СПОСОБ СКРИНИНГОВОЙ ДИАГНОСТИКИ ГЛАУКОМЫ
GLAUCOMA SCREENING-DIAGNOSTICS METHOD

Способ скрининговой диагностики глаукомы относится к офтальмологии.
Глаукома - серьезное заболевание глаз, которое может приводить к слепоте, поэтому важнейшим условием профилактики слепоты является ранняя диагностика глаукомы. Скрининговое массовое обследование (диспансеризация) населения является эффективным условием сохранения его здоровья, т.к. глаукома как причина инвалидности занимает лидирующее место среди патологии органа зрения, поэтому поиск и создание новых высокоспецифичных, высокочувствительных и точных методов для раннего выявления глаукомы является одной из важнейших задач офтальмологии. Выявление глаукомы входит в задачи клинической периметрии и определяется исследованием поля зрения глаз человека. Исследование поля зрения состоит в изучении функций сетчатки. Изменения, обнаруженные в поле зрения, часто являются единственным ранним симптомом, позволяющим выявить глаукому. Принцип исследования поля зрения состоит в предъявлении обследуемому какого-либо теста, перемещаемого в поле зрения стимула, и определении его положения, в котором тест перестает быть видимым. В современных условиях, особенно при массовых (скрининговых) обследованиях, для определения зрительных функций глаза лидирующее значение начинает занимать компьютерная диагностика, с помощью которой можно быстро, точно, экономично в динамике выявить самые незначительные дефекты поля зрения.
В офтальмологии известны различные способы выявления глаукомы, в том числе и с помощью использования компьютеров, например, см. п. RU №2245096 от 2003.06.17, А61В 3/02, «Способ диагностики дефектов зрения и устройство для его осуществления», заключающийся в том, что на исследуемый глаз предъявляют подвижное хроматическое световое изображение с монитора компьютера обследуемого, сканируя по полю зрения лучом хроматического света. На второй глаз изолированно от первого одновременно предъявляют неподвижное изображение с этого же монитора для фиксации взгляда. По психофизической реакции пациента на мультифокальной карте врач на своем компьютере отмечает зоны дефектов зрения по границам участков нарушения, имея на первом окне своего монитора картину сканирования стимула (луча). Сканирование осуществляют, перемещая световой луч в радиальном направлении от центра окна или по спиральной линии. Неподвижное изображение - светотест для фиксации взгляда выполнен черного цвета в виде картины - елочки. Способ дает возможность проводить дифференциальную диагностику заболеваний сетчатки и зрительного нерва патологических процессов в области хиазмы и вышележащих проводящих путей и центров. Кроме того, данный способ позволяет выявить глаукому.
Недостатками данного решения являются: при скрининговом обследовании для обнаружения глаукомы предложенный способ не точен и занимает много времени, нет действий по устранению сдвига с неподвижного изображения, т.е. нет действий по сохранению постоянства зрительной оси глаз - неподвижное изображение на мониторе, это изображение слишком большое и глаз обследуемого может двигаться по предложенному предмету (елочки); один глаз фиксирует другой, здесь могут быть неточности, т.к. включается бинокулярное зрение, а также фиксирующий глаз может быть больным. На экране монитора пациента два окна. В центре одного окна неподвижное изображение (елочка), а во второе окно подается стимул (световой луч), бегающий по полю, и пациент указывает врачу, в каком месте поля сканирования он воспринимает тест, здесь также могут быть неточности восприятия. Мультифокальная карта врача в данном решении неэффективна, расшифровка ее занимает много времени. Она в современных программах вводится в цифровом формате. В предложенном решении отсутствуют данные по скорости, частоте и времени сканирования стимула, а также расстояние от глаза до монитора, что является существенным при скрининговых обследованиях на глаукому.
Наиболее близким решением выявления глаукомы при проведении скринингового исследования поля зрения является решение - «Способ проверки поля зрения глаза человека», указанное в п. RU №2217038 от 2002.03.19, А61В 3/02, А61В 3/024, включающее фиксацию взгляда проверяемого глаза на центральном светящемся объекте, предъявление тестовой картины, содержащей тестовые объекты, определение восприятия глазом тестовых объектов и оценку полученного результата. В качестве тестовой картины предъявляют дифракционную картину центрального светящегося объекта, полученную от двумерной дифракционной решетки, установленной между проверяемым глазом и светящимся объектом.
Недостатками такого решения способа проверки поля зрения глаза человека при скрининговой диагностике глаукомы являются: неэффективное и несовременное устройство обнаружения глаукомы, большие затраты времени при массовом обследовании, примитивное оборудование, нет памяти, отсутствует автоматическая база данных пациента до проверки и после для дальнейшего наблюдения при обнаружении глаукомы, низкая точность определения стадии глаукомы, сложность в использовании различных дифракционных решеток с различными периодами, требуется специальное обучение медицинского персонала, способ не точен, нет оценки выраженности глаукомы.
Техническим результатом предлагаемого решения является повышение эффективности использования при массовых обследованиях посредством сокращения времени исследования при массовом обследовании населения и повышение точности диагностики посредством использования удвоенной пространственной частоты в сочетании с пороговым контрастом.
Этот результат достигается тем, что в способе скрининговой диагностики глаукомы, включающем фиксацию взгляда проверяемого глаза на центральном светящемся объекте, предъявление тестовой картины, определение пациентом воспринятых глазом тестовых объектов и обработку полученных результатов, во всем процессе диагностики проверяемого глаза осуществляют постоянство положения зрительной оси глаз на центральную точку, нанесенную в центре экрана монитора компьютера посредством устранения раздвоения изображения центральной точки на экране, в тестовой программе на поле экрана монитора вокруг центральной точки симметрично наносят шестнадцать равных квадратов с общим углом зрения 40° как по вертикали, так и по горизонтали экрана, причем угол зрения каждого квадрата составляет 10°×10°, в каждом квадрате без повторения высвечивают тестовую картину, выполненную в виде ахроматической синусоидальной черно-белой решетки с пространственной частотой - 0,25 цикл/град, подвергаемой воздействию временной частотой в диапазоне 10-36 Гц длительностью до 20 секунд в каждом квадрате, причем тестовая картина решетки в каждом квадрате ориентирована либо горизонтальной либо вертикальной направленности полос синусоидальной решетки, при этом реакция пациента на экране монитора фиксируется врачом в виде картины матричной сетки, эквивалентной результатам показаний зрительного восприятия пациента в измерительных квадратах, ячейки которой могут быть окрашены в белый, серый или черный цвета в различных количествах и сочетаниях, соответствующих диапазонам уровней светочувствительности, и зафиксированы на носителе информации.
Сущность изобретения выражается в совокупности существенных признаков, достаточной для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата.
Существенными признаками изобретения, совпадающими с признаками прототипа, являются: А - фиксация взгляда проверяемого глаза на центральном светящемся объекте; Б - предъявление тестовой картины; В - определение пациентом воспринятых глазом тестовых объектов; Г - обработка полученных результатов.
Существенными отличительными признаками предлагаемого способа диагностики глаукомы являются: Д - выполнение постоянства положения зрительной оси глаза на центральную точку, нанесенную в центре экрана монитора компьютера во всем процессе диагностики проверяемого глаза посредством устранения раздвоения изображения центральной точки на экране; Е - в тестовой программе на поле экрана монитора вокруг центральной точки наносят шестнадцать равных квадратов с общим углом зрения 40° как по вертикали, так и по горизонтали, причем угол зрения каждого квадрата составляет 10°×10°; Ж - в каждом квадрате без повторения высвечивают тестовую картину, выполненную в виде ахроматической синусоидальной черно-белой решетки с пространственной частотой - 0,25 цикл/град, подвергаемой воздействию временной частотой в диапазоне 10-36 Гц длительностью до 20 секунд в каждом квадрате, причем тестовая картина решетки в каждом квадрате ориентирована либо горизонтальной либо вертикальной направленности полос синусоидальной решетки; И - реакция пациента на экране монитора фиксируется врачом в виде картины матричной сетки, эквивалентной результатам показаний зрительного восприятия пациента в измерительных квадратах, ячейки которой могут быть окрашены в белый, серый или черный цвета в различных количествах и сочетаниях, соответствующих диапазонам светочувствительности, и зафиксированы на носителе информации.
Способ скрининговой диагностики глаукомы включает фиксацию взгляда проверяемого глаза на светящуюся точку в центре экрана монитора компьютера, второй глаз обследуемого пациента прикрыт заслонкой, предъявление в тестовой программе компьютера тестовой картины, выполненной в виде сетки на поле экрана 16 равных квадратов, нанесенных симметрично вокруг центральной точки, с общим углом зрения 40° как в горизонтальном направлении, так и в вертикальном. От центральной точки 20° в одну сторону, 20° в другую сторону. Угол зрения каждого квадрата 10°×10°. По четыре квадрата в строках и четыре в столбцах. В каждом квадрате без повторения высвечивают стимул - тестовую картину, выполненную в виде ахроматической синусоидальной черно-белой решетки с пространственной низкой частотой - 0,25 цикл/град, подвергаемой высокой временной частотой в диапазоне 10-36 Гц. Черно-белые полосы решетки в каждом квадрате поля ориентирована либо в вертикальном расположении полос, либо в горизонтальном.
2
Пациент реагирует периферическим зрением на направленность полос в квадрате и говорит либо «вертикаль», либо «горизонталь». Реакция пациента фиксируется врачом на мониторе в виде картины матричной сетки, эквивалентной результатам показаний зрительного восприятия пациента в измерительных квадратах, ячейки которой могут быть окрашены в белый, серый или черный цвета в различных количествах и сочетаниях, соответствующих трем уровням светочувствительности, и зафиксированы на носителе информации. Во всем процессе обследования поля зрения пациента, т.е. диагностики глаза, осуществляют постоянство положения зрительной оси глаза на центральную точку, нанесенную в центре экрана, которая выполнена диаметром 1 мм зеленого цвета. Для контроля того, что пациент сосредоточился на центре экрана, точка, обозначенная в центре экрана, сначала раздваивается, а копия ее смещается в зону слепого пятна на сетчатке. И если пациент начинает видеть на экране две точки, то имеет место ошибка фиксации взора. Итак, постоянство положения зрительной оси глаза - центральная точка на экране монитора достигается посредством устранения раздвоенного изображения центральной точки на экране смещением глаза обследуемого. На экране монитора в компьютере выполнена освещенность 45 кандел/м. Подбородок пациента размещен на упоре перед экраном монитора так, чтобы глаз его был расположен на расстоянии 30 см от экрана. Обследование проводится в мезопических условиях после 10-минутной адаптации пациента к данной освещенности помещения в очках для чтения, коррегирующих пресбиопию соответственно возрасту и рефракции испытуемого. Пациент, увидев направленность полос решетки, жестом или словом «вертикаль» либо «горизонталь» свидетельствует ее положение в квадрате. Врач кликом «мышки» одновременно фиксирует результат в компьютере. Изменения пространственной контрастной частоты при многих патологических состояниях могут быть первым признаком заболевания зрительной системы. Нейрофизиологической основой каналов фильтров для пространственных частот являются рецептивные поля нейронов зрительной системы, в которых наиболее значительными являются: система нейронов, организованных крупными клетками с большими рецептивными полями и толстыми аксонами - Magno-система. И второй класс нейронов, организованных мелкими клетками с малыми рецептивными полями - Parvo-система. Эти два класса разделены в условиях обследования. Парво-система выделяет сигналы, имеющие высокие пространственные и низкие временные частоты, ответственна за «объектное» зрение. Магно-система выделяет низкие пространственные частоты и высокие временные частоты и отвечает за «пространственное» зрение. При глаукоме первыми страдают крупные нейроны, представляющие магно-систему. Поэтому для выявления этих нарушений в зрении предложена периметрия с удвоенной пространственной частотой (FDP - Frequency Doubling Perimetry), являющаяся эффективным методом для определения ранней диагностики глаукомы. В основе этого метода имеется зрительная иллюзия удвоения низкой пространственной частоты - 0,25 цикл/град, возникающей в норме, если последнюю подвергнуть воздействию высокой временной частотой в пределах 10-36 Гц. Возникновением этой иллюзии физиологически обусловлена деятельность магно-системы зрительно-нервного пути, и нейроны магно-системы как наиболее крупные при глаукоме страдают первыми.
++
++
Следовательно, регистрация параметров обследования осуществляется реакцией (действием) обследуемого. Программа написана на языке С в среде Mikrosoft Visnal C под платформу Win 32 с использованием графического пакета Direct 3D. В процессе обследования используют стандартный IBM, совместимый персональный компьютер с CVGA-видеоадаптером, поддерживающим 3D, MS Windows 2000 - XP, Direct 3D. В качестве базы данных и хранения информации используют систему MySQL, исходный код для которой открытый и является быстро развивающейся платформой баз данных и удобен для использования работы по Интернету. Для системы MySQL имеется руководство, доступное на htpp://www/mysql/com, где освещены синтаксис, инсталляция и набор средств для работы с продуктом. Эта система имеет статус устойчивой базы данных.
В разработке пользовательского интерфейса программного комплекса учитывалось возможность использования понятного интерфейса. Пользователь (врач) в работе с компьютером при обследовании центрального поля зрения выполняет следующие действия: просмотр базы данных, ввод данных, который осуществляет либо при выполнении программы тестирования, либо вручную; обновление данных об пациенте в течение длительного времени обследования, удаление данных о пациенте; экспорт данных. Диалоговое окно для работы с базой данных и диалоговое окно при проведении тестирования указаны в приложениях 1 и 2.
Данные обследования собираются для построения надежного и быстрого диагностического алгоритма, позволяющего выявить глаукому на ранней стадии. При начальной стадии развития глаукомы у пациентов была соответствующая реакция восприятия решетки в периферических квадратах: замедление скорости ее мерцания либо различная продолжительность восприятия, сопровождающаяся ухудшением различения черных и белых полос решетки вплоть до сливания их в единый серый фон; а также могло быть расширение черных полос решетки с одновременным уменьшением их количества. У пациентов, больных глаукомой во II и III стадиях, отмечалось временное пропадание решетки и даже ее отсутствие, вместо нее сплошной черный фон. Практически у всех больных начальные изменения возникли в периферических носовых квадратах начиная с верхнего. Начальные изменения не возникали ни в одном из четырех центральных квадратах.
При скрининговом обследовании на носителе информации получают соответствующие данные, см. приложение 2. Если данные по измерительным квадратам окрашены в ячейках матричной сетки белым цветом, то обследуемый глаз здоров, а уровень светочувствительности соответствует в пределах 1,0-0,88, даже если одна ячейка серого цвета. Если количество ячеек, имеющих серый цвет, больше 1 и меньше 8, то есть подозрение на глаукому, что может соответствовать светочувствительности сетчатки в диапазоне 0,87-0,5. Если серых обследуемых ячеек в тестируемом поле зрения пациента больше 8 или хотя бы одна ячейка окрашена в черный цвет, то в исследуемом глазу имеется глаукома и необходимо тщательное комплексное обследование пациента.
Предложенный скрининговый способ диагностики глаукомы был выполнен на практике у несколько сотен людей и показал высокую эффективность. В каждом квадрате стимул был показан не более 20''. Вся процедура обследования одного глаза занимала от 3 до 4-х минут. Данные по обследуемому были отражены на бумажном носителе сразу же после окончания исследования. Примеры конкретного исполнения см. приложение 2.
Использование предложенного решения «Способ скрининговой диагностики глаукомы» по сравнению с прототипом уменьшает время обследования, повышает чувствительность и специфичность способа, очень эффективен и экономичен при массовых обследованиях и годится для диспансеризации населения, последнее необходимо для осуществления здоровья населения и раннего выявления заболевания глаукомой на ранней ее стадии для принятия мер по ее лечению, а при выявлении ее поставить на учет больных и следить за глаукомным процессом в динамике. Чувствительность метода была повышена от 11 до 31%. Специфичность способа достигала 97%. Значительно уменьшились затраты времени на обследования, сразу же наглядно была составлена диаграмма состояния глаза по глаукоме. И с такой диаграммой (картой) пациент при ее обнаружении сможет предпринять у офтальмолога более тщательное пороговое обследование с обеспечением лечения. Предложенный способ скрининговой диагностики глаукомы был осуществлен на недорогом современном компьютерном оборудовании с тестовой программой и интерфейсом, понятными пользователю и с возможностью осуществления способа глазным клиникам разных регионов страны. Предложенный способ диагностики был апробирован и осуществлен в Военно-медицинской академии и был рекомендован к его использованию.