трубки.

«Сопротивление потока можно охарактеризовать количеством препятствий в трубе», - объясняет доктор Ли. «Мы можем варьировать величину сопротивления, отклоняя поток или вызывая большее сопротивление жидкости. Это постоянная работа, но мы можем фактически заставить исполнительные механизмы встать, чтобы заставить жидкость замедляться, или мы можем удалить все препятствия и оставить свободный путь для жидкости ».

Несмотря на то, что технология сама по себе впечатляет, эта способность регулировать сопротивление кровотока в традиционных дренажных устройствах глаукомы также означает, что будущие офтальмологи смогут проводить лечение на индивидуальной основе.

«Устройство, которое мы представляем, на самом деле способно быть приспособленным для разных пациентов, - говорит доктор Ли, - поэтому у нас будет множество приводов, которые можно настроить на разные сигналы. Это способ персонализировать лечение, потому что у всех разный уровень давления в глазу. Для пациентов с высоким внутриглазным давлением и более экстремальными случаями вы хотите иметь возможность действительно позволять дренажу течь очень, очень быстро, но если у кого-то низкое давление, то вы можете контролировать, сколько жидкости выходит наружу ».

Что дальше

До сих пор захватывающие результаты исследования были сделаны только на настольном компьютере, демонстрируя доказательство концепции, но после патентования технологии доктор Ли и его команда начинают оценку in vivo на крысах и мышах. Хотя доктор Ли пока еще не готов проверить свою гипотезу на людях, он с нетерпением ожидает этого.

«Нам нужно дополнительное финансирование для продолжения этой работы, которая, по нашему мнению, обещает многообещающие результаты и может быть когда-нибудь переведена в клиники», - заключает доктор Ли. «Но чтобы вывести на рынок биомедицинские устройства и особенно передовые биомедицинские устройства, требуется некоторое время и усилия. Мы работаем над проверкой нашего подхода и надеемся вскоре продолжить эту работу и донести ее до пациентов ».

https://medium.com/eyecare-tomorrow/glaucoma-tomorrow-1dd3d019cee9


Comments 1