Видимо-невидимо: как технологии помогают незрячим и слабовидящим людям

К 2050 году численность слепых людей достигнет 61 млн человек, с нарушениями зрения — 474 млн, легкими нарушениями зрения — 360 млн, с пресбиопией — 866 млн., следует из исследования глобального бремени болезни Global Burden of Disease. Распространенность слепоты в мире снизилась за последние три десятилетия, но из-за роста и старения населения прогресс не поспевает за потребностями людей с нарушениями зрения. О том, какие инновации сегодня находятся на рынке или на финальной стадии разработки, — сегодняшний обзор evercare.ru.

Жизнь наощупь

Начнем с тех разработок, которые облегчают жизнь, социализацию слабовидящим людям. 

Часы Dot — первые в мире умные часы со шрифтом Брайля. Они помогают слепым получать доступ к сообщениям, твитам и даже книгам в любом месте и в любое время. Dot могут подключаться через Bluetooth к любому смартфону, а затем извлекать и переводить текст (из приложения электронной почты или обмена сообщениями) на шрифт Брайля для своего владельца.

Seeing AI — приложение, работающее в 70 странах мира и не требующее подключение к интернету. Человек открывает программу на своем телефоне, наводит камеру на нужный объект, а программа распознает его и описывает голосом. Создал этот продукт слепой программист Сакиб Шаих.

Аналогичные задачи решает приложение My Eyes, но в его основе лежит не искусственный интеллект, а человеческий. Оно представляет собой глобальное сообщество незрячих и слабовидящих людей и видящих волонтеров. Когда пользователь запрашивает помощь через My Eyes, оно отправляет уведомления нескольким волонтерам. Первый ответивший на запрос доброволец соединяется с пользователем и получает живое видеоизображение с его камеры. Где лежит лекарство? Что это за продукт на полке в магазине, какой у него срок годности? Какого цвета эти брюки? Добровольцы помогают незрями людям решать самые разные проблемы, с которыми они сталкиваются ежедневно.

Другой слепой программист — Нусрет Адигезалов — генеральный директор российской компании «Элита Групп» создал целый компьютер  ElBraille для незрячих людей, который успешно продается более чем в 20 странах мира, включая США, Великобританию и Германию. Хороший экспортный потенциал и у программного обеспечения фирмы, в которой почти половина сотрудников — незрячие. Например, программа для подготовки тактильной графики ElPicsPrint. На подходе — программа для изучения незрячими карт городов, ПО, позволяющее ориентироваться даже в не адаптированном здании при помощи смартфона.

Компания много лет трудится над созданием тактильного дисплея. Дело в том, что современный дисплей Брайля показывает одну или несколько строк текста. Адигезалов хочет сделать экран, который сможет полноценно в режиме реального времени передавать изображение.

Подмога для сетчатки

Доктор Мэтью Гриффит из Австралийского центра микроскопии и микроанализа и Школы аэрокосмической, механической и мехатронной инженерии создал электрическое устройство из разноцветных полупроводников на основе углерода, которое использует поглощенный свет для запуска нейронов, передающих сигналы от глаз в мозг, действуя как искусственная сетчатка. Решение направлено на тех, кто страдает слепотой из-за пигментного ретинита и возрастной дегенерации желтого пятна, второй из ведущих причин слепоты в мире.

Устройство доктора Гриффита может быть напечатано тем же недорогим способом, что и печать газет, с помощью высокоскоростного рулонного пресса.

Доктор Гриффит говорит:

Подобные технологии интенсивно развиваются, хотя наше устройство отличается тем, что оно сделано из углерода — того же строительного материала, что и человеческие клетки. Другие устройства, как правило, жесткие и обычно сделаны из кремния или металла, что может вызвать проблемы с интеграцией с мягким и гибким человеческим телом. Наше органическое устройство разработано с учетом этой проблемы.

После того, как устройство будет напечатано на мягких и гибких поверхностях из чернил на водной основе, содержащих факторы роста нервов, хирург установит его в сетчатку пациента. Как только соответствующие нейроны снова подключатся, сетчатка восстановит утраченную функциональность при стимуляции светом. 

Инновационная оптогенетическая терапия также работает с сетчаткой пациента и предназначена для людей с пигментным ретинитом — наследственным дегенеративным заболеванием глаз, которое резко ухудшает зрение и часто приводит к слепоте. В здоровой сетчатке фоторецепторы улавливают свет и посылают сигналы ганглиозным клеткам сетчатки, которые затем передают сигналы в мозг. При пигментном ретините данный механизм дает осечку.

Новая оптогенетическая терапия, разработанная учеными французской компанией GenSight Biologics, работает в обход поврежденных фоторецепторов, пишет Nature. С помощью вирусного агента светочувствительные белки доставляются непосредственно к ганглиозным клеткам сетчатки, что в результате позволяет им обнаруживать изображения.

Первые результаты лечения были достигнуты у мужчины 58 лет, который потерял зрение из-за болезни сорок лет назад. Оценка зрения проводилась спустя четыре месяца после терапии. В это время пациент носил специальные очки, которые фиксировали изображения вокруг человека и оптимизировали их для обнаружения светочувствительными белками.

Тесты показали, что пациент различал высококонтрастные объекты, например, предметы на столе или белые полосы на пешеходном переходе. Когда ученые анализировали активность его мозга, зрительная кора реагировала так, как если бы у пациента было нормальное зрение.

Прошло уже два года с начала терапии, и зрение пациента продолжает улучшаться на фоне ношения специальных очков. Однако без них он все еще не может видеть. 

Шлем и очки

Смарт-очки eSight — это беспроводная гарнитура для визуальной помощи людям с центральной потерей зрения. Список показаний включает более 20 заболеваний, включая дегенерацию желтого пятна, диабетическую ретинопатию и болезнь Штаргардта. При использовании гарнитуры многие достигают остроты зрения 6/6, что позволяет выполнять полный спектр повседневных дел: от учебы и работы на полную ставку до просмотра телевизора и игры в карты. 

ESight позволяет владельцу использовать естественное периферическое зрение и включает в себя запатентованный биоптический наклон, предлагающий два положения (вверх и вниз от + 35 ° до -10 °). В устройстве можно отрегулировать межзрачковое расстояние и расстояние между зрачками и экраном для идеального обзора, а также сделать поправку на то, что пользователь совмещает ношение гарнитуры с рецептурными / солнцезащитными очками.

Электронные очки оснащены камерой высокого разрешения, которая фиксирует все, на что смотрит пользователь. Клинически подтвержденные алгоритмы оптимизируют и улучшают отснятый материал и отображают его в режиме реального времени на двух независимых OLED-экранах разрешением 1280x960. На правой дужке электронных очков расположен тачпад и кнопка, с помощью которых можно увеличить/уменьшить масштаб, отрегулировать контрастность, яркость и фокус. 

Другие функции могут быть легко добавлены в будущем по мере их появления, поскольку устройство является «облачным» и легко обновляется.

Изобретение компанией Second Sight бионического глаза Argus II называют прорывом в борьбе со слепотой. Протез дарит зрение тем, кто лишился его вследствие заболеваний. Камера записывает изображения в реальном времени, которые обрабатываются и отправляются по беспроводной сети имплантату с помощью встроенного видеопроцессора. Argus II использует 60 электродов, чтобы стимулировать оставшиеся здоровые клетки сетчатки пациента и отправить визуальную информацию в зрительный нерв, таким образом восстанавливая способность различать свет, движение и формы.

В 2017 году в России прошли две операции по установке бионического глаза. Их выполнили врачи Научного центра офтальмологии РНИМУ им Н.И. Пирогова совместно с иностранными коллегами. О продолжении этой программы ничего не известно.

А в Китае студенты разработали умный шлем, который может помочь слабовидящим в их повседневной жизни. Шлем, оснащенный лазером, способен обнаруживать препятствия на расстоянии 3 метра, издавать предупреждающий звук, когда владелец подходит слишком близко к нему, а также в состоянии идентифицировать текст и описывать людей, с которыми взаимодействует пользователь. В демонстрационном видео шлем «угадывает» возраст человека, стоящего перед ним, и отмечает цвет одежды, которую он носит.

Бионический глаз

В мае этого года компания Second Sight Medical Products, Inc., ведущий разработчик имплантируемых визуальных протезов, опубликовала результаты двухлетнего исследования своего кортикального протеза Orion с участием пяти слепых добровольцев. Благодаря протезу все пятеро способны значительно лучше находить белый квадрат на темном экране компьютера, чем без его помощи. Четверо из пяти участников способны лучше определить направление движения полосы, движущейся по экрану компьютера, с включенной системой Orion.

Система протезирования зрительной коры Orion представляет собой имплантированное устройство стимуляции коры головного мозга, благодаря которому происходит преобразование изображений, снятых миниатюрной видеокамерой, установленной на очках, в серию небольших электрических импульсов. Устройство предназначено для обхода патологической или поврежденной анатомии глаза и передачи этих электрических импульсов по беспроводной сети на массив электродов, имплантированных на поверхность зрительной коры головного мозга, чтобы обеспечить восприятие световых паттернов. 

Похожий подход реализован в первом отечественном импланте для головного мозга «ELVIS».  Над системой кортикального импланта совместно работают специалисты «Фонда поддержки слепоглухих «Со-единение» и Лаборатории «Сенсор-Тех». Проект был представлен на Петербургском международном экономическом форуме в июне этого года.

«ELVIS» позволяет «подключить» камеры к мозгу и передавать изображение в него напрямую, без помощи глаз. Этот процесс обеспечивают три блока системы:

• Имплант, который устанавливается в головной мозг (в зрительную кору) и стимулирует его малыми токами. Благодаря этому человек начинает испытывать зрительные ощущения и видит вспышки света.
• Обруч с двумя камерами. Пользователь носит его на голове, и камеры считывают изображение в реальном времени, выполняя «функцию глаз».
• Микрокомпьютер анализирует изображение с камер, выделяет контуры важных объектов и передает обработанные кадры прямо на имплант в мозг. Микрокомпьютер крепится на поясе пользователя.

Сейчас компоненты системы «ELVIS» проходят испытания на грызунах. Затем технологию протестируют на обезьянах. Планируется, что в 2023 году кортикальный имплант будет установлен десяти незрячим добровольцам. С 2027 года операции станут широко доступны в России, а затем и в других странах.

В портфеле компании есть и готовые продукты для людей со слабым зрением, о некоторых из которых мы уже рассказывали. 

В дальнейшем команда проекта «ELVIS» планирует разработать импланты для лечения других патологий и заболеваний. Например, нейрочип сможет помочь пациентам, страдающим болезнью Паркинсона, заблокировать аномальные сигналы, которые исходят из определенных зон мозга, или «отключить» боль. 

Текст подготовила Екатерина Погонцева