способ диагностики патологии сетчатки и зрительного нерва

Формула изобретения

Способ диагностики патологии сетчатки и зрительного нерва, включающий измерение значений порогового контраста воздействующих световых стимулов в заданных точках поля зрения, отличающийся тем, что увеличивают площадь воздействующих световых импульсов R_i относительно радиуса центрального стимула R₀ пропорционально снижению световой чувствительности нормально функционирующего глаза по мере удаления от центра поля зрения, измеряют значения порогового контраста с_i воздействующих световых стимулов в разных участках поля зрения, вычисляют вероятность соответствия Р₀ функции распределения значения порогового контраста по полю зрения F₀(c) функции нормального распределения Fn₀ вычисляют вероятности соответствия P_j функции F_j(c) функции нормального распределения Fn_j при последовательном исключении максимальных значений порогового контраста c_max из области определения функции F₀(c) и патологию диагностируют, когда максимальная вероятность соответствия сравниваемых функций достигается при исключении значений порогового контраста из области определения F₀(c).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицины, а именно к офтальмологии, и может быть использовано для диагностики начальных этапов развития патологического процесса в сетчатке и зрительном нерве, а также для оценки эффективности лечения путем исследования полей зрения.

Более ранним является метод кинетической периметрии, с помощью которого определяются границы полей зрения. В качестве тестовых стимулов используются движущиеся от периферии к центру поля зрения пятна света определенного размера и интенсивности.

В рамках кинетической периметрии был предложен способ оценки состояния сетчатки на основании оценки способности к пространственной суммации. С помощью равноэнергетических стимулов (произведение яркости стимула на площадь - величина постоянная) определялись изоптеры - границы одинаковой пространственной суммации. При равноэнергетической периметрии диагностическим критерием служит совпадение или несовпадение границ при повторных исследованиях. Нормативы для равноэнергетической периметрии были определены С. Б. Поляк (см. Поляк С.Б. Способы стандартизации количественной периметрии для клинических целей // Офтальмологический журнал, 1968, т. 23, 3, с. 212-216) [1]. Метод не получил широкого распространения в клинической практике из-за длительности каждого исследования.

Для оценки контрастной чувствительности в разных участках поля зрения и выявления скотом (участков со сниженной чувствительностью) используется метод статической периметрии. При данном способе обследований тестирующий объект не перемещают и не меняют в размерах, а предъявляют в заданных точках поля зрения с переменной яркостью.

Наиболее распространенными являются надпороговые методы статической периметрии. Для обнаружения зрительной патологии методом статической периметрии используется принцип сопоставления световой чувствительности тестируемого участка поля зрения с нормативом. Нормативы для статической периметрии в разных возрастных группах выработаны Р. Брентоном и Ч. Фелпсом (см. Brenton R.S., Phelps C.D. The normal visual field on the Humphrey field analyzer // Ophthalmologica. 1986. V.193, 1-2, р. 56-74) [2]. При увеличении эксцентриситета вдоль различных меридианов спад чувствительности примерно одинаков. Поскольку с возрастом светочувствительность снижается по всему полю зрения равномерно, рельеф чувствительности остается постоянным. При стандартных статико-периметрических обследованиях (яркость фона 10 abs, величина теста 12 угл. с, время предъявления теста 1 с) пороговая чувствительность в центре поля зрения равна около 1 abs, а в 20^o от центра около 10 abs (см. Петкова Н. Возрастные изменения зрительно-функциональной способности здорового глаза, установленные при помощи статико-периметрических исследований // В кн.: Актуальные проблемы офтальмологии. М., Медицина. 1981. С.13-21) [3].

Развитием метода надпороговой статической периметрии стало создание автоматических периметров. В качестве примеров можно привести широко используемые в офтальмологической практике анализатор полей зрения "Humphrey", компьютерные периметры "Торсоп Computerized Perimeter SBS-2020" и "Периком" (см. Вагин Б.И., Бакшинский П.П., Баурина О.И. и др. Автоматический статический периметр "Периком" в клинической практике офтальмолога // Методические рекомендации. М., 1998, 29 с.) [4]. Согласно паспортным данным на указанные приборы процедура тестирования полей зрения осуществляется в надпороговом режиме: яркость тестовых стимулов устанавливается на уровне 5-6 дБ выше пороговых значений, характеризующих норму. Такое существенное увеличение тестовой интенсивности (в 3-4 раза выше пороговой) необходимо, чтобы исключить искажение результата из-за высокой вариабельности индивидуальных показателей световой чувствительности. В результате современные компьютерные периметры используются лишь для обнаружения выраженных изменений в полях зрения: скотом разной степени глубины (обычно используется 2-3 градации). В то же время начальные стадии патологического процесса, которые характеризуются существенно меньшим снижением световой чувствительности, существующими методами не выявляются.

С целью повышения чувствительности статической периметрии был предложен метод пороговой периметрии (в отличие от ранее рассмотренной надпороговой периметрии). Этот метод реализован, в частности, на анализаторе поля зрения "Humphrey" (США) (см. Brenton R.S., Phelps C.D. The normal visual field on the Humphrey field analyzer // Ophthalmologica. 1986. V.193, 1-2, р. 56-74) [2] , (см. Brenton R.S., Argus W.A. Fluctuations on the Humphrey and Octopus perimeter // Invest. Ophthalmol. 1987. V.28, 5, р. 767-771) [5]. Сначала измеряется световая чувствительность в различных участках поля зрения пациента. Затем рассчитывается среднее значение порога по всему полю зрения. Диагноз ставится на основании отклонения индивидуальной средней световой чувствительности от показателя возрастной популяционной нормы. Определенным развитием метода пороговой периметрии явились разработки, защищенные патентами США (см. Jonson C.A., Shapiro L.R. Visual testing method and apparatus // Patent US 5050983, 1991) [6], (см. Gonzales De La Rosa M. Method of determining the perimeter of the visual field of the human eye // Patent US 5864385, 1999) [7].

На оценке пороговых значений световой чувствительности основан также способ и аппаратура для динамической и статической периметрии глаза человека, защищенные патентом США (см. Gelius S. Process and apparatus for the dynamic of static perimetry of the eye // Patent US 4349250, 1982) [8] и реализованные в периметрах фирмы "Rodenstock". Этот способ является наиболее близким по выполнению к заявленному способу и принимается нами за прототип.

Согласно этому способу пороговая контрастная чувствительность определяется независимо для различных участков поля зрения. Затем полученные значения сопоставляются с нормативными показателями для каждого тестируемого участка поля зрения. Норматив определяется как среднее значение чувствительности данного участка поля зрения при измерении на большом числе испытуемых (популяционная норма) и может быть определен независимо для разных возрастных групп. Сравнение нормативных значений со значениями, полученными в результате обследования, указывает на наличие отклонений в световой чувствительности в том или ином участке поля зрения.

Способ пороговой периметрии был разработан для повышения чувствительности метода надпороговой статической периметрии с целью выявления относительно небольших изменений световой чувствительности, отражающих начальные этапы развития патологии. Однако метод не лишен недостатков. Так, индивидуальная световая чувствительность является достаточно вариабельным показателем и, помимо возраста, зависит от общего функционального состояния пациента, его эмоционального состояния, уровня зрительного утомления и т.д. Известно, что у различных пациентов с нормальным зрением пороговая яркость стимулов может различаться на 4-5 дБ (см. Brenton R.S., Phelps C.D. The normal visual field on the Humphrey field analyzer // Ophthalmologica. 1986. V.193, 1-2, р. 56-74) [2] , (см. Brenton R.S., Argus W.A. Fluctuations on the Humphrey and Octopus perimeter // Invest. Ophthalmol. 1987. V.28, 5, р. 767-771) [5]. Таким образом, отклонения световой чувствительности от норматива, которые могут быть уверенно определены как признак патологии, обнаруживаются лишь при значительных повышениях пороговой яркости стимулов (порядка 5 дБ) в большинстве тестируемых участков поля зрения. Использование в качестве диагностического критерия показателей популяционной нормы снижает чувствительность метода, что не позволяет диагностировать заболевания сетчатки и зрительного нерва на ранних стадиях.

Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности диагностики патологии сетчатки и зрительного нерва.

Технический результат достигается тем, что в способе диагностики патологии сетчатки и зрительного нерва, включающем измерение порогового контраста воздействующих световых стимулов в заданных точках поля зрения, согласно изобретению увеличивают площадь воздействующих световых стимулов R_i относительно радиуса центрального стимула R₀ пропорционально снижению световой чувствительности нормально функционирующего глаза по мере удаления от центра поля зрения, измеряют значения порогового контраста с_i воздействующих световых стимулов в разных участках поля зрения, вычисляют вероятность соответствия Р₀ функции распределения значения порогового контраста по полю зрения F₀(c) функции нормального распределения Fn₀ вычисляют вероятности соответствия P_j функции F_j(c) функции нормального распределения Fn_j при последовательном исключении максимальных значений порогового контраста с_max из области определения функции F₀(с), и патологию диагностируют, когда максимальная вероятность соответствия сравниваемых функций достигается при исключении значений порогового контраста из области определения F₀(c).

Это приводит к выравниванию значений порогового контраста по полю зрения нормально функционирующего глаза, что позволяет сопоставлять чувствительность различных участков поля зрения у одного индивидуума и использовать для диагностики патологии сетчатки и зрительного нерва не популяционную норму, как в прототипе, а индивидуальную норму, получаемую в результате указанных действий. Это приводит к повышению чувствительности метода и, следовательно, к возможности диагностики патологии на ранних стадиях заболевания. Дополнительным достоинством данного способа является уменьшение в 25 раз рабочего диапазона яркости тестовых стимулов, что позволяет в качестве стимулятора использовать монитор компьютера.

На фиг.1 представлена блок-схема реализации способа.

На фиг. 2 представлены результаты компьютерной кампиметрии, характеризующие норму. А - карта поля зрения, Б - гистограмма распределения значений порогового контраста по полю зрения. Пунктирными линиями отмечены: слева - значение порогового контраста в центре поля зрения, справа - нормальный разброс значений порога от среднего уровня (граница индивидуальной нормы).

На фиг. 3 представлены результаты компьютерной кампиметрии, характеризующие начальный этап развития патологического процесса. Обозначения те же.

На фиг. 4 представлены результаты компьютерной кампиметрии, характеризующие далеко зашедший патологический процесс.

Способ был реализован методом кампиметрии с использованием персонального компьютера (Pentium, видеокарта не менее 4 мБ, монитор 15""). Во время обследования голова пациента находится в лобно-подбородочном упоре на расстоянии 35 см от монитора, который используется в качестве экрана кампиметра. Тестирование осуществляется монокулярно. Пациент фиксирует взгляд в центре перекрестья, изображение которого формируется на экране. В разных участках экрана появляются тестовые стимулы. Пациент реагирует на появление стимула нажатием клавиши на клавиатуре компьютера.

Способ может быть реализован так же как метод статической пороговой периметрии.

При обследовании осуществляются действия в последовательности 1-11 в соответствии с блок-схемой, изображенной на фиг.1.

1. Увеличивают радиус воздействующих световых стимулов R_i относительно центрального стимула R₀ пропорционально снижению световой чувствительности нормально функционирующего глаза по мере удаления от центра поля зрения (с ростом эксцентриситета). В конкретном случае используют, помимо центральной, 48 тестовых позиций (i{0...48}).

Функции увеличения радиуса стимулов были определены на группе испытуемых с нормальным зрением для каждого из основных меридианов поля зрения при фоновой освещенности экрана 150-200 кд/м².

Для темпорального меридиана:

R=(4,l310^-4S³-1,9210^-2S²+3,410^-1S+1)R₀;

для дорсального меридиана:

R=(1,2510^-3S³-3,6210^-2S²+510^-1S+0,95)R₀;

для назального меридиана:

R=(4,4110^-4S³-1,6110^-2S²+3,0910^-1S+1,02)R₀;

для вентрального меридиана:

R=(1,1610^-3S³-3,4210^-2S²+5,0610^-1S+1,03)R₀,

где R - радиус стимула (угл. мин),

S - эксцентриситет стимула (угл. град.), (S30),

R₀ - радиус центрального стимула (угл. мин.), (R₀=5).

Для тестовых позиций, расположенных на диагональных меридианах, радиусы стимулов рассчитывались путем линейной интерполяции вышеуказанных функций.

2. Методом лестницы определяют пороговый контраст в центре поля зрения пациента c₀. Шаг изменения контраста 0,1 лог. ед. Полученное значение контраста принимают в качестве начального для всех тестовых стимулов.

3. Аналогично определяют пороговый контраст с_i в разных участках поля зрения для всех тестовых стимулов.

4. Рассчитывают гистограмму распределения значений порогового контраста по полю зрения F_j(c), где сС, а С={c_min...c_max}.

5. Подсчитывают число классов в гистограмме N_c при j=0. Вычисляют j_max= N_c-3.

6. Для текущего множества С вычисляют: а) среднее значение порогового контраста и б) дисперсию . На основании полученных значений рассчитывают функцию нормального распределения Рn_j

7. Сравнивают экспериментальную (п. 4) и расчетную (п.6) функции. В конкретном случае по критерию хи-квадрат вычисляют вероятность соответствия сравниваемых функций P_j.

8. Изменяют область определения для функции F_j+1(c) путем исключения максимального значения контраста с_max. Повторяют операции, описанные в пунктах 4, 6 и 7 для j=j+1, пока не будет выполнено условие j>j_max.

9. Определяют максимальное значение вероятности соответствия сравниваемых функций Р_max.

10. Норма диагностируется, когда функции нормального распределения Fn_j максимально соответствует исходная функция распределения значений порогового контраста по полю зрения F₀(c) (без исключения максимальных значений порогового контраста). То есть когда выполняется условие Р_max=P₀.

На фиг.2 показан результат, соответствующий норме. Исходная гистограмма распределения значений порогового контраста близка к нормальному распределению.

11. Патология диагностируется, когда для достижения максимального соответствия сравниваемых функций потребовалось исключать c_max. То есть когда выполняется условие Р_maxР₀. Значения порогового контраста, которые были исключены для достижения максимального соответствия сравниваемых функций, оцениваются как патологические.

На фиг. 3 и 4 показаны результаты, соответствующие патологии. На фиг.3 гистограмма распределения значений порогового контраста имеет асимметричный вид и достигает максимального соответствия функции нормального распределения лишь после исключения из распределения шести максимальных значений контрастного порога. На фиг. 4 гистограмма распределения значений порогового контраста имеет бимодальный характер, что характеризует далеко зашедший патологический процесс.

Источники информации

1. Поляк С.Б. Способы стандартизации количественной периметрии для клинических целей // Офтальмологический журнал, 1968, т. 23, 3, с. 212-216.

2. Brenton R.S., Phelps C.D. The normal visual field on the Humphrey field analyzer // Ophthalmologica. 1986. V.193, 1-2, р. 56-74.

3. Петкова Н. Возрастные изменения зрительно-функциональной способности здорового глаза, установленные при помощи статико-периметрических исследований // В кн.: Актуальные проблемы офтальмологии. М., Медицина, 1981, с. 13-21.

4. Вагин Б.И., Бакшинский П.П., Баурина О.И., Волосова Н.П., Симонова С. В. , Наумова М.В., Будник В.М., Пирязев Е.Т. Автоматический статический периметр "Периком" в клинической практике офтальмолога // Методические рекомендации. М., 1998, 29 с.

5. Brenton R.S., Argus W.A. Fluctuations on the Humphrey and Octopus perimeter// Invest. Ophthalmol. 1987. V.28, 5, р. 767-771.

6. Jonson C.A., Shapiro L.R. Visual testing method and apparatus // Patent US 5050983, 1991-09-24, МКИ А 61 В 3/02.

7. Gonzales De La Rosa M. Method of determining the perimeter of the visual field of the human eye // Patent US 5864385, 1999-01-26. МКИ A 61 B 3/00.

8. Gelius S. Process and apparatus for the dynamic of static perimetry of the eye // Patent US 4349250, 1982-09-14. МКИ А 61 В 3/06 - прототип.