Dispositivos opto-electrónicos para rehabilitación visual Bioing. Marcelo Raponi [email_address] Asociación Argentina de B...
¿Qué es la Baja Visión? Limitación visual que incapacita para realizar actividades cotidianas (agudeza visual <=  0.3  y/o...
Mejoramiento de la visión disminuida <ul><ul><li>Ayudas ópticas  </li></ul></ul><ul><ul><li>visión cercana, intermedia y l...
<ul><li>Video Magnificador  Portatil (Jordy) </li></ul><ul><li>Leer, escribir, ver en cualquier ambiente. Conexión a monit...
Visión alternativa o sustitución sensorial Objetivo : reemplazar una entrada sensorial (visual) por otra, preservando algu...
<ul><ul><li>Sensor de Mowat y detector de obstáculos Nottigham (80’):  linternas ultrasónicas portátiles. Transforman refl...
Telémetro laser (Javier Fornés, Mendoza) Láser IR  escanea el entorno cada  39 mseg  y emite  sonidos  para avisar de un o...
Implante  Intraocular Implante  Cortical Neuroprótesis Visuales Implante epiretinal Implante subretinal Electrodos superfi...
<ul><li>Corriente eléctrica  enviada a la corteza visual o a la retina, evoca percepciones de puntos de luz  “fosfenos” </...
<ul><li>Prótesis intraoculares:  NO aplicables  en pacientes con  glaucoma ,  destrucción nervio óptico  o de la  vía ópti...
<ul><li>Envío de  energía  y  señal  al implante </li></ul><ul><li>Portabilidad  y vida útil prolongada </li></ul><ul><li>...
Ojo Dobelle Primera Generación :  68   electrodos,  20   efectivos en posiciones irregulares. Segunda Generación :  128  e...
Dr. Joseph Rizzo  (Harvard Medical School - Massachusetts Eye & Ear Infirmary) Prof. Mark S. Humayun (Wilmer Eye Institute...
Boston Retinal Implant Project, Rizzo et al. Arreglo de fotodiodos   (#12 , 2.2 mm 2 ) Chip estimulador   (duración, polar...
<ul><li>susceptible a   interferencias </li></ul><ul><li>requiere  bobinados   y campo magnético de   baja amplitud  y  al...
Argus I <ul><li>16 electrodos, 6 pacientes, 2 años  </li></ul>Argus II 60 electrodos, 24 pacientes, 2 años
Centro de Investigaciones Biomédicas Avanzadas www.visionartificial.com.ar Visión Artificial en Argentina. Historia del gr...
División de Arquitectura y Construcciones, provincia de  ER (Octubre 2000). Audiencia gobernador ER (Marzo 2000).
Reunión con el  Dr. Joseph Rizzo  en Boston, MA. (Octubre2000). Visita de sus laboratorios. Resultado :  Convenio de colab...
Componentes del primer prototipo
Neuroestimulador prototipo II Ajustes posibles Intervalos:   10-30 µs, 0.1-0.3 ms, 1-3 ms Amplitud:  10 µA  - 1 mA  Ancho:...
NEURUS  Software para procesar imágenes, detectar características relevantes y comandar  64   electrodos .
Conclusiones <ul><li>Existen  distintas alternativas  para efectuar  rehabilitación   visual . </li></ul><ul><li>Es necesa...
Muchas gracias por su atención
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Marcelo Raponi Jornada Baja VisióN 2010

  1. 1. Dispositivos opto-electrónicos para rehabilitación visual Bioing. Marcelo Raponi [email_address] Asociación Argentina de Baja Visión Jornada de Baja Visión 14 Agosto de 2010, Buenos Aires
  2. 2. ¿Qué es la Baja Visión? Limitación visual que incapacita para realizar actividades cotidianas (agudeza visual <= 0.3 y/o campo visual <= 20º ) &quot;Disminución de las funciones visuales, incluso tras un tratamiento y/o corrección refractiva convencional” ( O.M.S. ) Diferentes patologías: DMRE, RP, glaucoma , etc. ¿Cómo vería un individuo con Baja Visión?
  3. 3. Mejoramiento de la visión disminuida <ul><ul><li>Ayudas ópticas </li></ul></ul><ul><ul><li>visión cercana, intermedia y lejana </li></ul></ul><ul><ul><li>lentes especiales y lupas , con/sin luz, de apoyo y manuales, ayudas telescópicas mono/binoculares, fijas o adosadas al lente </li></ul></ul>Cámara Circuito procesamiento Display portátil Circuito cerrado TV <ul><ul><li>Ayudas electrónicas </li></ul></ul>
  4. 4. <ul><li>Video Magnificador Portatil (Jordy) </li></ul><ul><li>Leer, escribir, ver en cualquier ambiente. Conexión a monitor. </li></ul><ul><li>Aumento ajustable hasta 30x </li></ul><ul><li>Imágenes a color </li></ul><ul><li>Autoenfoque , zoom digital </li></ul><ul><li>Alto contraste </li></ul><ul><li>Liviano , portable (baterías 2-5 hr) </li></ul>http://www.enhancedvision.com $2,795.00
  5. 5. Visión alternativa o sustitución sensorial Objetivo : reemplazar una entrada sensorial (visual) por otra, preservando algunas de las funciones claves del sentido original. Núcleo del sistema Entradas Salidas Cámara Circuito de procesamiento Sonidos Estímulos vibrotáctiles Estímulos eléctricos Láser Ultrasonido
  6. 6. <ul><ul><li>Sensor de Mowat y detector de obstáculos Nottigham (80’): linternas ultrasónicas portátiles. Transforman reflexiones ultrasónicas en señales vibrotáctiles y auditivas. </li></ul></ul><ul><ul><li>Sonic Pathfinder (1984): sistema sonar pulsátil (3 receptores, 2 transmisores, 1 microcomputadora). </li></ul></ul><ul><ul><li>Tonos sobre una escala musical para denotar distancia , con un pitch (altura tonal) descendente cuando un objeto se aproxima. </li></ul></ul><ul><ul><li>Envía tonos al oído correspondiente según la ubicación del objeto. </li></ul></ul><ul><ul><li>Ayuda electrónica para la marcha </li></ul></ul><ul><ul><li>Extender el pequeño rango y cobertura angular del bastón: </li></ul></ul><ul><ul><li>Acústicamente (ultrasonido) </li></ul></ul><ul><ul><li>Ópticamente (luz láser) </li></ul></ul>
  7. 7. Telémetro laser (Javier Fornés, Mendoza) Láser IR escanea el entorno cada 39 mseg y emite sonidos para avisar de un obstáculo a media altura diferenciando los oídos.  &quot;Si el objeto está a la izquierda se escucha un sonido en el oído de ese lado”
  8. 8. Implante Intraocular Implante Cortical Neuroprótesis Visuales Implante epiretinal Implante subretinal Electrodos superficiales Electrodos de inserción Componentes Sensor de imágenes Circuitos de procesamiento Transmisor/Receptor Codificador/Decodificador Electrodos de estimulación Second Sight Dobelle
  9. 9. <ul><li>Corriente eléctrica enviada a la corteza visual o a la retina, evoca percepciones de puntos de luz “fosfenos” </li></ul><ul><li>2. Múltiples fosfenos debidos a múltiples puntos de estimulación </li></ul><ul><li>3 . Fosfenos estables a lo largo del tiempo </li></ul><ul><li>4. Variando parámetros estimulación  modulo brillo, duración, color </li></ul><ul><li>5. Fosfenos diferentes  electrodos separados >250  m </li></ul><ul><li>6. Electrodos superficiales : 1-5 mA para evocar un fosfeno. </li></ul>¿Qué sabemos?
  10. 10. <ul><li>Prótesis intraoculares: NO aplicables en pacientes con glaucoma , destrucción nervio óptico o de la vía óptica </li></ul><ul><li>Si el implante se mueve puede dañar la retina  anclaje ( pegamento, magneto, tachuela ) </li></ul><ul><li>Nutrición interrumpida de células próximas al implante </li></ul><ul><li>T oxicidad electrónica . Reacciones químicas producidas entre electrodos/medio biológico ( usar pulsos bifásicos balanceados ) </li></ul><ul><li>Aislantes protectores (componentes electrónicos muy sensibles a pequeñas concentraciones de Na + ) </li></ul>Puntos a tener en cuenta
  11. 11. <ul><li>Envío de energía y señal al implante </li></ul><ul><li>Portabilidad y vida útil prolongada </li></ul><ul><li>Actualización sin intervención quirúrgica </li></ul><ul><li>Biocompatibilidad (densidad de carga) y aislación (nanomateriales) </li></ul><ul><li>Focalización del estímulo sobre cuerpos neuronales (geometría electrodos) </li></ul><ul><li>Sistema reconfigurable (sistemas embebidos, OpenCV) </li></ul><ul><li>Link telemétrico (evitar infecciones, rotura, desconexión) </li></ul>Consideraciones de diseño
  12. 12. Ojo Dobelle Primera Generación : 68 electrodos, 20 efectivos en posiciones irregulares. Segunda Generación : 128 electrodos, 64 por hemisferio cerebral. Array de electrodos Utah
  13. 13. Dr. Joseph Rizzo (Harvard Medical School - Massachusetts Eye & Ear Infirmary) Prof. Mark S. Humayun (Wilmer Eye Institute - Johns Hopkins University) Prof. Ralf Eckmiller (University of Bonn, Germany) Prof. Wentai Liu ( North Carolina State University) Implantes Intraoculares Epiretinal
  14. 14. Boston Retinal Implant Project, Rizzo et al. Arreglo de fotodiodos (#12 , 2.2 mm 2 ) Chip estimulador (duración, polaridad, corriente) Cinta de poliimida ( delgada y flexible ) Arreglo de electrodos ( 1 mm 2 , iridio activado, 4  m de espesor) Láser ( 820 nm, dirección fija, potencia y señal ). Mínima absorción , baja disipación calor
  15. 15. <ul><li>susceptible a interferencias </li></ul><ul><li>requiere bobinados y campo magnético de baja amplitud y alta frecuencia </li></ul><ul><li>transmisión sin interrupción </li></ul><ul><li>campo magnético pequeño ( no quema y penetra todo tipo de tejidos) </li></ul>Bobina de Transmisión Bobina de Recepción Chip y array de electrodos Cámara de video miniatura Intraocular Retinal Project, Humayun et al.
  16. 16. Argus I <ul><li>16 electrodos, 6 pacientes, 2 años </li></ul>Argus II 60 electrodos, 24 pacientes, 2 años
  17. 17. Centro de Investigaciones Biomédicas Avanzadas www.visionartificial.com.ar Visión Artificial en Argentina. Historia del grupo. Experiencias Preliminares.
  18. 18. División de Arquitectura y Construcciones, provincia de ER (Octubre 2000). Audiencia gobernador ER (Marzo 2000).
  19. 19. Reunión con el Dr. Joseph Rizzo en Boston, MA. (Octubre2000). Visita de sus laboratorios. Resultado : Convenio de colaboración.
  20. 20. Componentes del primer prototipo
  21. 21. Neuroestimulador prototipo II Ajustes posibles Intervalos: 10-30 µs, 0.1-0.3 ms, 1-3 ms Amplitud: 10 µA - 1 mA Ancho: 10 µs - 10 ms
  22. 22. NEURUS Software para procesar imágenes, detectar características relevantes y comandar 64 electrodos .
  23. 23. Conclusiones <ul><li>Existen distintas alternativas para efectuar rehabilitación visual . </li></ul><ul><li>Es necesario unir esfuerzos entre diferentes Instituciones para lograr un avance en las investigaciones. </li></ul><ul><li>Oportunidad para desarrollar productos nacionales para pacientes con baja visión y disfunciones severas . </li></ul><ul><li>Los sistemas deben ser portables , de procesamiento en tiempo real y principalmente, de bajo costo . </li></ul><ul><li>Trabajo interdisciplinario (entrenamiento-aprendizaje). </li></ul><ul><li>El sistema debe adaptarse al paciente y su patología. </li></ul>
  24. 24. Muchas gracias por su atención

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