Podcast o Technologie biomedyczne dla wzroku i słuchu

Přepis

Vojtěch: Wyobraźcie sobie, że siedzicie u okulisty. Urządzenie powoli zbliża się do waszego oka, a wy wstrzymujecie oddech. A potem... puf! Ostry strumień powietrza uderza prosto w gałkę oczną, a wy, przestraszeni, prawie spadacie z krzesła. Zdarzyło wam się to kiedyś?

Barbora: Myślę, że prawie każdemu. I właśnie od tego doświadczenia dziś zaczniemy. Słuchacie Studyfi Podcast. Ten „powietrzny atak” to w rzeczywistości sprytna metoda mierzenia ciśnienia wewnątrzgałkowego.

Vojtěch: Czyli to powietrze naprawdę coś mi mierzyło? To nie jest tylko jakiś test na refleks?

Barbora: Nie. Nazywa się to tonometria bezkontaktowa. Impuls powietrza na chwilę spłaszcza waszą rogówkę. No a urządzenie mierzy, jak szybko to powietrze odbija się z powrotem. Im wyższe jest wasze ciśnienie wewnątrzgałkowe, tym mniej rogówka się spłaszcza i tym samym zmienia się czas powrotu.

Vojtěch: To genialne. Zakładam, że największą zaletą jest to, że nic was nie dotyka. Czyli żadnych kropli znieczulających, żadnego ryzyka infekcji.

Barbora: Dokładnie tak. Jest to szybkie i łatwe, idealne do badań przesiewowych. Ale ma też swoje wady – poza tym przestraszeniem, pomiar może być niedokładny u osób z bliznami na rogówce lub wysokim astygmatyzmem.

Vojtěch: Dobrze, więc co jeśli potrzebujemy być super precyzyjni? Wtedy chyba nie unikniemy dotyku, prawda?

Barbora: Dokładnie. Tutaj wkracza na scenę na przykład tonometr aplanacyjny, często znany jako TonoPen. To przenośne urządzenie, które wygląda trochę jak cyfrowy termometr.

Vojtěch: A jak to działa?

Barbora: Po znieczuleniu rogówki kroplami, lekarz delikatnie dotyka jej środka. W środku znajduje się malutki ruchomy tłoczek, który wykonuje serię od czterech do dziesięciu szybkich pomiarów i z nich wylicza średnią. Jest świetny również dla nieregularnych rogówek, na przykład po operacji laserowej.

Vojtěch: A co jest taką technologiczną czołówką w tej dziedzinie?

Barbora: To byłby dynamiczny tonometr konturowy Pascala. Jest on specjalnie przeznaczony do diagnostyki jaskry. Używa czułego czujnika piezoelektrycznego, a co najważniejsze – jego pomiar jest niezależny od grubości i właściwości rogówki, co jest ogromną zaletą.

Vojtěch: Czyli daje niezafałszowane dane. Jak przebiega pomiar nim?

Barbora: Podobnie. Po znieczuleniu czujnik przykłada się na środek rogówki na pięć do siedmiu sekund. Urządzenie wykonuje setki pomiarów i na wyświetlaczu pokazuje nie tylko wartość ciśnienia, ale także tak zwaną amplitudę tętna ocznego i indeks jakości pomiaru od jednego do pięciu.

Vojtěch: Czyli teraz już wiemy, jak działa soczewka i jak skupia się światło. Ale co jeśli chcemy zajrzeć... jeszcze głębiej? Bezpośrednio do wnętrza oka?

Barbora: Dokładnie tak, Vojtěchu. To jest absolutnie kluczowy krok. Mówimy o diagnostyce dna oka. A to jest, jakbyśmy otworzyli drzwi do absolutnie fascynującego świata.

Vojtěch: Dno oka. To brzmi trochę tajemniczo. Co dokładnie mamy sobie pod tym wyobrazić?

Barbora: Nie jest to tak tajemnicze, jak brzmi. Wyobraź sobie tylną ścianę oka. To jest dno oka. I jest to jedyne miejsce w całym ciele, gdzie możemy bezpośrednio, bez żadnej interwencji, obserwować naczynia krwionośne i nerwy w ich naturalnym stanie.

Vojtěch: Wow, czyli to takie okienko do naszego układu naczyniowego?

Barbora: Dokładnie! Obserwujemy tam trzy główne rzeczy. Po pierwsze siatkówkę, czyli tę warstwę komórek wrażliwych na światło. Po drugie nerw wzrokowy, taki „kabel danych” do mózgu. A po trzecie właśnie te naczynia krwionośne, które odżywiają siatkówkę.

Vojtěch: A dlaczego to takie ważne? Co nam to powie?

Barbora: Absolutnie wszystko. Możemy wykryć nie tylko choroby oczu, takie jak jaskra czy zwyrodnienie siatkówki, ale także ogólne problemy. Na przykład cukrzycę lub wysokie ciśnienie krwi. One bowiem bardzo wcześnie objawiają się na tych małych naczyniach krwionośnych.

Vojtěch: Dobrze, to ma sens. Więc jak lekarze tam zaglądają? Mają do tego jakiś specjalny teleskop?

Barbora: Prawie. To najbardziej podstawowe i najstarsze narzędzie nazywa się oftalmoskop. To w zasadzie takie małe urządzenie ze światełkiem i układem soczewek.

Vojtěch: A jak przebiega to badanie?

Barbora: No, tutaj zaczyna być trochę... osobiście. Badanie wykonuje się w zaciemnionym pomieszczeniu. Lekarz zbliża się do ciebie na jakieś pięć do siedmiu centymetrów i świeci ci prosto w oko.

Vojtěch: Czekaj, pięć centymetrów? To prawie nos w nos! To brzmi dość intymnie.

Barbora: Tak jest. Ale dzięki temu uzyskuje bezpośredni, około szesnastokrotnie powiększony obraz twojego dna oka. Może w ten sposób ocenić stan nerwu i naczyń krwionośnych. Kolejnym typowym narzędziem jest lampa szczelinowa, która jest w zasadzie takim mikroskopem binokularnym, do którego opierasz brodę i czoło.

Vojtěch: Dobrze, więc oftalmoskop i lampa szczelinowa pozwalają lekarzowi zajrzeć do środka. Ale co jeśli chce ten obraz zarejestrować? Pokazać go na przykład koledze lub porównać z poprzednim stanem?

Barbora: Świetne pytanie! A do tego mamy nowocześniejsze urządzenia. Jednym z nich jest funduskamera. To w zasadzie specjalny aparat fotograficzny połączony z niskoenergetycznym mikroskopem.

Vojtěch: Czyli już żadnego rysowania obrazków do karty pacjenta?

Barbora: Dokładnie tak. Funduskamera wykonuje kolorową fotografię w wysokiej rozdzielczości. A to jest absolutnie kluczowe. Dzięki temu możemy obiektywnie śledzić, jak rozwija się jakaś choroba w czasie. Widzimy, czy zmiany się pogarszają, czy też leczenie działa.

Vojtěch: To ogromny krok naprzód. Posiadanie fotodokumentacji musi być bezcenne.

Barbora: Zdecydowanie. Możemy na przykład ocenić efekty terapii laserowej lub uchwycić nawet bardzo subtelne zmiany, których człowiek mógłby nie zapamiętać, patrząc tylko. Co więcej, jest to metoda bezkontaktowa, więc jest bardzo komfortowa dla pacjenta.

Vojtěch: Dobrze, zdjęcie jest świetne do spojrzenia na powierzchnię. Ale co jeśli potrzebujemy zajrzeć w głąb? Zobaczyć poszczególne warstwy siatkówki?

Barbora: Więc sięgamy po naszą broń high-tech. A nią jest optyczna tomografia koherencyjna, w skrócie OCT.

Vojtěch: Optyczna... koherencyjna... tomografia. To brzmi jak coś ze Star Treka. Co to potrafi?

Barbora: Potrafi coś absolutnie niesamowitego. Wyobraź sobie to jako takie USG, ale zamiast dźwięku używa światła. Konkretnie światła podczerwonego, żeby cię nie oślepiało. I potrafi stworzyć przekrój siatkówki z niewiarygodną rozdzielczością, rzędu mikrometrów.

Vojtěch: Czyli widzimy poszczególne warstwy na sobie, jakbyś przekroił tort?

Barbora: Idealna analogia! Dokładnie tak. Widzimy każdą warstewkę osobno. To jest kluczowe dla diagnostyki chorób takich jak zwyrodnienie plamki żółtej związane z wiekiem lub obrzęki u diabetyków.

Vojtěch: A jak to urządzenie to robi? Jak potrafi światłem stworzyć przekrój?

Barbora: To sprytna fizyka. Zasada nazywa się interferometrem Michelsona. Brzmi to skomplikowanie, ale idea jest prosta. Urządzenie wysyła wiązkę światła i dzieli ją na dwie.

Vojtěch: Dobrze, jedna wiązka dzieli się na dwie...

Barbora: Jedna – ta referencyjna – wędruje do lustra i z powrotem. Pokonuje dokładnie znaną odległość. Druga – pomiarowa – idzie do twojego oka, odbija się od poszczególnych warstw siatkówki i wraca z powrotem.

Vojtěch: Aha, czyli jedna ma ściśle określoną drogę, a druga odbija się od tkanki.

Barbora: Dokładnie. A kiedy te dwie zwrócone wiązki ponownie się spotykają, tworzą tak zwaną interferencję – ich fale sumują się lub odejmują. Z tego, jak dokładnie wygląda ta interferencja, komputer potrafi błyskawicznie obliczyć, jak głęboko znajdują się poszczególne warstwy i stworzyć z tego ten wspaniały obraz przekroju.

Vojtěch: Wow. Czyli z prostego odbicia światła uzyskujemy tak szczegółową mapę. To jest fascynujące. I mówiłaś, że jest to ważne dla diabetyków lub osób z wysokim ciśnieniem?

Barbora: Absolutnie. Dla tych grup ryzyka OCT jest absolutnie kluczowym badaniem profilaktycznym. Potrafimy wykryć zmiany znacznie wcześniej, zanim pacjent w ogóle zauważy, że coś dzieje się z jego wzrokiem.

Vojtěch: Czyli od spojrzenia z pięciu centymetrów doszliśmy aż do szczegółowych przekrojów siatkówki. Ta diagnostyka przeszła ogromną drogę. Ale co jeśli już coś znajdziemy? Co można zrobić potem? Jakie są możliwości naprawy?

Barbora: To świetne przejście, Vojtěchu. Diagnostyka to pierwszy krok. Drugi to oczywiście leczenie lub korekcja. I tam dochodzimy do kolejnego niesamowicie interesującego tematu – sztucznych soczewek wewnątrzgałkowych.

Vojtěch: Jasne. Ale co z tym urządzeniem, przy którym muszę oprzeć brodę i czoło i patrzeć w światło? Przypomina mi to jakiś wyrafinowany mikroskop.

Barbora: To trafny opis! Mówisz o lampie szczelinowej. To absolutna podstawa do badania oka, zwłaszcza jego przedniego odcinka.

Vojtěch: Przedniego odcinka? Czyli do środka, na dno oka, lekarz tym nie zajrzy?

Barbora: Ależ zajrzy! Musi jednak wziąć do tego małego pomocnika. Używa się specjalnych dodatkowych soczewek, które przykłada się przed badane oko.

Vojtěch: Czyli sama lampa do tego nie wystarczy. To sprytne.

Barbora: Dokładnie. Do spojrzenia na dno oka najczęściej używa się soczewki rozpraszającej Hruby'ego lub soczewki asferycznej Volka.

Vojtěch: Soczewka Hruby'ego... to nie brzmi zbyt delikatnie.

Barbora: Nazwa trochę myli. Wracając do tej lampy – zasadniczo ma trzy części. System oświetleniowy, czyli źródło halogenowe, potem układ powiększający i system mechaniczny do pozycjonowania.

Vojtěch: Rozumiem. Czyli światło, mikroskop i statyw. A to wszystko służy tylko do obserwacji?

Barbora: Głównie tak, ale z dodatkowymi akcesoriami można nią mierzyć na przykład ciśnienie wewnątrzgałkowe lub kąt przesączania. To taki szwajcarski scyzoryk okulisty.

Vojtěch: Fascynujące. A co z innymi urządzeniami? Na pewno istnieją też inne, które skupiają się specyficznie na dnie oka, prawda?

Vojtěch: Czyli kiedy zwykłe metody nie wystarczają, wkracza na scenę coś jak z filmu science fiction, prawda?

Barbora: Dokładnie tak! Mówimy o protezach siatkówkowych i wzrokowych. Podstawową ideą jest elektryczne stymulowanie tych komórek siatkówki, które są wciąż zdrowe.

Vojtěch: Elektrycznie stymulować... Gdzie umieszcza się taki implant?

Barbora: Mamy kilka możliwości. Może być na powierzchni siatkówki, to jest epiretinalny. Albo za siatkówką, czyli subretinalny. Albo między naczyniówką a twardówką.

Vojtěch: A co jeśli problem jest głębszy? Na przykład, gdy uszkodzony jest sam nerw wzrokowy?

Barbora: I na to nauka ma rozwiązanie. To jest moment dla protez korowych, które stymulują bezpośrednio korę wzrokową w mózgu. W ten sposób właściwie całkowicie omijamy całe oko i nerw.

Vojtěch: Czekaj, czyli masz okulary z kamerą, które bezprzewodowo przesyłają obraz prosto do mózgu?

Barbora: W zasadzie tak! Mały procesor na okularach przetwarza obraz na sygnały, a te idą prosto do implantu. To ogromna zaleta, ponieważ rozwiązuje to nawet najcięższe uszkodzenia.

Vojtěch: Czyli mogę sobie zaktualizować oprogramowanie dla lepszego widzenia?

Barbora: No cóż, aż tak daleko jeszcze nie jesteśmy. Ale to fascynujący kierunek. A podobne zasady stosuje się również gdzie indziej, na przykład w implantach słuchowych...

Vojtěch: Czyli teraz rozumiemy, jak wszystkie te części ucha współpracują. Ale co jeśli nie działają prawidłowo? Jak właściwie stwierdzimy, że ktoś źle słyszy?

Barbora: Świetne pytanie, Vojtěchu. Dokładnie do tego służy badanie słuchu, które fachowo nazywa się audiometrią. I to cała nauka.

Vojtěch: Audiometria... to brzmi dość technicznie. Co mam sobie pod tym wyobrazić?

Barbora: W zasadzie to zestaw testów, które mierzą naszą zdolność słyszenia. Istnieje kilka typów. Te najczęstsze, z którymi prawdopodobnie się spotkacie, to tak zwane metody subiektywne.

Vojtěch: Subiektywne? To znaczy, że zależy ode mnie, jak odpowiem?

Barbora: Dokładnie tak. Wymaga to twojej współpracy. Należą do nich głównie audiometria tonalna, audiometria słowna, a także audiometria wysokoczęstotliwościowa.

Vojtěch: Dobrze, zacznijmy od pierwszego. Audiometria tonalna... to to klasyczne pikanie w słuchawkach, które znam z badań profilaktycznych?

Barbora: To dokładnie to. Nazywa się ją też audiometrią tonalną. Zamykają cię w specjalnym dźwiękoszczelnym pomieszczeniu, takiej cichej komorze, gdzie hałas nie może przekroczyć 20 decybeli.

Vojtěch: Czyli mogę tam spokojnie zdrzemnąć się, skoro nikt mi nie przeszkadza.

Barbora: Raczej nie, musisz się skupić. Dostajesz słuchawki i naciskasz przycisk za każdym razem, gdy usłyszysz pikanie. W ten sposób ustala się twój próg słuchowy – czyli najcichszy dźwięk, który jeszcze wychwycisz.

Vojtěch: A co dokładnie się testuje?

Barbora: Testuje się osobno każde ucho, i to dla różnych częstotliwości. Dla tak zwanego przewodnictwa powietrznego, czyli przez słuchawki, używa się siedmiu podstawowych częstotliwości od niskich 125 Hz aż po wysokie 8000 Hz.

Vojtěch: A istnieje też inne przewodnictwo niż powietrzne?

Barbora: Tak, jeszcze przewodnictwo kostne. To testuje się specjalnym wibratorem przyłożonym do kości za uchem. Tam sprawdza się nieco mniej częstotliwości, typowo pięć.

Vojtěch: Dobrze, pikanie rozumiem. Ale słyszeć ton i rozumieć mowę to dwie różne rzeczy, prawda?

Barbora: Absolutnie. I właśnie dlatego mamy audiometrię słowną. Tutaj już bodźcem nie jest pikanie, ale słowo. Celem jest sprawdzenie, jak dobrze rozumiesz mowę przy różnych głośnościach.

Vojtěch: Czyli ktoś szepcze mi do ucha słowa, a ja je powtarzam?

Barbora: W zasadzie tak, tylko przez słuchawki. Używa się specjalnego zestawu stu słów. Są to typowe słowa, zrównoważone pod względem liczby sylab i reprezentacji głosek. Zaczyna się około 10 decybeli powyżej twojego progu słuchowego z audiometrii tonalnej i stopniowo zwiększa się głośność.

Vojtěch: A co z drugim uchem, żeby nie przeszkadzało?

Barbora: Do drugiego ucha puszcza się szum, żeby wyeliminować je z odsłuchu. To wszystko jest dość przemyślane. Kluczowe jest to, że audiometria słowna pokazuje nam, jaki realny wpływ na komunikację ma utrata słuchu.

Vojtěch: Czyli mamy tony i słowa. Na tym koniec, czy istnieją też testy dla superbohaterów?

Barbora: Coś w tym stylu. Istnieje audiometria wysokoczęstotliwościowa. Zwykłe audiometry testują mniej więcej do 8000 Hz, ale ludzkie ucho, zwłaszcza w młodości, słyszy znacznie wyżej. Aż do 20 000 Hz.

Vojtěch: Czyli to jest test na te absolutnie najwyższe, piskliwe dźwięki?

Barbora: Dokładnie. I to jest ważne. Utrata słuchu w wysokich częstotliwościach często objawia się bowiem jako pierwsza, na przykład u osób pracujących w hałasie. Możemy w ten sposób wykryć problem znacznie wcześniej, zanim człowiek w ogóle go zauważy.

Vojtěch: To ma sens. Czyli podsumowując, testy subiektywne zależą od mojej współpracy. Mierzymy, jak słyszę czyste tony i jak rozumiem słowa, i to nawet w bardzo wysokich częstotliwościach.

Barbora: Świetnie to podsumowałeś. Ale to nie wszystko. Istnieją też metody, gdzie twoja współpraca w ogóle nie jest potrzebna. Nazywa się je audiometrią obiektywną.

Vojtěch: To mnie interesuje! Jak można zmierzyć słuch, nie wiedząc o tym? O tym opowiemy więcej.

Vojtěch: No i od oczu przechodzimy do uszu... To niesamowite, jak technologia potrafi pomóc naszym zmysłom. A to prowadzi nas do naszego ostatniego dzisiejszego tematu: implantu ślimakowego.

Barbora: Dokładnie tak. To kolejny niesamowity kawałek inżynierii biomedycznej. Dla ludzi z ciężką utratą słuchu to nie tylko pomoc... to w zasadzie zastąpienie części ich ucha wewnętrznego.

Vojtěch: Zastąpienie? Czyli to nie jest tylko jakiś super wydajny aparat słuchowy?

Barbora: To świetne pytanie. Aparat słuchowy tylko wzmacnia dźwięk. Ale implant ślimakowy omija uszkodzone części ucha i stymuluje bezpośrednio nerw słuchowy.

Vojtěch: Wow. Czyli to jak wysłanie sygnału dźwiękowego prosto do źródła. Jak to w ogóle działa?

Barbora: No cóż, ma dwie główne części. Zewnętrzną część z mikrofonem i procesorem... i wewnętrzną, która jest implantowana chirurgicznie. Ta wewnętrzna część ma odbiornik i wiązkę elektrod, która prowadzi prosto do ślimaka.

Vojtěch: Do ślimaka... Mam nadzieję, że nie zostawia tam śliskiego śladu.

Barbora: Nie, ale dostarcza bardzo precyzyjną wiadomość.

Vojtěch: Dobrze, więc mnie przez to przeprowadź. Ja coś powiem... co stanie się dalej?

Barbora: Mikrofon wychwytuje twój głos. Procesor dźwięku przetwarza go na specjalny kod cyfrowy.

Vojtěch: Tajny kod dla mojego ucha?

Barbora: W zasadzie tak! Ten kod jest bezprzewodowo przesyłany przez cewkę nadawczą do odbiornika pod skórą. Odbiornik następnie wysyła impulsy elektryczne do elektrod w ślimaku.

Vojtěch: A te elektrody... one „rozmawiają” z nerwem?

Barbora: Dokładnie tak. Stymulują nerw słuchowy, ten wysyła sygnał do mózgu, a mózg... ten już tłumaczy to jako dźwięk. To właściwie taki high-techowy tłumacz.

Vojtěch: Więc podsumowując... implant zmienia dźwięk na kod elektryczny i przesyła go nerwem słuchowym prosto do mózgu. To jest absolutnie fascynujące.

Barbora: Tak właśnie jest. To tylko pokazuje, jak daleko zaszliśmy w łączeniu elektroniki z ludzkim ciałem.

Vojtěch: Od implantów siatkówkowych po te ślimakowe... omówiliśmy dziś niesamowite technologie. Mam nadzieję, że podobało wam się to tak samo jak nam.

Barbora: Dziękujemy, że słuchaliście Studyfi Podcast. Usłyszymy się następnym razem. Pozostańcie ciekawi!

Vojtěch: Cześć!