Финансирани от Съюза изследователи разкриват тайните на човешкото око, като създават авангардни цифрови модели, които преобразяват качеството на очните операции.
От София Санчес Мансарано
За 89-годишната Мерцедес Алварес от северния испански град Хихон, операцията на катаракта е повече от рутинна медицинска процедура — тя е променящо живота ѝ събитие.
„Първоначално не исках да я направя, въпреки че трудно виждах каквото и да било“, казва Алварес. „Прекарвах безсънни нощи в притеснения, защото на моята възраст дори една проста процедура изглеждаше рискована.“
Въпреки това, след като лекарите я уверяват, че възрастта не е пречка пред лечението на катаракта — помътняване на лещата на окото — тя решава да продължи. Доволна от резултата, тя вече може отново да се наслаждава на малките детайли от живота, като например да чете вестника всяка сутрин.
„Слагам очилата си и мога да чета дори и ситния шрифт!“
Алварес е една от над четирите милиона души, които ежегодно се подлагат на операция на катаракта в ЕС според Евростат — статистическата служба на ЕС.
Нейният опит е доказателство за значителния напредък в операциите на катаракта и очната грижа през последните години, отчасти постигнат чрез международни съвместни изследвания, финансирани от ЕС.
Оптична илюзия
Д-р Хосе Мануел Гонсалес-Мейхоме, основател и координатор на Научноизследователската лаборатория за клинична и експериментална оптометрия към Университета „Миньо“ в Брага, Португалия, координира такава изследователска инициатива — четиригодишен проект, финансиран от ЕС и наречен OBERON, който ще приключи през 2025 г.
Изследователският екип на OBERON обединява очни експерти от университети в Белгия, Испания, Обединеното кралство, Полша, Португалия и Швейцария, както и партньори извън академичните среди от Испания и Нидерландия.
Комбинирайки оптика и биомеханиката, той разработва най-съвременни компютърни модели на окото, които ще помогнат за по-безопасни и точни очни операции. Екипът също така обучава 15 млади изследователи, като им помага да възприемат последните интердисциплинарни достижения в структурата, функцията и лечението на очите.
Гонсалес-Мейхоме, професор по оптометрия и наука за зрението в университета „Миньо“, описва окото като биологична тъкан с оптичнии с биомеханични свойства, които взаимодействат помежду си.
Разработените компютърни модели могат точно да възпроизвеждат тези свойства, като предоставят ценни насоки на учени, оптометристи и очни хирурзи за прогнозиране на поведението на очните тъкани при нормално развитие и различни клинични състояния.
Деликатна процедура
За да обясни по-добре задачата на хирурга, Гонсалес-Мейхоме посочва, че човешкото око тежи само около 7,5 грама и е с размери около 2,3 сантиметра.
„То е невероятно малко и сложно, а хирургът трябва да се ориентира вътре, без да уврежда различните слоеве, докато за учените е от решаващо значение да разберат как всички тези структури си взаимодействат по време на развитието на окото“, казва той.
При операция на катаракта лекарите отстраняват помътнелите очни лещи и ги заменят с прозрачни изкуствени лещи. Според Евростат това е най-честата хирургична процедура в ЕС. През 2021 г. Франция регистрира най-голям брой такива процедури на глава от населението, следвана от Австрия, Естония и Люксембург.
Съвременните техники за моделиране, като разработваните от изследователите от OBERON, дават възможност за преминаване от традиционните методи на проби и грешки към персонализирани и по-прецизни планове за лечение за всеки пациент.
Техният подход позволява на хирурзите да адаптират хирургични решения за всеки пациент въз основа на конкретните анатомични характеристики , вместо да разчитат на общи средни стойности, което води до много по-добър резултат за пациента.
Освен това изследователите разработват нови лечения, които ще могат да намалят или дори да предотвратят дисфункцията на очната леща, която обикновено се развива с възрастта, като по този начин се премахва необходимостта от операция. Това е от нарастваща важност с оглед на застаряващото население на Европа.
Все по-късоглед свят
Гонсалес-Мейхоме и изследователският екип на OBERON се занимават и с проблеми на зрението, които засягат по-младите хора, като например миопията, или късогледството — състояние, при което далечните обекти изглеждат замъглени. То се среща все по-често сред децата в Европа.
Според Гонсалес-Мейхоме късогледството се влияе както от околната среда, така и от генетични фактори. Последните проучвания показват връзка между по-високите нива на образование, увеличеното време пред екраните и нарастващата честота на миопия сред децата в Европа.
„Макар че интензивните задачи на близко разстояние изглежда увеличават развитието на миопията, не можем да кажем на децата да не учат — обикновено съветваме обратното“, казва Гонсалес-Мейхоме. „Ето защо трябва по-добре да разберем как да управляваме прекомерния растеж на очите, въпреки натоварванията, които се поставят върху зрителната система на нашите деца.“
В резултат на това е малко вероятно миопията да изчезне в обозримо бъдеще и все повече ще се разчита на учените, изследващи зрението, както и на очните лекари за справяне с проблема чрез намаляване на появата на миопия и забавяне на нейното развитие чрез по-добри оптични и хирургични възможности.
Техниките за моделиране на оптиката и функцията на очите, лазерната рефрактивна хирургия или операциите на катаракта, разработени по проекта OBERON, могат да помогнат да се гарантира, че оптичните и хирургичните интервенции са възможно най-точни и безопасни.
Математическа прецизност
Част от важния напредък в очната хирургия се постига чрез прилагане на математическа прецизност по отношение на биологичните и физиологични функции на окото.
От 2014 г. до 2017 г. професор Хрвое Шикич, професор по математика в Загребския университет, Хърватия, ръководи изследователски проект, финансиран от ЕС и наречен MOLEGRO, който разработва първия в света математически модел на растеж на очната леща.
Успешното съчетаване на математическата теория с биологичните данни прави възможно разкодирането на сложната биология на развитието на очната леща. За Шикич този интердисциплинарен подход поставя интригуващо предизвикателство.
„Първоначално не бях сигурен, но след това осъзнах, че ще се появят интересни математически предизвикателства, върху които да работя“, казва Шикич, който има ограничен предишен опит в прилагането на математически модели в биологията.
Идеята идва от негов приятел, американския биолог д-р Стивън Баснет, признат лидер в областта на клетъчната биология на лещите.
Предизвикателството според Шикич било да се изостави типичното мислене на самотния математик, свикнал да работи в абстрактния свят, и да се научи да работи като част от по-голям екип, действащ в реалния свят.
Уникален процес на растеж
Съвместното начинание създава първия математически модел на растеж на лещата, който показва как клетките в очната леща се променят с времето, докато тя се развива през целия живот на човек.
Очната леща е уникална, защото расте чрез добавяне на нови клетки вътре в капсулата — еластичната мембрана, заобикаляща лещата. Старите клетки не се изхвърлят, а се натрупват в центъра на органа.
Откритията на екипа на Шикич са полезни за техниките за насочване при операции на катаракта.
Екипът също така определя как процесът на растеж на окото допринася за развитието на катаракта в комбинация с известни рискови фактори, като излагане на ултравиолетова светлина. Това хвърля светлина върху начините, по които можем да забавим или предотвратим развитието на очни проблеми.
„Влиянието на катарактите остава твърде значително в световен мащаб, особено в развиващите се държави, където те продължават да бъдат основна причина за слепотата“, казва Шикич.
Неподатливи на рак
Заедно с Баснет сега Шикич проучва един от по-изненадващите аспекти на научните си изследвания: защо лещата на окото изглежда неподатлива на рак.
„Самите клетки на лещата не съдържат нищо специално, което би спряло рака — тъканта е сходна с кожата“, пояснява Шикич. „В момента проучваме дали отсъствието на рак в тази тъкан е свързано с уникалния ѝ процес на растеж.“
„Идеята възникна, докато работехме по проекта MOLEGRO. Тя е интригуваща и нова и със сигурност ще бъде посрещната със скептицизъм. Затова трябва да бъде много добре обоснована. Анализираме обаче различни конкретни модели и вярваме, че в рамките на две години трябва да завършим работата и да я изпратим за преглед.“
Изследванията в тази статия са финансирани от Рамковата програма на ЕС, включително, в случая с OBERON, посредством действията „Мария Склодовска-Кюри“. Възгледите на интервюираните лица не отразяват непременно позицията на Европейската комисия.
Повече информация:
Тази статия е публикувана за пръв път в Horizon, списанието на ЕС за изследвания и иновации.
