نگاهی طبیعی از ورای یک چشم مصنوعی

صدمات ناشی از حوادث، بیماری، نابینایی مادرزادی و سرطان ، ممکن است به از دست رفتن یک یا هر دو چشم منجر شود. اما نداشتن چشم لزوما به معنای داشتن ظاهری نازیبا نیست. با پیشرفت های صورت گرفته در زمینه ساخت ایمپلنت های چشمی، در اکثر موارد به لحاظ زیبایی ظاهری نتایج بسیار مطلوبی از این جراحی ها به دست آمده است.

در دنیای باستان، به ویژه مصر، چشم نماد زندگی بود. رومی ها مجسمه های خود را با چشم هایی از جنس نقره می آراستند. اما جراحی فرانسوی به نام Ambrose Par (1590-1510)، اولین چشم مصنوعی را ساخت که کاملا در کاسه چشم قرار می گرفت. این قطعه از طلا و نقره ساخته شده بود. با ابداع شیشه های کرایولیتی (از جنس فلورید سدیم – آلومینیوم و اکسید آرسنیک)، ماده ای نسبتا سفید رنگ به دست آمد که برای پروتز چشمی مناسب به نظر می رسید. این کشف در سال 1835 به نام متخصصان آلمانی ثبت شده است. در آن زمان برای ساختن چشم مصنوعی، به انتهای یک لوله شیشه ای آنقدر حرارت داده می شد تا به شکل گوی درآید. سپس ترکیب های مختلفی از رنگ شیشه برای طبیعی تر جلوه کردن پروتز استفاده می شد. چشم پزشکان معمولا صدها نمونه از این چشم های مصنوعی را در مطب خود نگهداری می کردند. سپس با آزمون و خطا و امتحان کردن تعدادی از چشم های مصنوعی، بهترین پروتزی را که در کاسه چشم جا می افتاد انتخاب کرده و به بیمار تحویل می دادند.

تولید چشم مصنوعی تا سال های متمادی در انحصار آلمان بود. در جریان جنگ جهانی دوم و با قطع صادرات چشم مصنوعی شیشه ای از آلمان، مهندسان ارتش آمریکا به همراه چندین تیم پزشکی غیر نظامی توانستند ترکیبی جدید به وسیله ترکیب رنگدانه های روغنی و پلاستیک ایجاد کنند. از این زمان به بعد، پروتز های پلاستیکی به پروتز های شیشه ای ترجیح داده شدند.

اماآنچه که امروزه نگاهی شبه طبیعی به یک چشم مصنوعی داده است، اختراع " ایمپلنت چشمی" است. چشم های مصنوعی امروزی دارای قابلیت حرکت به اطراف هستند که جلوه ای طبیعی به آن ها داده است

برخی از موارد استفاده از چشم مصنوعی به شرح زیر هستند:

- بیماری مادرزادی به نام Microphthalmia ، در این بیماری به علتی ناشناخته، رشد چشم کامل نشده و کوچک می ماند. این چشم ها کاملا نابینا هستند و شاید در بهترین حالت دارای اندکی ادراک نور باشند.

- برخی افراد در هنگام تولد فاقد یک یا هر دو چشم هستند. این بیماری Anophthalmia نام دارد و یکی از مشکل ترین موارد کارگذاری چشم مصنوعی است.

- بیماری ارثی Retinoblastomaکه ناشی از بروز سرطان یا تومور است. احتمال از دست دادن چشم در اثر این بیماری 25 الی 50 درصد (با توجه به بروز بیماری در یک یا هر دو چشم) برآورد می شود

اجزای چشم مصنوعی

پیش از جایگذاری چشم مصنوعی، باید یک مرحله اصلی انجام شده باشد. اولین گام خارج کردن چشم بیمار یا آسیب دیده (enucleation) توسط جراح متخصص است. اما آنچه که در این مرحله بسیار حیاتی است، حفظ عضلات متصل به صلبیه (سفیده چشم) است. کارگذاری چشم مصنوعی بلافاصله پس از جراحی تخلیه چشم انجام می گیرد. سپس جراح عصب بینایی را قطع می کند. هسته اصلی پروتز چشمی، "ایمپلنت چشمی" است. این ایمپلنت در کره چشم قرار می گیرد تا حجم چشم حفظ شود. نقش دیگر ایمپلنت، حفظ حرکات طبیعی چشم است. امروزه ایمپلنت های چشمی از مواد Porous (خلل و فرج دار) ساخته می شوند. در نتیجه، رگ های خونی می توانند در منافذ ایمپلنت رشد کنند. این ماده از جنس Porous Polyethylene است که به صورت synthethic (کارخانه ای ) تهیه می شود. از آنجا که ساختار مواد Porous همانند مرجان یا بافت استخوان اسفنجی است، امکان ادغام ایمپلنت با سلول های بدن فراهم می شود. از مزایای این ادغام می توان به موارد زیر اشاره کرد:

. - کاهش احتمال پس زنی ایمپلنت توسط سیستم ایمنی

- حفظ پاکیزگی ایمپلنت به صورت بخشی از نظام طبیعی بدن.

عصب بینایی در پشت ایمپلنت قطع می شود. از بین 6 عضله حرکتی چشم، چهار عضله به ایمپلنت متصل می شوند. به این ترتیب حرکات چشم تا حد بسیار زیادی به طور طبیعی جلوه خواهد کرد. سپس بافت ملتحمه (غشاء مخاطی درون کره چشم و پلک ها) بر روی ایمپلنت کشیده می شود. درانتها یک conformer (دیسک پلاستیکی یا سیلیکونی) در جلوی چشم قرار می گیرد که پس از بهبودی کامل محل جراحی، این قطعه با پروتز جایگزین می شود.

در فضای باقیمانده، خارجی ترین قطعه یعنی "پروتز چشم مصنوعی" جای می گیرد. این قطعه به صورت سفارشی و بر اساس مشخصات فردی (شامل رنگ چشم) ساخته شده و تنها بخش removable (برداشته شدنی) است. زمان کارگذاری پروتز تا هنگام بهبودی کامل کره چشم پس از جراحی و برداستن conformer به تعویق می افتد.

مراحل ساخت پروتز چشمی

همان طور که پیش تر اشاره شد، پروتز چشمی در واقع خارجی ترین بخش یک چشم مصنوعی است. این قطعه به صورت دست ساز تهیه می شود و پس از بهبودی کامل چشم (حداقل 6 هفته پس از جراحی) در جای خود قرار می گیرد. بلافاصله پس از جراحی، به جای پروتز یک کانفورمر (وسیله لنز مانند و شفاف) در بخش جلویی ایمپلنت قرار می گیرد تا با نگه داشتن پلک ها در جای خود، به شکل گیری کاسه چشم در حین بهبودی کمک کند. در واقع کانفورمر یک پوسته محدب است که از خلال آن می توان ملتحمه را مشاهده کرد. پس از بهبودی کامل چشم، کار ساخت پروتز آغاز می شود. برای این کار، از کاسه چشم و فضای محصور بین پلک ها و ملتحمه قالب گیری می شود. این مرحله ممکن است چندین بار تکرار شود. جنس ماده استفاده شده برای قالب گیری مشابه موادی است که برای قالب گیری از دندان ها به کار می روند. از این قالب، نمونه مومی اولیه به دست می آید. نمونه مومی در کاسه چشم قرار می گیرد تا از نظر ضخامت و جایگیری امتحان شود. ضخامت پروتز، اصلی ترین عامل در تعیین نحوه قرارگیری پلک ها است. چرا که اگر ضخامت بیشتر از حد لازم باشد، چشم ها بیش از اندازه باز می مانند. پس از دستیابی به شکل دلخواه، محل مردمک چشم با الگوگیری از چشم سالم تعیین می شود. سپس پروتز نهایی از مواد مطلوب ساخته می شود. رنگ چشم مصنوعی نیز با الگوگیری از چشم سالم تعیین شده و نقاشی می شود. عنبیه و صلبیه به دقت و با دست نقاشی می شوند. رگ های خونی و شیارهایی نیز برای طبیعی تر جلوه کردن نمونه نهایی به صورت دستی نقاشی میشوند.پس از اینکه عنبیه نقاشی شد، توسط دستگاه تراش، خطوطی روی آن ایجاد می شود. قطر عنبیه دقیقا مطابق با چشم سالم طراحی می شود. این قطر معمولا در رنج 10 تا 13 میلی متر قرار دارد. برای از بین بردن هرگونه ناصافی، سطح پروتز پولیش می شود. در آخرین مرحله، سطح پروتز با یک لایه محافظ پوشش داده می شود. پاکیزگی پروتز باید به طور منظم انجام گیرد و حداقل یک بار در سال به صورت حرفه ای پولیش شود

اکثر مردم در عرض چند ساعت به استفاده از چشم مصنوعی عادت می کنند، به طوری که بعد از چند روز حضور فیزیکی آن را احساس نمی کنند. عمر متوسط یک چشم مصنوعی از جنس پلاستیک در حدود 10 سال است. اما در کودکان به علت تغییرات سریع در حین فرآیند رشد، طول عمر پروتز کوتاه تر است. به طور کلی هر فرد به چهار الی پنج پروتز در دوره کودکی تا بزرگسالی نیاز دارد.

مواد اولیه

اصلی ترین ماده به کار رفته در ساخت چشم مصنوعی، پلاستیک است. برای قالب گیری نیز از موم یا گچ استفاده می شود. در طی فرایند قالب گیری از پودری سفید رنگ از جنس آلگینات استفاده می شود. برای رنگ آمیزی از طیف های مختلف رنگ استفاده می شود

نگهداری از پروتز چشمی

چشم مصنوعی را هرگز نباید با الکل یا حلال های دیگر تمیز کرد . این کار باعث از بین رفتن پروتز خواهد شد. در صورت برداشتن پروتز، باید آن را فقط درون آب یا محلول نمک یا محلول لنز تماسی قرار داد . این امر مانع از خشک شدن رسوبات بر روی سطح پروتز می شود. برای شستشو باید از مواد شوینده دارای PH خنثی استفاده کرد. برای خشک کردن پروتز باید از دستمال پنبه ای و نرم استفاده شود تا در سطح پروتز خراشیدگی ایجاد نشود.

نگاهی به آینده

با پیشرفت روزافزون علوم کامپیوتر، الکترونیک، و تکنولوژی مهندسی پزشکی، ممکن است به زودی چشم های مصنوعی ساخته شوند که حس بینایی را نیز فراهم کنند. این رویا با ساخت میکروالکترودها و تکنیک های پیچیده تشخیص تصاویر تا حدودی محقق شده است. محققان در حال ساخت اولین نمونه های شبکیه مصنوعی (artificial retina) هستند. عملکرد شبکیه مصنوعی بر اساس تکنولوژی بایوچیپ است. بیوچیپ ها به سلول های گانگلیون(جمع آوری کنندگان اطلاعات دریافتی چشم) متصل می شوند. در سطح شبکیه ای این بیوچبپ ها، یک آرایه اکترودی و در سطح مردمکی آن ها یک سنسور قرار می گیرد. سنسور در قبال مقدار دوز لیزر دریافتی از عینک فرد دارنده چشم مصنوعی ، پاسخی را به آرایه الکترودی ارسال می کند. امید است که در آینده نزدیک، از دست دادن چشم تا حدود زیادی قابل جبران بوده و تاثیر کمتری بر زندگی افراد ایجاد کند.

ساخت چشم مصنوعی در مهندسی پزشکی

گروهی از محققان مهندسی پزشکی biomedical engineering دانشگاه «موناش» در کلیتون استرالیا، توانسته‌اند تکنولوژی جدیدی برای بازگرداندن بینایی افراد بسازند. با استفاده از این تکنولوژی جدید که طبق گفته‌ی محققان، به طور کلی سیستم بینایی را دور می‌زند، تا حدودی می توان بینایی افراد را به آنها بازگرداند.

در این تکنولوژی جدید مهندسی پزشکی تصاویر ضبط شده را به صورت ساده شده و در ۵۰۰پیکسل به افراد نابینا نشان می‌دهند.

این تکنولوژی جدید، با استفاده از یک دوربین دیجیتال که به عینکی متصل شده است کار می‌کند این دوربین تصاویر را به ریزپردازنده‌ای می‌فرستد و این تصاویر پس از پردازش تصویر، به مغز فرستاده می‌شوند.

البته فرستادن داده به مغز به همین سادگی‌ها هم نیست. این تیم تحقیقاتی ۱۱بخش مختلف مغز را به دوربین متصل کرده‌ است و این ۱۱بخش هر کدام از ۴۳الکترود تشکیل شده‌اند این محققان می‌خواهند محدوده‌ی دید ۵۰۰پیکسلی را برای افراد نابینا بسازند.

این تکنولوژی جدید می‌تواند حتی به افرادی که چشم ندارند، توانایی دیدن اهدا کند. «آرتور لاوری» از محققان دانشگاه کلیتون است و روی این ایده‌ی جدید کار می‌کند. او می‌گوید:‌ “اصلا لازم نیست حتی حدقه‌ی چشم داشته باشید.“

پردازنده‌ی همراه دوربین باید توسط کاربر حمل شود. این پردازنده می‌تواند قسمت‌های مهم تصاویر ضبط شده را ببیند و آن‌ها را در ۵۰۰پیکسلی که افراد خواهند دید نمایش دهد. لاوری درباره‌ی پردازنده می‌گوید: “این پردازنده مثل یک کارتونیست می‌ماند؛ یعنی باید یک موقعیت پیچیده را با کمترین میزان اطلاعات نشان دهد.” او می‌گوید که مثلا می‌توان یک چهره‌ی انسان را با ده نقطه به تصویر کشید.

ساخت چشم مصنوعی در مهندسی پزشکی biomedical engineering شاید ابتدایی و محدود به نظر برسد، اما برای کسانی که توانایی دیدن‌شان را از دست داده‌اند می‌تواند بسیار مهم باشد.

اخیرا نیز زنی در ایالت کلرادوی امریکا، چشمی الکترونیکی دریافت کرده و توانسته است تا بینایی‌اش را دوباره به دست بیاورد.این زن با استفاده از چشم الکترونیکی پیوند زده شده، می‌تواند اجسام و شکل‌های مختلف را از یکدیگر تشخیص داد.

«جیمی کارلی» ۱۵سال پیش و به دلیل بیماری رتینیت پیگمانتر (Retinitis pigmentosa)، بینایی‌اش را از دست داده بود. این بیماری، سلول‌های شبکیه‌ی چشم را به تدریج نابود می‌کند و چشم را از کار می‌اندازد.

جراحان بیمارستان دانشگاه کلرادو، طی یک عمل ۵ساعته، چشمی الکترونیکی به کارلی پیوند زدند. این چشم مصنوعی میکروتراشه‌ای دارد که به یک دوربین کوچک متصل است. تصاویری که این دوربین می‌گیرد، به میکروتراشه فرستاده می‌شود. این تراشه هم سپس اعصاب بینایی را تحریک می‌کند و اطلاعات تصاویر را پس از پردازش تصویر به مغز می‌فرستد.

البته کارلی نمی‌تواند مثل یک فرد معمولی با چشم الکترونیکی‌ اش نگاه کند. دکتر «نارش ماندوا» که جراحی را انجام داده می‌گوید: “نکته‌ی مهم این است که این چشم مصنوعی کار می‌کند. این چشم به کارلی کمک می‌کند تا در خانه‌اش حرکت کند، به خرید برود و اشکال را تشخیص دهد.با این اوصاف، تا دیدن چشم «آدام جنسن» در Deus Ex فاصله‌ی زیادی داریم.