Способ оценки функционального состояния сетчатки
Изобретение относится к офтальмологии. Способ заключается в том, что глаз стимулируют серией вспышек света с градуально сокращающимся интервалом между стимулами от 100 до 20 мс, серии вспышек повторяют с интервалом 100 мс, на полученной электроретинограмме, состоящей из серии волн с частотой стимуляции, градуально изменяющейся от 10 до 50 Гц - качающаяся ЭРГ, измеряют амплитуду каждой волны, сравнивают полученные показатели с нормальными и при снижении на 25 % и более хотя бы одной из амплитуд волн на низких частотах судят о наличии и степени изменений в скотопической системе сетчатки, преимущественно в периферических ее отделах, а на высоких частотах о наличии и степени изменений в фотопической системе сетчатки, преимущественно в ее центральных отделах, при наличии искажения динамики амплитуд волн качающейся ЭРГ по сравнению с нормальной судят об изменении вклада в генерацию ответа активности скотопической и фотопической систем. Способ позволяет сократить время исследования. 8 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области медицины - офтальмологии и предназначено для экспресс-диагностики патологических изменений в скотопической и фотопической системах сетчатки при различных видах ретинальных заболеваний.
Известны способы оценки функционального состояния сетчатки путем регистрации электроретинограммы (ЭРГ) на одиночные вспышки света и ритмической ЭРГ (РЭРГ) на мелькающие стимулы с различной частотой предъявления вспышек. Способы широко используются для диагностики изменений в скотопической и фотопической системах сетчатки, ее периферических и центральных отделов при различных видах офтальмопатологии [1,3, 6-8]. Наиболее близким аналогом является "Способ оценки состояния сетчатки при нарушениях кровообращения в бассейне центральной артерии сетчатки" (Зуева М. В. , Цапенко И. В., а. с. SU N 1704754 A1, A 61 B 3/00 от 15-09-1991), в котором продемонстрирована диагностическая ценность комплексного электроретинографического исследования, включающего регистрацию низкочастотных и высокочастотных ритмических ЭРГ для оценки вовлечения в патологический процесс скотопической системы сетчатки, преимущественно ее периферических отделов, и фотопической системы сетчатки, преимущественно ее макулярной области. Однако недостатком способа, выбранного за прототип, является необходимость отдельной регистрации РЭРГ на каждую исследуемую частоту стимуляции. Это значительно удлиняет время обследования пациента и соответственно - время фиксации на роговице глава регистрирующей линзы - активного электрода. Последнее наиболее существенно при обследовании детей, беспокойных лиц и пациентов с травмами глаза, когда имеется необходимость максимально сократить контакт линзы с роговицей. Длительность отдельных многократных исследований РЭРГ на каждую частоту мельканий предопределяет также ограничение существующих способов только исследованием ритмических ответов на 2-3 крайние частоты стимуляции (низкие - 8-12 Гц и высокие - 30-40 Гц). Между тем, оценка динамики РЭРГ по всему спектру частот может дать дополнительную информацию о топике патологических изменений в сетчатке и патофизиологических механизмах развивающейся ретинальной патологии. Технический результат предлагаемого способа состоит в получении комплексной информации о топике патологических изменений в сетчатке. Технический результат достигается тем, что глаз стимулируют серией вспышек света с градуально сокращающимся интервалом между стимулами от 100 до 20 мс. Повторение серий вспышек с интервалом 100 мс позволяет получить сложную по форме электроретинограмму (качающуюся ЭРГ), состоящую из серии волн, каждая из которых является одиночным ответом на различную частоту стимуляции, а именно: РЭРГ на частоту мельканий от 10 до 50 Гц. По степени изменений у пациентов амплитуд каждой волны (РЭРГ) по сравнению с нормой судят о функциональном состоянии скотопической и фотопической систем сетчатки и топике патологического процесса. По сравнению с известным способом, являющимся наиболее близким аналогом, способ обладает следующими отличиями: - при однократном исследовании электроретинограмма регистрируется не на мелькания света одной фиксированной частоты, а в ответ на вспышки с градуально возрастающей частотой стимуляции за счет постепенного сокращения интервала между стимулами; - возникающий сложный ЭРГ-ответ состоит не из последовательности одинаковых биопотенциалов, а из серии волн - ритмических ЭРГ (РЭРГ) с градуально изменяющейся амплитудой и различной природой генерации. По сравнению с известным, предлагаемый способ обладает следующими преимуществами: - при однократной регистрации качающейся ЭРГ сразу выполняется анализ изменений РЭРГ на весь необходимый для диагностики спектр частот стимуляции - от 10 до 50 Гц, без отдельных многократных исследований волн (РЭРГ) на каждую частоту мельканий; - существенно сокращается время обследования одного пациента при сравнительной оценке патологических изменений в скотопической и фотопической системах сетчатки, ее периферических и центральных отделов; - последовательность возникающих на экране монитора биопотенциалов позволяет наглядно проследить за динамикой изменений амплитуды и формы РЭРГ при постепенном изменении природы генерации волн - медленном нарастании вклада в суммарную РЭРГ активности колбочковой (фотопической) системы и уменьшении - палочковой (скотопической); - возможность оценки абсолютных величин (амплитуд от пика отрицательной до пика положительной волны) каждой составляющей (волны) качающейся ЭРГ, а также их динамики позволяет повысить эффективность функциональной диагностики различных патологических изменений в сетчатке. Способ основан на следующих теоретических предпосылках: Физиологические особенности в функционировании палочкового и колбочкового аппаратов сетчатки позволяют использовать регистрацию ритмической ЭРГ прежде всего для дифференциальной оценки состояния фотопической и скотопической систем. Способ основан на различной способности палочек и колбочек и связанных с ними элементов сетчатки воспроизводить световой ритм. Максимально возможная частота мельканий, воспроизводимая фотопическими и скотопическими элементами смешанной сетчатки человека, колеблется соответственно в пределах 50-100 и 10-30 пер/сек. Критическая частота слияния мельканий в ЭРГ в существенной степени зависит от условий регистрации, в том числе, от интенсивности адаптирующего фона и самих мельканий. При патологиях палочковой системы, к которым относятся как стационарные функциональные аномалии зрительной системы (эссенциальная гемералопия разных типов, болезнь Огуши), так и некоторые наследственные заболевания сетчатки (пигментный ретинит или тапето-ретинальная абиотрофия) при резко субнормальной b-волне ЭРГ характерным является отсутствие усвоения светового ритма на низких частотах и его наличие в фотопических условиях регистрации. Напротив, при врожденных дефектах цветового зрения (палочковый монохроматизм, дихромазия), а также заболеваниях сетчатки, селективно затрагивающих ее колбочковую систему (колбочковая дистрофия) отмечается низкая способность воспроизведения в ЭРГ световых мельканий [6]. С развитием техники усиления и усреднения биопотенциалов появилась возможность не только качественного, но и количественного анализа РЭРГ. При этом, оценка амплитудных параметров РЭРГ на частоту стимуляции 30 Гц и выше позволяет более тонко тестировать состояние колбочковой системы сетчатки. Следует иметь в виду, что природа ритмического ответа существенно зависит от энергии предъявляемых световых мельканий. Для высоких яркостей вспышек РЭРГ на большие частоты стимуляции имеет главным образом фоторецепторную природу, то есть отражает колбочковый рецепторный ответ без вклада активности элементов более глубоких отделов сетчатки [13]. Однако при умеренных интенсивностях раздражения природа высокочастотной РЭРГ изменяется и в ее генерации начинают принимать участие и нейроны внутреннего ядерного слоя сетчатки. Снижение интенсивности стимулирующего света создает еще один эффект, имеющий значение для практической электроретинографии, а именно: в суммарном ритмическом ответе сетчатки на высокие частоты возрастает вклад активности нейронов макулярной зоны. Колбочки макулярной области составляют лишь 10% от общей колбочковой популяции сетчатки и, регистрируя РЭРГ на высокие частоты мельканий при стимуле большой площади, трудно судить о состоянии центральных ретинальных отделов. Однако при снижении энергии вспышек изменение природы генерации РЭРГ приводит к существенному увеличению доли ответа от макулярной зоны. В частности ее вклад в суммарную РЭРГ на 40 Гц при яркости стимула 16 кд/м2 составляет около 25%. Таким образом, использование умеренных интенсивностей засвета определяет возрастание ценности высокочастотной РЭРГ в диагностике заболеваний макулярной области сетчатки [9]. Чрезвычайно важными являются также физиологические особенности низкочастотной РЭРГ. Глиальные Мюллеровские клетки сетчатки не способны воспринимать световой ритм свыше 2-4 Гц [2]. Поэтому, если при одиночных стимулах света b-волна ЭРГ отражает активность нейрональных элементов внутреннего ядерного слоя, опосредованную буферными свойствами глиальных клеток Мюллера, то ритмическая ЭРГ на мелькающие стимулы является сигналом, отражающим суммарную, результирующую активность только нейрональных элементов сетчатки, не опосредованную глией. Отсюда, изменения b-волны ЭРГ на одиночные вспышки будут связаны с патологией как деполяризующихся биполяров, так и глиальных клеток Мюллера, а изменения низкочастотной РЭРГ - с патологическими нарушениями главным образом нейрональных элементов сетчатки. Различие в генерации ЭРГ и низкочастотной РЭРГ определяет возможность получения нового диагностического теста в клинической электроретинографии. Он основан на сопоставлении степени изменений этих биопотенциалов и позволяет опосредованно оценивать глиальные и нейрональные изменения в сетчатке [4]. Показано также, что амплитуда и форма ритмической ЭРГ зависит от тормозных межнейрональных взаимодействий в сетчатке, что позволяет использовать анализ ЭРГ на мелькающие стимулы для оценки функциональных нарушений на уровне вертикальных и горизонтальных связей в сетчатке [5, 15]. Способ осуществляется следующим образом: ЭРГ регистрируют с помощью ганц-фельд стимулятора любой конструкции при постоянной времени на усилителе биопотенциалов 0,3 с и верхней полосой пропускания 70-100 Гц. Биопотенциалы отводят с помощью контактной линзы или любого другого традиционно используемого в электроретинографии активного электрода, накладываемого на предварительно анестезированный глаз. Референтный и заземляющий электроды в виде клипс располагают на мочках ушей. Регистрацию осуществляют серией вспышек с градуально сокращающимся интервалом между стимулами (от 100 до 20 мс). Развивается ЭРГ, состоящая из 9-10 четко выявляемых волн с постепенно изменяющейся формой и амплитудой ответов. Предъявление серии вспышек повторяется через 100 мс для достижения эффекта усреднения комплексного ответа. В зависимости от чистоты записи может быть достаточным от 2 до 10 усреднений. Для достижения эффекта "врабатывания" (стабилизации ответа сетчатки на мелькания) первые несколько реализаций не усредняются. Реальная частота мельканий в таких условиях стимуляции сетчатки в одном комплексном ЭРГ-ответе ( в серии волн) градуально изменяется от 10 до 50 Гц вследствие постепенного сокращения межстимульного интервала. Для описания данного технического приема в физике существует термин "качание частоты", в связи с чем предлагаемый способ оценки функционального состояния сетчатки нами условно назван "качающаяся ЭРГ". Далее оценивают амплитуду каждой составляющей (волны) комплексного ЭРГ-ответа (от пика отрицательной до пика положительной волны) и сравнивают ее с нормальными значениями для здоровых лиц. При избирательном угнетении хотя бы одной из низкочастотных волн (первые 4 составляющих качающейся ЭРГ) - снижении их амплитуды на 25% и более от нормальных значений - судят о наличии и степени изменений в скотопической системе сетчатки, преимущественно в периферических ее отделах, а при подобном угнетении одной или более волн на высоких частотах - о наличии и степени изменений в фотопической системе сетчатки, преимущественно в ее центральных отделах. По искажению динамики амплитуд волн (последовательных РЭРГ) качающейся ЭРГ по сравнению с нормальной динамикой для здоровых лиц судят об изменении вклада в генерацию ответа активности скотопической и фотопической систем и получают динамическую характеристику возбудимости сетчатки. Оценка динамики амплитуд волн качающейся ЭРГ может осуществляться различными способами. В частности, возможен анализ формы кривой, огибающей вершины волн с аппроксимацией ее экспоненциальной функцией с последующей ее оценкой. Возможен попарный анализ соотношений амплитуд соседних волн: если Aw - амплитуда отдельной волны, то рассчитываются коэффициенты Aw2/Aw1, Aw3/Aw2, Aw4/Aw3 и т.д. Наиболее простым для расчета является метод пересчета амплитуд последовательных волн качающейся ЭРГ в процентах от величины первой волны. Пользователем может быть применен также любой другой удобный для него метод оценки динамики волн качающейся ЭРГ. При этом, полученная динамическая характеристика будет отражать изменения возбудимости сетчатки, связанные с собственно физиологическими изменениями условий ее функционирования вследствие градуального сокращения межстимульного интервала (то есть, физических условий стимуляции), а также обусловленные нарушениями межнейрональных взаимодействий в сетчатке и топикой повреждений ее клеточных элементов при различном генезе ретинальной патологии. Отдельные элементы подобного анализа, в частности при оценке ЭРГ и ЗВП на парные стимулы, описаны и обоснованы в литературе, так же как и закономерности функционирования сетчатки и изменений ее возбудимости при изменениях частоты стимуляции и интервала между вспышками [10-12, 14], что позволяет непосредственно использовать их как известные факты для оценки амплитуды и формы качающейся ЭРГ. Клиническая апробация способа была проведена на 12 здоровых испытуемых и 49 пациентах с заболеваниями сетчатки различного генеза: диабетической ретинопатией (16 чел.), эндогенным увеитом (6 чел.), отслойкой сетчатки (11 чел. ), тапето-ретинальной абиотрофией (центральная и периферическая формы - 5 и 4 чел. соответственно), контузией глазного яблока (7 чел.). Конкретные примеры выполнения способа: Пример 1. Здоровый испытуемый Г., 28 лет, Visus OU = 1.0, изменения на глазном дне отсутствуют. Регистрация "качающейся ЭРГ" в данном случае и во всех последующих примерах выполнения способа осуществлялась с использованием сферического ганц-фельд стимулятора, энцефалографа ЭЭГ2-03 (Венгрия) в качестве предусилителя, компьютера IBM PC AT-386 и компьютерной программы "Ретинограф" фирмы "Инфобиотек", разработанной С.В. Васьковым. Запись биопотенциалов выполнялась с помощью электрода-контактной линзы с ватным фитильком от предварительно анестезированного 0,5% раствором дикаина глаза. Референтный электрод в виде клипсы располагали на мочке уха. Исследование проводили в светонепроницаемой экранированной камере. Яркость вспышек составляла 16 кд/м2 (энергетическая экспозиция на уровне роговицы - 0,36 мкДж/см2). В зависимости от качества записи (наличия шумов при малых амплитудах биопотенциалов) запись усредняли при предъявлении от 2 до 10 серий вспышек. При сокращении межстимульного интервала в качающейся ЭРГ регистрировалась серия из 10 волн, представляющих собой ритмические ответы сетчатки на реальную частоту стимуляции от 10 до 50 Гц с шагом 4,44 Гц: w1 соответствует РЭРГ на 10 Гц, w2 - 14.4.. w3 - 18.8, w4 - 23.2, w5 - 27.7, w6 - 32.1, w7 - 36.5, w8 - 41.2, w9 - 45.6 и w10 - 50 Гц. На фиг. 1 представлен внешний вид качающейся ЭРГ для правого глаза здорового испытуемого Г. и на фиг. 2 - графический анализ динамики (последовательных изменений) амплитуд волн качающейся ЭРГ при сокращении межстимульного интервала и соответственно возрастании реальной частоты следования стимулов (указаны волны w1 - w10). При низкой частоте стимуляции в ответе на каждую вспышку у здоровых лиц и при большинстве видов ретинальной патологии регистрируются полифазные комплексы, состоящие из двух субкомпонентов, известных как волны R3 и R4 РЭРГ [4]. Здесь и далее, в предлагаемых примерах реализации способа (за исключением примера 4. на фиг. 8) анализу подвергались только первые субкомпоненты каждой составляющей качающейся ЭРГ, то есть волны R3. Абсолютные величины волн качающейся ЭРГ (w1 - w10) составляли соответственно 38.1, 50.8, 28.1, 20.3, 12.7, 12.7, 12.7, 10.2, 7.6 и 6.0 мкВ. Выявленные закономерности проверены на 12 здоровых лицах. Получен аналогичный характер изменений волн качающейся ЭРГ для всех испытуемых, что позволило выработать следующие нормативы амплитуд волн для их использования в анализе качающейся ЭРГ у пациентов с различной ретинальной патологией, мкВ: (M

Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9