Embed Size (px)
Citation preview
گلوكوم در مداوم چشم داخل فشار كنترل هاي تمسيس هاي ويژگي و رو پيش هاي روش - مواليي امير
٦٣
Upcoming Methods and Specifications of Continuous Intraocular Pressure Monitoring Systems for Glaucoma
Molaei A, MS1; Karamzadeh V, MS1; Safi S, PhD2; Esfandiari H, MD2,3; Dargahi1 J, PhD1; Khosravi MA, PhD4
1Department of Mechanical Engineering, Concordia University, Montreal, Canada; 2Ophthalmic Research Center, Shahid Beheshti University of Medical Sciences, Tehran, Iran; 3Department of Ophthalmology, School of Medicine, University of Pittsburgh, Pittsburgh, Pennsylvania, USA; 4Department of Electrical Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran * Corresponding author: [email protected]
Glaucoma is the leading cause of irreversible blindness and vision loss in the world. Although intraocular pressure (IOP) is no longer considered the only risk factor for glaucoma, it is still the most important one. In most cases, high IOP is secondary to trabecular meshwork dysfunction. High IOP leads to the compaction of the lamina cribrosa and subsequent damage to retinal ganglion cell axons. Damage to the optic nerve head is evident on funduscopy as posterior bowing of the lamina cribrosa and increased cupping. Currently, the only documented method to slow or halt the progression of this disease is to decrease the IOP; hence, accurate IOP measurement is crucial not only for diagnosis, but also for the management. Due to the dynamic nature and fluctuation of the IOP, a single clinical measurement is not a reliable indicator of diurnal IOP; it requires 24‑hour monitoring methods. Technological advances in microelectromechanical systems and microfluidics provide a promising solution for the effective measurement of IOP. This paper provides a broad overview of the upcoming technologies to be used for continuous IOP monitoring. Keywords: Continuous Monitoring, Glaucoma, Implantable Pressure Sensor, Intraocular Pressure, Microelectromechanical Systems Bina J Ophthalmol 2017; 23 (1): 63-70.
لوكومگدر داخل چشممداوم هاي كنترل فشار هاي سيستم هاي پيش رو و ويژگي روش
٧خسرويمحمداعظم دكتر ، ٦درگاهيجواد دكتر ،٥،٤اسفندياري، دكتر حامد ٣صافيساره دكتر ، ٢زاده، وحيد كرم ١امير مواليي
باشد. اگرچه فشار داخل چشـم تنهـا عامـل مي بينايي غيرقابل بازگشت در سراسر جهان گلوكوم يكي از علل نابينايي و كم . بـاال بـودن شـود ميمطرح تشخيص و ارزيابي طي درمان ترين معيار ، به عنوان مهمنيستگلوكوم ايجاد و پيشرفت خطر براي
منجر به فشردگي المينا كريبروزا و در نتيجـه است، ثانويه به نقص عملكرد شبكه ترابكوالركه در اكثر موارد فشار داخل چشم ه سر عصب بينايي در فوندوسكوپي به عنوان خميده شـدن شود. آسيب ب مي هاي گانگليوني شبكيه هاي سلول آسيب به اكسون
كـاهش ،براي كاهش يا مهـار ايـن بيمـاري ها روش مستندتن در حال حاضر،. است مشهود Cuppingو افزايش كريبروزا المينا بيمـاري يـن ابلكه بـراي درمـان ،گيري دقيق فشار داخل چشم نه تنها براي تشخيص باشد. از اينرو اندازه مي فشار داخل چشم
شاخص و متغير آن، )يديناميكپويا ( به ماهيتبا توجه گيري فشار داخل چشم در يك لحظه مشخص اندازه. استحياتي امري در فنـاوري هـاي پيشرفتامروزه . مورد نياز است روز طول شبانه گيري فشار در براي اندازه ييها باشد و روش قابل اطميناني نمي
. ه اسـت گيري موثر فشار داخل چشم فراهم نمـود براي اندازهرا هاي نويني حل راه ،ريزسيالنيكال و كامهاي ميكروالكترو سيستم شود. مي هيفشار داخل چشم ارا پيوستهگيري اندازههاي نوين جهت رو براي استفاده از فناوري پيشنماي ،در اين مقاله
سيستم ميكروالكترومكانيكال -فشار چشم -گر فشار كاشتني حس -گلوكوم -كنترل مداوم كلمات كليدي: ٦٣-٧٠ :١، شماره ٢٣؛ دوره ١٣٩٦پزشکي بينا مجله چشم.
Dow
nloa
ded
from
bin
ajou
rnal
.org
at 1
9:30
+04
30 o
n S
atur
day
Aug
ust 2
9th
2020
)١٣٩٦ (پاييز ١ شماره -٢٣ دوره -بينا پزشكي چشم مجله
٦٤
امير مواليي گو: پاسخ (e-mail: [email protected]) كانادا -مونترال -كنكورديا دانشگاه -مكانيك مهندسي گروه -تخصصي دكتراي دانشجوي -١ كانادا -مونترال -دانشگاه كنكورديا-ي مكانيكگروه مهندس -دانشجوي ارشد -٢ ايران -تهران -دانشگاه علوم پزشكي شهيد بهشتي -مركز تحقيقات چشم -دكتراي تخصصي پژوهشي -٣ آمريكا -پنسيلوانيا -پيتزبودگ -دانشگاه پيتزبورگ-دانشكده پزشكي –گروه چشم -استاديار -٤ ايران -تهران -دانشگاه علوم پزشكي شهيد بهشتي -ات چشممركز تحقيق -چشم پزشكي -استاديار -٥ كانادا -مونترال -دانشگاه كنكورديا -گروه مهندسي مكانيك -استاد -٦ ايران -تهران -دانشگاه صنعتي اميركبير -گروه مهندسي برق -استاديار -٧ مركز تحقيقات مهندسي بافت چشم -٢٣الك پ -خيابان پايدارفرد (خيابان امير ابراهيمي) -بوستان نهم -پاسداران -تهران
مقدمه
از علل نابينايي غيرقابل بازگشت در جهان و بعـد گلوكوم يكي در سـال .١،٢باشـد مـي دومين علـت شـايع نابينـايي مرواريد، آباز
تخمـين كه اند بودهمبتال اين بيماري ميليون نفر به ٣/٦٤، ٢٠١٣ حـدود ،٢٠٤٠ ن بيماري در سـال به اييان تعداد مبتال شود زده مي
افزايش فشار داخـل عامل ،گلوكوم ٣.خواهد بود نفر ميليون ٨/١١١ ١.اسـت هـاي فوندوسـكوپي روپاتي اپتيك با يافتهوچشم همراه با ن
باال بـودن فشـار اگرچه اين بيماري، يك بيماري چندعاملي است، فشـار داخـل چشـم در . ٤باشـد مـي اولين عامل خطر داخل چشم
نقص وشده ه تعادل بين توليد مايع زالليه و تخليه آن ايجادنتيج ،بر اين اساسشود. مي اين فشارموجب افزايش ،در سيستم تخليه
كليـدي در تشـخيص و درمـان يعـامل ،فشار داخل چشـم كنترل . گردد محسوب ميگلوكوم
ورد فشـار آمختلفي براي بـر و ابزارهاي ها روش ،در حال حاضر ابزاري كه بتواند اما باشند، مي در حال بررسي و توسعه داخل چشم
. در واقع، از اين فشار باشد وجود ندارددقيقي به طور موثر نمايانگر هاي نازك دارد، نيست و ديوارهجامد از آنجايي كه چشم يك عضو
هـاي مقادير دقيق فشار داخل چشم كه بتواند با هر يك از وسـيله ،. فشـار داخـل چشـم يسـت موجـود ن ، معمول تشخيص داده شود كـره هـا در يك از بافتزمان توسط هر فشاري است كه به طور هم
و المينـا كريبـروزا صـلبيه قرنيـه، اين فشار در و وجود داردچشم فشـار داخـل )ديناميـك پويـاي ( . با توجه به ماهيت است متفاوت
گيـري اندازه چشم و تغييرات آن براساس عوامل داخلي و خارجي،چـون عـواملي هـم . باشـد نمـي قابل اطمينـان ن براي يك مرتبه آ
ميزان مايعات مصرف شـده و حالت قرارگيري بدنضخامت قرنيه، سزايي در ميزان هتاثير ب فشارخون گيري و نيز زمان اندازه، طي روز
مقـدار واقعـي تر از گيري كم اندازه .٤- ٧گيري شده دارند فشار اندازهـ مي داخل چشم فشار د منجـر بـه عـدم يـا بـه تـاخير افتـادن توان
گيـري مـداوم فشـار داخـل بنابراين، اندازه .٨تشخيص گلوكوم شود
.است براي شناسايي تغييرات فشار و در نهايت گلوكوم موثر چشمامكـان ،(Sensor) هـا گر حـس سـازي تكنولوژي كوچكامروزه
در جديدي را براي كنترل فشار داخل چشـم و تشـخيص گلوكـوم بـا اسـتفاده از مزايـاي تكنولـوژي .٩رده استراحل اوليه فراهم آوم
هـاي هـاي ميكروالكترومكانيكـال و سيسـتم سازي سيسـتم كوچكتواننــد بــراي مــيكاشــت در بــدن هــاي قابــل گر حــس، ريزســيال
هاگر حساين . طراحي شوندفشار داخل چشم پيوسته گيري اندازهر اتاق قدامي، داخل چشـم د فشار گيري دقيق براي اندازهتوانند مي
- ٢٣كارگذاشته شـوند يا در يك دستگاه تونومتر تماسي يا يكپارچه
هاي كنترل پيوسته فشار داخل چشم ماننـد ، سيستمبه تازگي .١٥Triggerfish ® (Sensimed AG, Switzerland) وEYEMATE ®
(Implandata Ophthalmic Products GmbH, Germany) ــه بقبـل از اسـتفاده ، امـا انـد رد استفاده قـرار گرفتـه صورت باليني مو
هـاي گر حسبه تر بيشتوليدات يا دسترسي ها، اين سيستمباليني داخل چشمي بهينه موردنياز است.
هـاي در حـال انجـام در زمينـه اين مقالـه نمـايي از پـژوهش در . دهـد مـي هيـ را ارافشار داخـل چشـم گيري هاي اندازه دستگاهــه ــدرا ،ادام ــاري جدي ــراي هك ــتمب ــاد سيس ــيال ايج ــاي ريزس /ه
تواند به عنـوان يـك سيسـتم كنتـرل مي ميكروالكترومكانيكال كهيـك سيسـتم تخليـه مصـنوعي بـراي فشار داخل چشم به همـراه
، ابتـدا . شـود مـي معرفـي ،درمان گلوكوم مورد استفاده قـرار گيـرد ظـر هاي فشـار داخـل چشـم از ن گر حسهاي موردنياز براي ويژگي
هـاي آوري فـن سـپس ،مهندسي و باليني توضيح داده خواهد شـد هـاي گيري جهت ،هاي موجودگر حسدر نهايت با بررسي و موجود
آينده مورد بحث قرار خواهند گرفت.
گيري فشار اصول اندازه
ابزارهايي هستند كه يك كميت فيزيكي را به يـك گرها، حس نمايش توسط يـك ابـزار قابل مشاهده توسط انسان و يا كميت قابل
Dow
nloa
ded
from
bin
ajou
rnal
.org
at 1
9:30
+04
30 o
n S
atur
day
Aug
ust 2
9th
2020
گلوكوم در مداوم چشم داخل فشار كنترل هاي تمسيس هاي ويژگي و رو پيش هاي روش - مواليي امير
٦٥
ــه عبــارت ديگــر مــيتبــديل الكترونيكــي ــد. ب هــا گر حــس ،نماينمشـاهده هـايي كـه بـه طـور مسـتقيم توسـط انسـان قابـل كميت
بررسي در موضوعات قابلمشاهده و به يك كميت قابلرا باشند نميها كه علل برخي از بيماري . با توجه به اينكنند مي مختلف تبديل
غيرعادي بدن به دليـل تغييـرات فشـار داخلـي در اعضـا و شرايط هـايي خـواهيم داشـت كـه بتواننـد ايـن گر حـس باشد نياز بـه مي
تـرين روش گيـري نماينـد. معمـول تغييرات فشار را در بدن اندازهدر آن گيري و بيان فشار، فشار تفاضلي است كه طبق تعريف اندازه
هـاي گر حـس تـر . بـيش ٢٤فشـار مبـدا صـفر اسـت ،فشار اتمسـفر بر مبنـاي تغييرشـكل يـك عضـو منعطـف و يـا ،گيري فشار اندازه
نمايند. در روش اول به طور معمـول يـك صـفحه مي متر عملومان
منعطف وجود دارد كه تغييرات فشار باعث تغييرشـكل در صـفحه گيري سنج اندازه كرنش گر حسشود و اين تغييرشكل با مي مربوطه
كرنش معادل يك فشار مشخص خواهـد كه در نهايت اينشود ميبود. در مانومتر از اختالف سطح يك مايع در دو لوله كه انتهاي هر
شود. اصول مي يك در معرض فشارهاي مختلفي قرار دارند استفادهكه سيال همـواره از سـطح فشـار است اساس كاري مانومتر بر اين
كت موجـب نمايد و اين حر مي باال با سطحي با فشار پايين حركتشود. با مدرج نمودن لولـه حامـل مي اختالف سطح دو ستون مايع
توان اختالف سطح ستون مايع را به فشار موجود مـرتبط مي سيال روشاز كاربردهــاي هــر يــك از دو اي نمونــه ،١تصــوير نمــود. در
نشان داده شده است. مذكور
ج ب الف ميمسـتق طـور بـه را چشـم داخل فشار كه يخازن يگرها حس ،)الف( است شده هيتعب ،يكارگذار قابل يالنزه در كه مانومتر براساس گر حس -١تصوير
)ج( يتماس يعدس يرو بر يمقاومت گر حس ،)ب( كنند مي يريگ اندازه
فشار داخـل چشـم گيري اندازهگرهاي هاي حس ويژگي پيوسته
ها گر حساين ،ها مشخص استگر حسهمانگونه كه از نام اين گيـري نماينـد. بايد به طور مداوم بتوانند فشار يك محيط را اندازه
و يـا چون لنزهـاي تماسـي پوشيدني همهاي گر حسبر اين اساس كـه در يـك محـل مشخصـي در )ايمپلنـت كاشتني (هاي گر حس
در هـاي پوشـيدني گر حـس . اند ، طراحي شدهشوند مي چشم تعبيهتـري برخـوردار از ايمنـي بـيش مقايسه با انواع كاشتني (ايمپلنت)
ولي باعث آسيب بـه بافـت ندباش مي تر و از نظر طراحي سادهبوده گيـري شده و با توجه به اينكه به طور غيرمستقيم فشـار را انـدازه
در )ايمپلنـت كاشتني (هاي گر حستري دارند. دقت كم ،نمايند مينيـاز ليو هستند مقايسه با نوع پوشيدني از دقت باالتري برخوردار
ها سازگاري آن به عمليات جراحي دارند كه محدويت اندازه و زيستهـاي چـالش ،محيط داخل بافـت ،عالوه بر اينمورد اهميت است.
هـا گر حـس بيومهندسي مرتبط با خود را دارد كه در طراحـي ايـن طراحـي ،بايد رعايت شود. با توجه به حساسيت بسيار باالي چشم
ايـن بـاليني، دارد. از نظـر زيـادي ت فشار چشم محـدودي گر حس
ترين نـاراحتي كمو بايد بتواند دوره عملكرد كاري طوالني گر حسدقـت، مسائلي ماننـد و از نظر مهندسي ٢٥براي فرد داشته باشدرا
داري آن اهميت مصرف انرژي، كاليبراسيون، حساسيت، دقت و نگهو بـاليني يـدگاه نيز وجود دارد كه از هر دو دمواردي كند. مي پيدا
سـازگاري، توان به زيسـت ميجمله كه ازاست مهندسي پراهميت و عدم محدويت ديـد اشـاره گر حسايمني بيمار، محدوديت اندازه
بايد زيست سازگار بوده و موجـب تحريـك ايمپلنت گر حسنمود. تـوان از مـواد مـي كـه بـراي ايـن كـار ٢٦سيستم ايمني بدن نشود
ه نمود كه از پيش درون چشم مورد استفاده سازگاري استفاد زيست ،عـالوه بـر ايـن ها مورد اطمينـان اسـت. اند و ايمني آن قرار گرفته
مناسب بايد به اندازه كافي كوچك باشد فشار داخل چشم گر حسبتواند در بخش مشخصي از چشم بدون ايجـاد محـدوديت ديـد تا
ي بـراي تـر تر باشد با خطـر كـم كوچك گر حسهرچه .تعبيه شود گـر حـس اگرچـه گذاري آن درون چشم مواجـه خـواهيم بـود. يجا
هـاي مختلـف چشـم، توان در بخـش مي گيري فشار چشم را اندازهدر گـر حسها تعبيه نمود، اما قرار دادن و ديگر مكان صلبيه، قرنيه
گيـري فشـار را تـوان انـدازه مـي اين مزيت را دارد كـه اتاق قدامي
Dow
nloa
ded
from
bin
ajou
rnal
.org
at 1
9:30
+04
30 o
n S
atur
day
Aug
ust 2
9th
2020
)١٣٩٦ (پاييز ١ شماره -٢٣ دوره -بينا پزشكي چشم مجله
٦٦
كال كره چشم به انجـام رسـاند و دقـت مستقل از خواص بيومكانيتاثير مسـائل ناشـي از عمليـات پيشـين جراحـي ري تحتيگ اندازه
نخواهد بـود. كراتوپالستي و كراتوپروستسيس چشم در بيمار چونعفونـت، همواره خطر باالي زجاجيه محفظه در گر حسجايگذاري
. ٢٧را بـه همـراه دارد Encapsulating Fibrosisو جداشدگي شبكيهيك اسـتوانه اتاق قداميدر گر حسفضاي موجود براي جايگذاري
. ٢٩باشد مي متر ميلي ٥/١٢د حدوبا قطر و متر ميلي ٤تا ٣به طول ميكرومتـر در مركـز ٥٢٠در حـدود ،قرنيهچنين قطر متوسط هم
. ٣٠يابـد مـي افـزايش محيطـي و به طور يكنواخت در جهـت استگيـري نيـز از ديگـر ولوشـن انـدازه گيري فشـار و رز محدوده اندازه
فشار داخـل چشـم بايـد گر حسفشار بوده و سنجش مسائل مهم بتواند محدوده فشار درون چشم را به طور كامل پوشش دهد. براي
قابـل قبـول قـدرت تمـايز گيري فشار داخل چشـم حـداقل اندازهفشار داخل چشـم بـه .٣١متر جيوه است ميلي ٢فشار ،گيري اندازهز نوسـان دارد و در متـر جيـوه در رو ميلي ٦تا ٤توسط بين طور م
متـر جيـوه افـزايش داشـته ميلـي ١٥تواند تـا مي بيماري گلوكومتغييرات منحني ، گر حسجنبه پراهميت ديگر تكرارپذيري . ٣٢باشد
در زمـان عملكـرد آن طي زمـان و پاسـخ پايـدار گر حسمشخصه نيز اشاره گر حسفركانسي توان به پاسخ مي باشد. عالوه بر اين مي
،. بر اين اساساست نمود كه دليل اهميت آن ديناميكي بودن فشاربايـد محـدوده الزم بـر ،فشار داخل چشـم گر حسپاسخ فركانسي
٣٠فشار را پوشش دهد كه بين صفر تـا )ديناميكحركت (اساس مصـرف انـرژي ،هـا گر حـس كميت مهم ديگـر در . ٣٣باشد مي هرتزاي باشـد كـه حـداقل مصـرف انـرژي بايد به گونـه گر حسو است
داراي نيـز گر حسممكن را داشته باشد. چگونگي انتقال انرژي به بـه ،فشـار داخـل چشـم گـر حسكه . با توجه به ايناستاهميت سـيم انتقال انرژي بـه صـورت بـي است )ايمپلنتكاشتني (صورت
هـاي لولتـوان از سـ مـي باشـد. از طرفـي مي بهترين راهكار ممكنكه بايـد دقـت نمـود ٢٤كردفتوولتاييك براي تامين انرژي استفاده
نياز به منبع تامين انرژي پايـدار داريـم. ،هاي فشار براي ثبت دادهبايـد تـا حـد ممكـن فشار داخل چشم گر حسمدار شارژ و باتري
درون گـر حسكوچك باشد كه بتواند به صورت ايمپلنت به همراه از طرفي عمر مفيد متناسبي داشته باشد. يكي چشم تعبيه شود و هـا هاي فشـار و چگونـه انتقـال آن ضبط داده ،از مسائل مهم ديگر
سـيم تواند به يك ماژول بـي مي گر حس ،باشد. براي اين منظور ميمجهز باشد و يا روشي براي مشاهده فشار بـا اسـتفاده از پـردازش
هـاي گر حـس ر مـورد پذير باشد. نگراني ديگري كـه د تصوير امكانحرارت توليد شده درون چشـم بـه ،فشار داخل چشم مطرح است
گيـري رسـوب روي مـدار ل جريان مـدار الكترونيكـي و شـكل دليرد بايـد در مواقـع يـ گ ي كه درون چشم قـرار مـي گر حس. ٣٤است
و از ٣٥اضطراري به راحتي قابل خارج نمودن از داخل چشـم باشـد بايد در نظر گرفته شود. در گر حسطرفي حركت چشم در طراحي
به صورت فشار داخل چشم گر حسكه بتوان از نهايت پيش از آنهـا و اسـتانداردهاي تمامي محدوديتبايد ،برداي نمود بهرهباليني
به دقـت بررسـي و در نظـر گرفتـه ،الزم و مديريت خطر براي آن .٣٦و٣٧شوند
موجودآوري فن كـه فشـار هيـدروليكي چشـم فشـار داخـل بر اساس طبيعت فشـار گـر حـس باشد، و نيز ساختار چشم، هـر يـك از دو نـوع مي
گيري فشار داخل چشم بـه كـار بـرد. توان براي اندازه مي موجود راتوان از حركـت سـيال در مجراهـاي گيري اين فشار مي براي اندازه
هـا بـراي خـارج آن هاي ريزسيال استفاده نمود كه باريك در تراشه آوري فن ،. از طرف ديگر٣٨كاربرد دارنددن مايع داخل چشم نيز نمو
آورد كـه مـي ايـن امكـان را فـراهم )MEMSميكروالكترومكانيكال (هـاي ويژگـي هـايي در ابعـاد كوچـك سـاخت. ايـن گر حـس بتوان
هـا را بـه عنـوان آن ميكروالكترومكانيكـال هاي ريزسيال و سيستم شـار داخـل چشـم مطـرح گيـري ف اي مناسـب بـراي انـدازه گزينه
سازد. مي
رومكانيكالتهاي ميكروالك سيستم
رشـد و توسـعه هـاي الكترومكانيكـال، سيسـتم هـاي آوري فن فيزيولـوژي در عوامـل پايش هايي در ابعاد ميكرون را براي گر حس
ها سبك، كوچك و گر حساين است. پذير ساخته امكانداخل بدن . ٢٥سـازد مي تعبيه در چشم مناسبها را براي مصرف بوده و آن كم
تنوع مناسبي براي انتخاب محدوده فشار، پهناي باند، ،عالوه بر اين ميكروالكترومكانيكـال هـاي گر حس. ٣٩و نيز هزينه تمام شده دارند
هـاي مقـاومتي، خـازني، پيزوالكتريكـي، گر حـس توانند شـامل ميبدون نياز توانند مي هاگر حسالكترومغناطيسي و نوري باشند. اين
از آنجـايي كـه به منبع تغذيه و يا با استفاده از باتري كـار كننـد. سـيم منتقـل توانند داده را بـه صـورت بـي مي هاي خازنيگر حس
تـر مـورد توجـه قـرار هـا بـيش گر حـس براي ساخت ايـن ،نمايندــه ــد. گرفت ــازني، ان ــوع خ ــرخالف ن ــسب ــاو گر ح ــاي مق تي و مه
تريكــي بــراي خوانــدن و ذخيــره الكتريكــي نيازمنــد مــدار الكپيزوشـود. مـي گر حسباشند كه موجب حجيم شدن مي هاي فشار دادهتوان به دو دسته تهـاجمي مي را ميكروالكترومكانيكالهاي گر حس
هـاي گر حـس هـاي بنـدي نمـود، از ويژگـي و كم تهـاجهي دسـته
Dow
nloa
ded
from
bin
ajou
rnal
.org
at 1
9:30
+04
30 o
n S
atur
day
Aug
ust 2
9th
2020
گلوكوم در مداوم چشم داخل فشار كنترل هاي تمسيس هاي ويژگي و رو پيش هاي روش - مواليي امير
٦٧
ها بدون نياز به جراحي بـر روي توان به استفاده آن مي غيرتهاجميتفـاوت بـه علـت هـا گر حـس . اين نمودجي چشم اشاره سطح خار
گيـري فشـار مطلـق قادر به انـدازه ضخامت قرنيه در افراد مختلفتهاجمي بـا توجـه بـه يهاگر حس ،از طرف ديگرباشند. چشم نمي
نياز به عمل جراحي داشـته و باشند ميكاشتني به صورت كه اينگيري نماينـد. دازهواسطه ان توانند فشار مطلق درون چشم را بي مي
از نوع خازني بـوده و بـر اسـاس تغييـر ،كاشتني هايگر حساكثر نماينـد. ايـن مي ظرفيت خازني متناسب با فشار داخل چشم عمل
ها شامل يك مدار الكترونيكي هسـتند كـه امكـان انتقـال گر حسرا RLCيك مدار توسط سيم هاي مربوط به فشار به صورت بي داده
توان بـر روي صـلبيه و مي اين مدار الكترونيكي را آورند. مي فراهمكـه محـل دادقـرار اتاق قداميداخل طوري را ،همراه آن گر حس
م يسـ مدار بيبهتر است . نشودمحدوديت ديد موجب قرارگيري آن ،گيرد اطالعات فشار مورد استفاده قرار مينمايش مكملي كه براي
RLCهاي فشار را از مدار داده ،بتواند بدون تماس مستقيم با چشمنمـايش ٢تصـوير هـا در گر حـس دريافت نمايد. نحوه عملكرد اين
فشـار داخـل هـاي گر حسداده شده است. روش ديگر براي توسعه هـا گر حـس با تعبيه ايـن باشد. مي ها سنج استفاده از كرنش ،چشم
توان تغييرات فشار را بـر اسـاس انحنـاي مي درون لنزهاي تماسيگيري نمود. تاثير فشار داخلي چشم است اندازه ه تحتكره چشم ك
گيـري ر انـدازه اين روش ضخامت قرنيه و خواص مكانيكي آن ب درها نيازمند يك منبع انـرژي و يـك گر حسفشار اثرگذار است. اين
هـا اعث افزايش اندازه آنمدار ذخيره داده اطالعات فشار است كه ببـراي ارتباطـات بـوده و غيرتهـاجمي ، هـا گر حـس . ايـن ٢٠شود مييك لنـز ،٣ تصوير. در باشند ميمواجه تري كمبا مشكالت سيم بي
مـايش عبيه شـده اسـت ن مقاومتي ت گر حستماسي كه بر روي آن .شود ميداده
يخـازن يچشم داخل گر حس هيتعب كه چشم يبعد سه مدل -٢ ريتصو
قـرار لرااسـك در گـر حـس آنـتن ; دهـد يمـ مـي نشان را يقدام اتاق در .رديگ مي
شـامل كـه تماسـي چشمي داخل فشار گر حس يك از نمايي -٣ ريتصو است شده تعبيه لنز روي بر محيطي طور به كه باشد مي سنج كرنش يك
پردازنده نيز و داده سيم بي انتقال و سيم بي شارژ مدار همراه به
براي هاي موجود ترين روش متداولذكر شده هاي اگرچه روش هـاي ديگـري گر حسولي ،باشند مي فشار داخل چشمگيري اندازه
چون پيزوالكتريك و نوري نيز براي اين كاربرد مـورد بررسـي قـرار اند. گرفته
ريزسيال
امكان بررسي و انتقال مقدار بسيار ،هاي ريزسياالتي در سيستم . ٤٠باشـد يم در ابعاد ميكرون فراهم هايي ريزكانال كمي از سيال در
مربـوط فشار داخل چشمگيري ها اولين بار براي اندازه ين سيستمانمـايش ٤تصـوير كـه در ١٥به خرگوش مورد استفاده قرار گرفتند
شامل يك محفظـه گـاز كـه بـه يـك گر حسداده شده است. اين باشد. انتهاي ديگر ميمتصل ،حاوي يك سيال رنگي استريزكانال
،فشار داخل چشـم با افزايش .است مرتبط ياتاق قدامريزكانال به گيري ميزان شود كه با اندازه مي جا همايع رنگي داخل ريزكانال جاب
دسـتگاه گيري نمـود. توان فشار داخل چشم را اندازه مي جايي هجاب افزار طراحـي شـده بـراي آن يك دوربين موبايل و نرم گيري اندازه
گيري تيوب نيز براي اندازه Bourdonباشد. عالوه بر اين ساختار ميتـوان آن را مي مورد استفاده قرار گرفته است كه فشار داخل چشم
ها شـامل يـك ريزكانـال مـارپيچ گر حسقرار داد. اين عنبيهدرون متناسب با فشار داخل ،كه ميزان تغييرشكل اين مدار مارپيچاست .٤١باشد مي چشم
ريزسيالگرهاي ميكروالكترومكانيكال و مقايسه حس
موجود، بـر اسـاس فشار داخل چشمگرهاي عملكرد اكثر حس گرهاي ديگري شد، اگرچه حس مي تكنولوژي ميكروالكترومكانيكال
ــر اســاس ريزســيال گرهــاي هــا ســاخته شــده اســت. حــس نيــز بباشـند كـه نيازمند منبع تغذيه خـارجي مـي ميكروالكترومكانيكال
Dow
nloa
ded
from
bin
ajou
rnal
.org
at 1
9:30
+04
30 o
n S
atur
day
Aug
ust 2
9th
2020
)١٣٩٦ (پاييز ١ شماره -٢٣ دوره -بينا پزشكي چشم مجله
٦٨
گرهـاي . ولـي حـس شـود موجب افزايش پيچيـدگي طراحـي مـي ريزسيال نيازمند منبع تغذيه نبوده و با استفاده از فشار چشـم بـه
نمايند. صورت غيرفعال عمل مي
يـك وريزسيال كانال يك در كه كارگذاري قابل گر حس يك -٤ ريتصو بـا را چشـمي داخـل فشـار خوانـدن اجازه و است شده تركيب گاز اتاق
.كند مي فراهم همراه گوشي دوربين از استفاده
هـا پذير بوده و هزينه ساخت آن خواندن فشار به راحتي امكان تواننـد حجمـي از هاي ريزسيال، مـي باشد. سيستم بسيار پايين مي
توان براي خارج نمـودن سيال را جابجا نمايند كه از اين مزيت مي ١. در جـدول ٣٨مايع داخل چشم براي كاهش فشار استفاده نمـود
آوري مرتبط با آن گرهاي به كارگرفته شده و فن اي از حس خالصه ارايه شده است.
يچشم داخل فشار يريگ اندازه يگرها حس مرور -١ جدول شده جاديا وستهيپ
گر نوع حس تكنولوژي ٥٠- ٤٢، ٣٥، ٢١، ٩خازني ميكروالكترومكانيكال
٥٢، ٥١، ٢٠مقاومتي
٥٣اپتيكي
٥٥، ٥٤، ١٥مانومتر ريزسيال
٤١تيوب (Bourdon) بوردن
دورنماگيـري و تمامي موارد ذكر شـده در ايـن مطالعـه بـراي انـدازه
در گيرنـد. مي مورد استفاده قرار فشار داخل چشمتشخيص ميزان گيـري هايي خواهيم داشت كه عالوه بر اندازه آينده نياز به سيستم
تواننـد مي ستم. اين سيكاربرد داشته باشندجهت درمان نيز ،فشارويژگـي يك مجراي مصنوعي براي خروج مايع داخل چشم باشـد.
هاي ريزسياالتي، انتقال مقـادير بسـيار كـم منحصر به فرد سيستمتواننـد يـك مـي ميكروالكترومكانيكـال سيال، به همراه تكنولـوژي
در براي دسترسي به اين هدف فراهم آورنـد. اطمينانراهكار قابل فشـار گيـري هايي با قابليـت انـدازه شاهد سيستم اي نزديك آينده
بود. خواهيم ملتحمهدستكاري و كنترل آن بدون داخل چشم
منابع
1. McCann P, Hogg RE, Fallis R, et al. The effect of statins on intraocular pressure and on the incidence and progression of glaucoma: A systematic review and meta-analysis statins and IOP, glaucoma incidence and progression. Invest Ophthalmol Vis Sci 2016;57:2729-2748.
2. Kingman S. Glaucoma is second leading cause of blindness globally. Bull World Health Organ 2004;82:887-888.
3. Tham Y, Li X, Wong TY, Quigley HA, Aung T, Cheng C. Global prevalence of glaucoma and projections of glaucoma burden through 2040: A systematic review and meta-analysis. Ophthalmology 2014;121:2081-2090.
4. Jindal V. Glaucoma A multifactorial disease and its multidimensional management. International Journal of Scientific and Research Publications 2013;3:1-3.
5. Whitacre MM, Stein R. Sources of error with use of Goldmann-type tonometers. Surv Ophthalmol 1993;38:1-30.
6. Ehlers N, Bramsen T, Sperling S. Applanation tonometry and central corneal thickness. Acta Ophthalmol 1975;53:34-43.
7. Buddle R. A day in the life of IOP. Review Optometry 2014;151:26-32.
8. Liu J, Roberts CJ. Influence of corneal biomechanical properties on intraocular pressure measurement: Quantitative analysis. J Cataract Refract Surg 2005;31:146-155.
9. Varel Ç, Shih Y, Otis BP, et al. A wireless intraocular pressure monitoring device with a solder-filled microchannel antenna. J Micromech Microengineering 2014;24:045012.
10. Chen PJ, Rodger DC, Saati S, et al. Implantable parylene-based wireless intraocular pressure sensor. In Micro Electro Mechanical Systems, 2008. MEMS 2008. IEEE 21st International Conference on 2008 Jan 13 (pp. 58-61). IEEE.
11. Chen P, Rodger DC, Humayun MS, et al. Unpowered
Dow
nloa
ded
from
bin
ajou
rnal
.org
at 1
9:30
+04
30 o
n S
atur
day
Aug
ust 2
9th
2020
گلوكوم در مداوم چشم داخل فشار كنترل هاي تمسيس هاي ويژگي و رو پيش هاي روش - مواليي امير
٦٩
spiral-tube parylene pressure sensor for intraocular pressure sensing. Sensors Actuators A Physical 2006;127:276-282.
12. Haque RM, Wise KD. A 3D implantable microsystem for intraocular pressure monitoring using a glass-in-silicon reflow process. In Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), 2011 IEEE 24th International Conference on 2011 Jan 23 (pp. 995-998). IEEE.
13. Demeng L, Niansong M, Zhaofeng Z. An ultralow power wireless intraocular pressure monitoring system. J Semiconductors 2014;35:105014.
14. Lin KM, Sant HJ, Ambati BK, et al. Intraocular pressure sensors: New approaches for real-time intraocular pressure measurement using a purely microfluidic chip. In 16th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences, MicroTAS 2012. Chemical and Biological Microsystems Society.
15. Araci IE, Su B, Quake SR, et al. An implantable microfluidic device for self-monitoring of intraocular pressure. Nat Med 2014;20:1074-1078.
16. Rosengren L, Rangsten P, Bäcklund Y, et al. A system for passive implantable pressure sensors. Sensors Actuators A Physical 1994;43:55-58.
17. Stangel K, Kolnsberg S, Hammerschmidt D, et al. A programmable intraocular CMOS pressure sensor system implant. IEEE J Solid State Circuits 2001;36:1094-1100.
18. Schnakenberg U, Walter P, Vom Bögel G, et al. Initial investigations on systems for measuring intraocular pressure. Sensors Actuators A Physical 2000;85:287-291.
19. Leonardi M, Leuenberger P, Bertrand D, et al. First steps toward noninvasive intraocular pressure monitoring with a sensing contact lens. Invest Ophthalmol Vis Sci 2004;45:3113-3117.
20. Leonardi M, Pitchon EM, Bertsch A, et al. Wireless contact lens sensor for intraocular pressure monitoring: Assessment on enucleated pig eyes. Acta Ophthalmol 2009;87:433-437.
21. Chiou J, Huang Y, Yeh G. A capacitor-based sensor and a contact lens sensing system for intraocular pressure monitoring. J Micromech Microengineering 2015;26:015001.
22. Mansouri K. The road ahead to continuous 24-hour intraocular pressure monitoring in glaucoma. J Ophthalmic Vis Res 2014;9:260-268.
23. Kim KH, Kim BH, Seo YH. A noncontact intraocular pressure measurement device using a micro reflected air pressure sensor for the prediagnosis of glaucoma. J Micromech Microengineering 2012;22:035022.
24. Yu L, Kim BJ, Meng E. Chronically implanted pressure sensors: Challenges and state of the field. Sensors 2014;14:20620-20644.
25. Clausen I, Glott T. Development of clinically relevant implantable pressure sensors: Perspectives and challenges. Sensors 2014;14:17686-17702.
26. Kotzar G, Freas M, Abel P, Fleischman A, Roy S,
Zorman C, et al. Evaluation of MEMS materials of construction for implantable medical devices. Biomaterials 2002;23:2737-2750.
27. Katuri KC, Ramasubramanian MK, Asrani S. A surface micromachined capacitive pressure sensor for intraocular pressure measurement. In Mechatronics and Embedded Systems and Applications (MESA), 2010 IEEE/ASME International Conference on 2010 Jul 15 (pp. 149-154). IEEE.
28. Bhardwaj V, Rajeshbhai GP. Axial length, anterior chamber depth-a study in different age groups and refractive errors. J Clin Diagn Res 2013;7:2211-2212.
29. Goldsmith JA, Li Y, Chalita MR, Westphal V, Patil CA, Rollins AM, et al. Anterior chamber width measurement by high-speed optical coherence tomography. Ophthalmology 2005;112:238-244.
30. Ruberti JW, Sinha Roy A, Roberts CJ. Corneal biomechanics and biomaterials. Annu Rev Biomed Eng 2011;13:269-295.
31. Chihara E. Assessment of true intraocular pressure: The gap between theory and practical data. Surv Ophthalmol 2008;53:203-218.
32. Wilensky JT. Diurnal variations in intraocular pressure. Trans Am Ophthalmol Soc 1991;89:757-790.
33. Cooper RL, Beale DG, Constable IJ, Grose GC. Continual monitoring of intraocular pressure: Effect of central venous pressure, respiration, and eye movements on continual recordings of intraocular pressure in the rabbit, dog, and man. Br J Ophthalmol 1979;63:799-804.
34. Jiang G. Design challenges of implantable pressure monitoring system. Front Neurosci 2010;4:2.
35. Carrasco FG, Alonso DD, Niño-de-Rivera L. Biocompatibility and implant of a less invasive intraocular pressure sensor. Microelectronic Engineering 2016;159:32-37.
36. Mark T. Medical electrical equipment Part 1: General requirements for basic safety and essential performance. 2005.
37. International Organization for Standardization. ISO 14971: medical devices-application of risk management to medical devices. ISO; 2000.
38. Gunn NM, inventor; Novartis Ag, assignee. Osmotically actuated fluidic valve. United States patent US 9,572,712. 2017 Feb 21.
39. Abeysinghe DC, Dasgupta S, Boyd JT, Jackson HE. A novel MEMS pressure sensor fabricated on an optical fiber. IEEE Photon Technol Lett 2001;13:993-995.
40. Whitesides GM. The origins and the future of microfluidics. Nature 2006;442:368-373.
41. Chen P, Rodger DC, Agrawal R, Saati S, Meng E, Varma R, et al. Implantable micromechanical parylene-based pressure sensors for unpowered intraocular pressure sensing. J Micromech Microengineering 2007;17:1931.
42. Rendón-Nava A, Nino-de-Rivera-yO L. Intraocular
Dow
nloa
ded
from
bin
ajou
rnal
.org
at 1
9:30
+04
30 o
n S
atur
day
Aug
ust 2
9th
2020
)١٣٩٦ (پاييز ١ شماره -٢٣ دوره -بينا پزشكي چشم مجله
٧٠
pressure sensor design. InElectrical and Electronics Engineering, 2006 3rd International Conference on 2006 Sep 6 (pp. 1-4). IEEE. Back to cited text no. 42
43. Todani A, Behlau I, Fava MA, Cade F, Cherfan DG, Zakka FR, et al. Intraocular pressure measurement by radio wave telemetry. Invest Ophthalmol Vis Sci 2011;52:9573-9580.
44. Kouhani MH, Weber A, Li W. Wireless intraocular pressure sensor using stretchable variable inductor. InMicro Electro Mechanical Systems (MEMS), 2017 IEEE 30th International Conference on 2017 Jan 22 (pp. 557-560). IEEE.
45. Zeng P, Cui Q, Wu M, Chen PY, Cheng MM. Wireless and continuous intraocular pressure sensors using transparent graphene. In SENSORS, 2016 IEEE 2016 Oct 30 (pp. 1-3). IEEE.
46. Yeh GT, Wu TW, Tsai SW, Hsu SH, Chiou JC. Toward a wireless contact lens sensor system with a micro-capacitor for intraocular pressure monitoring on in-vitro porcine eye. In SENSORS, 2015 IEEE 2015 Nov 1 (pp. 1-4). IEEE.
47. Shin K, Jang C, Kim MJ, Yun K, Park KH, Kang JY, et al. Development of novel implantable intraocular pressure sensors to enhance the performance in in vivo tests. J Microelectromech Syst 2015;24:1896-1905.
48. Chen G, Chan I, Leung LK, Lam DC. Soft wearable contact lens sensor for continuous intraocular pressure monitoring. Med Eng Phys 2014;36:1134-1139.
49. Chitnis G, Maleki T, Samuels B, Cantor LB, Ziaie B. A
minimally invasive implantable wireless pressure sensor for continuous IOP monitoring. IEEE Trans Biomed Eng 2013;60:250-256.
50. Huang YC, Yeh GT, Yang TS, Chiou JC. A contact lens sensor system with a micro-capacitor for wireless intraocular pressure monitoring. In SENSORS, 2013 IEEE 2013 Nov 3 (pp. 1-4). IEEE.
51. Bhamra H, Tsai JW, Huang YW, Yuan Q, Irazoqui P. 21.3 A sub-mm 3 wireless implantable intraocular pressure monitor microsystem. In Solid-State Circuits Conference (ISSCC), 2017 IEEE International 2017 Feb 5 (pp. 356-357). IEEE.
52. Donida A, Di Dato G, Cunzolo P, Sala M, Piffaretti F, Orsatti P, et al. A circadian and cardiac intraocular pressure sensor for smart implantable lens. IEEE Trans Biomed Circuits Syst 2015;9:777-789.
53. Ghannad-Rezaie M, Gulari MN, de Melo Franco R, Mian SI, Chronis N. A powerless optical microsensor for monitoring intraocular pressure with keratoprostheses. In Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (TRANSDUCERS & EUROSENSORS XXVII), 2013 Transducers & Eurosensors XXVII: The 17th International Conference on 2013 Jun 16 (pp. 2708-2711). IEEE.
54. Bello SA, Malavade S, Passaglia CL. Development of a smart pump for monitoring and controlling intraocular pressure. Ann Biomed Eng 2017;45:990-1002.
55. Araci IE, Baday M. Contact lens with a microfluidic channel to monitor radius of curvature of cornea 2016.
Dow
nloa
ded
from
bin
ajou
rnal
.org
at 1
9:30
+04
30 o
n S
atur
day
Aug
ust 2
9th
2020
