СПОСОБ КОМПЬЮТЕРНОЙ ДИАГНОСТИКИ ОТКРЫТОУГОЛЬНОЙ ГЛАУКОМЫ
COMPUTER DIAGNOSTIC METHOD OF GLAUCOMA

Способ компьютерной диагностики открытоугольной глаукомы относится к области медицины - офтальмологии.
Глаукома как причина инвалидности занимает лидирующее место среди патологии органа зрения. Важнейшим условием профилактики слепоты от глаукомы является ее ранняя диагностика, поэтому поиск и создание новых высокоспецифичных и высокочувствительных методов для раннего выявления глаукомы является одной из важнейших задач в офтальмологии. Исследование поля зрения состоит в изучении зрительных функций сетчатки и зрительно-нервного пути. Поэтому данные исследования играют большую роль в диагностике различных патологических процессов в зрительном анализаторе. Клиническая периметрия в офтальмологической практике является одним из важнейших методов исследования зрительных функций. Изменения, обнаруженные в поле зрения, часто являются единственным ранним симптомом, позволяющим установить диагноз заболевания. Принцип исследования его состоит в предъявлении обследуемому какого-либо теста, перемещаемого в поле зрения, и определении положения, в котором этот тест виден хуже или вообще перестает быть видимым. В современных условиях для определения исследования поля зрения часто применяется компьютерная диагностика, с помощью которой можно точно выявить даже самые незначительные дефекты поля зрения (компьютерная периметрия).
В офтальмологии известны различные способы обнаружения 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», состоящий 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 изолировано 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 монитора своего компьютера 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 выполнено черным цветом в виде картины елочки. Способ дает возможность проводить дифференциальную диагностику заболеваний сетчатки и зрительного нерва, патологических процессов в области хиазмы, вышележащих проводящих путей и центров. Кроме того, данный способ позволяет обнаружить и глаукому.
Недостатками данного решения являются: при обследованиях для обнаружения открытоугольной глаукомы этот способ не точен и занимает много времени, нет действий по устранению сдвига 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 не воспринимает тест, здесь также могут быть неточности восприятия. Мультифокальная карта врача в данном решении неэффективна, расшифровка ее занимает много времени, в современных программах она вводится в цифровом формате. В предложенном решении способа обнаружения глаукомы отсутствуют данные по скорости, частоте и времени сканирования стимула, а также расстояние от глаз до монитора, что является существенным при исследованиях на глаукому.
2
2
В компьютерной диагностике для выявления глаукомы известны тестовые программы, оценивающие центральный и периферический отделы поля зрения. Например, в известном приборе периметрон фирмы «Когерент» США, см. учебник авторов: Л.С.Урмахер, Л.И.Айзенштат «Офтальмологические приборы», М.: Медицина, 1988 г., с.54-57, предложена система с компьютером, обладающая высокой степенью стандартизации и воспроизводимости полученных результатов и являющаяся самым близким решением. Правильное положение головы, а следовательно, глаза обследуемого пациента, устанавливаются при фиксации взгляда на красную точку, расположенную в центре экрана монитора компьютера. Для фиксации этого положения система снабжена телескопом. Пациент реагирует на световой стимул, появляющийся на экране, с помощью нажатия кнопки. На цифровом дисплее представляются размеры, интенсивности и скорости предъявления стимула, а также этап обследования. В конце обследования прибор автоматически вычерчивает диаграмму поля зрения многоцветными кривыми, которые меняются автоматически. Микро-ЭВМ контролирует яркость, положение, скорость и время предъявления стимула, а также накапливает и регистрирует данные обследования. Точность измерений с микро-ЭВМ составляет ±5° как для центрального поля зрения, так и для периферического. Прибор снабжен фотодетектором, калибрирующим стимул и фоновое освещение. Технические характеристики прибора: радиус поверхности проекции - 30 см, яркость поверхности экрана монитора - 10 кд/м; площадь тест-объектов, мм - 1/16, 1/4, 1,4, 16, 64; яркость контролируется 80 ступенями; скорость постоянная, град/с - 2, 5, 10. Данные компьютерной периметрии по обнаружению глаукомы, чувствительность метода определялись по «золотому стандарту» - по Humphrey (HFA).
Недостатками такого способа диагностики являются: невысокая точность диагностики, низкая чувствительность и специфичность, обследование занимает много времени, невозможность выделения вклада сетчатки и зрительного нерва в процессе обследования.
Техническим результатом предложенного способа компьютерной диагностики открытоугольной глаукомы является: повышение точности и сокращение времени диагностики больных, повышение чувствительности и специфичности способа посредством введения в исследование удвоении низкой пространственной частоты в сочетании с пороговой стратегией.
Этот результат достигается тем, что в способе компьютерной диагностике открытоугольной глаукомы, заключающемся в обработке тестовой программы действий реакции пациента при исследовании его центрального поля зрения на мониторе компьютера на введение светового изображения стимула на экране монитора в разных направлениях и фиксации его положения на этом экране с предварительной фиксацией взгляда пациента на точке, светящейся в центре экрана монитора, во всем процессе обследования осуществляют постоянство положения зрительная ось глаз - центральная точка на экране монитора посредством устранения раздвоения изображения центральной точки на экране, возникающей при смещении глаза, в тестовой программе на поле экрана монитора наносят сетку вокруг центральной точки в виде четырех парацентральных и двенадцати периферических квадратов с углом зрения каждого квадрата 10°×10°, в каждом квадрате случайным образом без повторения высвечивают стимул, выполненный в виде ахроматической синусоидальной черно-белой решетки с низкой пространственной частотой - 0,25 цикл/град., подвергаемой контрфазному мельканию с высокой временной частотой 30 Гц с нарастанием контраста вертикальной или горизонтальной направленности.
Сущность изобретения выражается в совокупности существенных признаков, достаточной для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата.
Существенными признаками предложенного способа диагностики, совпадающими с признаками прототипа, являются А - обработка тестовой программы действий реакции пациента при исследовании его центрального поля зрения на мониторе компьютера на введение светового изображения стимула на экране монитора в разных направлениях и фиксации его положения на этом экране; Б - предварительная фиксация взгляда пациента на точке, светящейся в центре экрана монитора.
Существенными отличительными признаками предлагаемого способа являются: В - во всем процессе обследования осуществляют постоянство положения зрительная ось глаз - центральная точка на экране монитора посредством устранения раздвоения изображения центральной точки на экране, возникающей при смещении глаза; Г - в тестовой программе на поле экрана монитора наносят сетку вокруг центральной точки в виде четырех парацентральных и двенадцати периферических квадратов с углом зрения каждого квадрата 10°×10°; Д - в каждом квадрате случайным образом без повторения высвечивают стимул, выполненный в виде ахроматической синусоидальной черно-белой решетки с низкой пространственной частотой - 0,25 цикл/град., подвергаемой контрфазному мельканию с высокой временной частотой 30 Гц с нарастанием контраста вертикальной или горизонтальной направленности.
2
Способ компьютерной диагностики открытоугольной глаукомы заключается в обработке тестовой программы действий реакции пациента при исследовании поля зрения его каждого глаза на мониторе компьютера на введение светового изображения стимула на экране монитора в разных направлениях и фиксации его положения на центральной точке, светящейся в центре экрана монитора. В начале обследования и во всем его процессе осуществляют постоянство положения зрительная ось глаз - центральная точка на экране монитора. Центральная точка выполнена ярко-зеленым цветом диаметром 1 мм. Для контроля того, чтобы пациент сосредоточился на центре экрана, точка, обозначающая центр, в начале исследования раздваивается, а копия ее смещается в зону слепого пятна на сетчатке и поэтому становится невидимой. Если пациент начинает видеть на экране две точки, то имеет место ошибка фиксации взора. Следовательно, постоянство зрительной оси глаза на центральную точку достигается посредством устранения раздвоенного изображения центральной точки на экране монитора. В тестовой программе на поле экрана монитора наносят сетку вокруг центральной точки в виде четырех парацентральных и двенадцати периферических квадратов с углом зрения каждого квадрата 10°×10°. На экране монитора с освещенностью 45 кандел/м с расстояния 30 см тестируется центральное поле зрения в пределах 40°. Обследование проводят в стандартных мезопических условиях после 10-минутной адаптации пациента к данной освещенности помещения в очках для чтения, коррегирующих пресбиопию соответственно возрасту и рефракции испытуемого. В каждом квадрате случайным образом без повторения высвечивают стимул, выполненный в виде синусоидальной ахроматической черно-белой решетки низкой пространственной частоты - 0,25 цикл/град., подвергаемой контрфазному мельканию с высокой временной частотой 30 Гц с нарастанием контраста вертикальной или горизонтальной направленности, при этом яркость изображения стимула на экране увеличивают до выбранного значения. Итак, экран монитора разделен на 16 равных квадратов. Тестовая (синусоидальная) решетка появляется в одном из этих квадратов, выбранным случайным образом, но так, чтоб ни в одном из них изображение не появилось дважды, и ни один из квадратов, в котором появляется стимул, не был пропущен пациентом. Это действие повторяется 16 раз. Пациент, увидев не просто мелькающую картинку, а направленность в ней полос, жестом или словом «вертикаль» либо «горизонталь» свидетельствует об этом, а врач-исследователь одновременно «кликом» мышки вводит результат в базу данных. Перемещение изображения из одного квадрата в другой осуществляется плавно. Состояние светочувствительности сетчатки, тестируемой этим методом, определяют в каждом квадрате в относительных единицах, вычисляемых по формуле: R=(T-t)/T, где Т - время, необходимое для достижения максимума контраста стимула, t - время, когда пациент увидел стимул в поданной ориентации. Уровень светочувствительности - R сетчатки при компьютерной периметрии обозначается в децибелах (Дб). Обработку тестовой программы действий реакции пациента осуществляют в компьютере в виде матричной сетки, в ячейках которой размещены данные по уровню светочувствительности сетчатки в центральной, височной и носовой частях глаза.
++
++
Пороговая методика обследования требует выполнения строгих условий к работе программы. Ужесточение обуславливается тем, что на фоне замены кадров с временной частотой, обеспечивающей получение иллюзии удвоения низкой пространственной частоты, необходимо обеспечить изменение яркости изображения. Изображение в начале демонстрации размыто, сливается с фоном. Яркость изображения стимула растет со скоростью, которая выбирается постоянной в процессе обследования. Направленность полос в изображении устанавливается без участия врача, т.е. случайным образом. Пространственная и временная частоты выбираются врачом в начале обследования и ограничены возможностями используемого компьютера. Регистрация параметров обследования осуществляется реакцией (действием) пациента. Программа написана на языке С в среде Mikrosoft Visnal С под платформу Win 32 с использованием графического пакета Direct 3D. В процессе обследования используют стандартный IBM, совместимый персональный компьютер CSVGA - видеоадаптером, поддерживающим 3D, MSWindows 2000 - ХР, Direct 3D. В качестве базы данных и хранения информации используют систему MySQL, принадлежащей к числу наиболее популярных приложений, исходный код для которых открытый и является очень быстро развивающейся платформой баз данных и удобен для использования работы по Интернету. Для MySQL имеется руководство, доступное на htpp://www/mysq1/com, где полностью освещены синтаксис, инсталляция и набор средств для работы с продуктом. Система MySQL имеет статус устойчивой базы данных.
Пользователь (врач) при работе с компьютером при обследовании центрального поля зрения выполняет на нем следующие действия: просмотр базы данных, ввод данных, который осуществляют либо при выполнении программы тестирования, либо вручную; обновление данных о 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 пациента указаны в приложениях 1 и 2.
Данные обследования собираются для построения надежного и быстрого диагностического алгоритма, позволяющего выявить глаукому на ранней стадии ее развития. Стандартным статистическим методом, позволяющим отнести объекты к той или иной группе на основе анализа набора измерений, является дискриминантный анализ. Он позволяет получить диагностический алгоритм, достаточный для собранной информации и получения автоматической диагностики. Данные обследования наносятся на носитель информации в виде карты обследования.
С использованием предложенного способа диагностики обследовано 59 глаз у 31 здоровых лиц, а также 149 глаз у 86 больных открытоугольной глаукомой в возрасте от 25 до 75 лет, из них с преглаукомой - 31 глаз, с 1 стадией заболевания 58 глаз, с 11-42 и с 111-18 глаз. При пороговом варианте обследования в периметрии с удвоенной пространственной частотой в каждый из 16 квадратов в случайном порядке подается стимул, представленный ахроматической синусоидальной решеткой 0,25 цикл/град., подвергнутой контрфазному мельканию с временной частотой 30 Гц. Продолжительность показа стимула для одного квадрата составляет 40 секунд. В это время идет нарастание контраста стимула от 0 до 100%. Длительность обследования одного глаза составляет от 4 до 6 минут. При обследовании поля зрения у больных открытоугольной глаукомой с применением удвоенной низкой пространственной частотой были выявлены изменения в зрительном восприятии стимула в патологических квадратах: а) замедление скорости мерцания стимула; б) различная продолжительность и частота «зависания» (остановка) стимула, сопровождающихся ухудшением различения черных и белых полос вплоть до сливания их в единый серый фон; в) расширение черных полос решетки с одновременным уменьшением их количества; г) временное пропадание стимула; д) отсутствие стимула, вместо него черный фон.
При анализе этих изменений, свидетельствующих о нарушении в различной степени восприятия зрительной иллюзии удвоения низкой пространственной частоты, выявлена определенная закономерность. Изменения по типу а, 6, в были характерны для начальной открытоугольной глаукомы, изменения по типу г, д определялись у больных с более продвинутыми стадиями заболевания. Примеры конкретного исполнения, см. приложение 3.
Использование предложенного решения «Способ компьютерной диагностики открытоугольной глаукомы» на ранней ее стадии по сравнению с прототипом повышает чувствительность способа от 11 до 31%, требует значительно меньше времени для проведения, намного экономичней. Способ можно использовать для оценки глаукомного процесса в динамике. Чувствительность этого способа диагностики с удвоенной пространственной частотой (FDT) при помощи дискриминантного анализа сравнивалась с данными компьютерной периметрии по Humphrey (HFA) - « золотой стандарт». Чувствительность по всем пациентам увеличилась на 21% (по предложенному способу диагностики она составила 83,5%, по HFA - 62,5%); причем при начальной открытоугольной глаукоме (ОУГ) чувствительность увеличилась на 11%, при развитой ОУГ - на 21%, а при далеко зашедшей глаукоме - на 31%. Специфичность предложенного метода по всем пациентам составила 97% (HFA - 65%), т.е. увеличилась на 32%; при 1 и 11 стадиях развития глаукомы - 95% (HFA -69% и 70%), т.е увеличение составило 25-26%, при 111 стадии - 100% (HFA - 71%), увеличение - 29%. Предложенный способ компьютерной диагностики открытоугольной глаукомы особенно эффективен при массовых обследованиях пациентов в условиях всеобщей диспансеризации населения страны. Поэтому его можно рекомендовать к широкому практическому использованию. Способ апробирован в Военно-медицинской академии и показал хорошие результаты.