СПОСОБ ОЦЕНКИ ФУНКЦИИ СЕТЧАТКИ
METHOD OF EVALUATING RETINA FUNCTIONING

Предлагаемое изобретение относится к офтальмологии и предназначено для оценки функции сетчатки при проведении электроретинографии.
Исследования последнего десятилетия показали, что биполярные клетки и нейроны проксимальной сетчатки приматов принимают участие в генерации РЭРГ на всех частотах, и их относительный вклад в электроретинограмму в значительной степени зависит от частоты стимуляции [Kondo M, Sieving P. Primate photopic sine-wave flicker ERG: vector modelling analysis of component origins using glutamate analogues // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2001. - V.42. - P.305-312].
nd
Результаты наших клинико-экспериментальных исследований также подтверждают участие нейронов внутренней сетчатки в генерации высокочастотной и низкочастотной РЭРГ [Zueva M., Tsapenko I., Pak N., Vaskov S. What does the nicker ERG reflect in rabbit retina? / Abstracts of 42ISCEV Symposium, 2004, Puerto-Rico, USA, - P.54; Зуева М.В., Цапенко И.В., Пак Н.В., Васьков С.О. Источники генерации ритмической ЭРГ в сетчатке кролика / Труды 1-го международного междисциплинарного конгресса «Достижения нейронауки для современной медицины и психологии», Судак, Украина, 2005. С.79-81].
В экспериментах с моделированием каинатной ретинопатии нами было показано, что в сетчатке кролика в амплитуде РЭРГ вклад фоторецепторов максимален для низкочастотного ответа на 8-10 Гц. Вклад биполярных клеток возрастает с 12 Гц и максимален для РЭРГ на 24 Гц. Нами предположено также, что участие нейронов проксимальной сетчатки (ганглиозных и амакриновых клеток) наиболее вероятно в генерации РЭРГ на самых низких частотах (4-6 Гц).
Эти факты создают фундаментальные предпосылки для практического использования в клинической электроретинографии методов, основанных на регистрации РЭРГ в широком спектре частот, для селективной оценки вовлечения в патологический процесс фоторецепторов и пострецепторных нейронов (прежде всего, биполярных клеток).
Известен способ оценки функции сетчатки, принятый нами за ближайший аналог [Зуева М.В., Цапенко И.В., Архипова Л.Т., Вериго Е.Н., Черноокова В.А., Гринченко М.И. Топография изменений функциональной активности сетчатки при симпатической офтальмии по данным ритмической ЭРГ широкого спектра частот / Материалы научно-практической конференции «Офтальмология и иммунология: итоги и перспективы», МНИИ ГБ им. Гельмгольца. М., 2007].
Данный способ, использующий регистрацию РЭРГ в широком спектре частот, впервые был предложен нами при изучении электрогенеза сетчатки больных с последствиями тяжелой механической травмы глаза. Селективное угнетение РЭРГ на мелькания 24 Гц свидетельствовало, что для симпатической офтальмии характерно преимущественное вовлечение в патологический процесс биполярных клеток. Учитывая, что амплитуда РЭРГ на 10-12 Гц более умеренно, но значимо отличалась от нормы, отмечалось, что фоторецепторы при этом тяжелом осложнении глазной травмы также вовлекаются в патологический процесс.
Преимуществом данного способа по сравнению с другими методами и критериями электроретинографии являлась возможность определения вертикального профиля функциональных нарушений в сетчатке с объективной оценкой сравнительно степени изменений активности фоторецепторов и биполярных клеток.
Недостатком данного способа является то, что он служит критерием оценки функции нейронов сетчатки в мезопических условиях световой стимуляции и не позволяет судить о селективных изменениях в ее фотопической или скотопической системах, что, однако, представляется особенно важным для выявления корреляций морфофункциональных изменений при заболеваниях сетчатки различной природы.
Задачей изобретения является разработка усовершенствованного способа оценки функции сетчатки.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является возможность селективной оценки функции фоторецепторов и биполярных клеток обеих систем сетчатки, а также возможность получения функциональных коррелятов морфологических изменений и объективной оценки корреляций результатов прижизненных морфометрических и функциональных исследований с повышением эффективности диагностики ретинальных нарушений и возможностью последующего выбора патогенетически обоснованного подхода в лечении заболеваний сетчатки.
Технический результат достигается за счет того, что регистрацию ответа сетчатки проводят в стандартных скотопических и фотопических условиях и с помощью определенной величины отклонения значений амплитуды РЭРГ оценивают функцию сетчатки соответственно в скотопической и/или фотопической ее системах, а по отклонению амплитуды РЭРГ на определенных частотах судят о нарушениях функции палочковых и/или колбочковых фоторецепторов и функции палочковых и/или колбочковых биполярных клеток.
Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:
- Более широкие возможности топографических исследований, так как оценку вертикального профиля функциональных нарушений выполняют раздельно в условиях, селективно благоприятных для функционирования скотопической или фотопической систем сетчатки.
- Возможность селективной оценки функции фоторецепторов и биполярных клеток обеих систем сетчатки позволяет использовать предлагаемый способ для диагностики нарушений в сетчатке при более широком диапазоне ретипальных патологий.
- Возможность использования полученных данных в качестве функциональных коррелятов морфологических изменений в сетчатке, а также возможность объективной оценки корреляций результатов прижизненных морфометрических и функциональных исследований, что повышает эффективность диагностики ретипальпых нарушений и способствует получению новых данных о патофизиологических механизмах при заболеваниях сетчатки различной природы.
- В предлагаемом способе оценки функции сетчатки используются стандартные условия регистрации ЭРГ, рекомендованные Международным обществом клинических электрофизиологов зрения (ISCEV) для применения во всех клиниках и лабораториях, выполняющих электроретинографические исследования. Соблюдение стандартных скотопических и фотопических условий означает, что результаты исследований и все последующие критерии диагностики, полученные с использованием предлагаемого нами способа оценки функции сетчатки, будут сравнимы для любого стандартного оборудования, выпускаемого во всех странах мира.
Способ основан на следующих экспериментальных исследованиях.
Особую важность оценка морфофункциональных нарушений, корреляции данных морфологических и функциональных исследований имеет при отслойке сетчатки (ОС), в связи с чем свои исследования диагностической эффективности нового способа оценки ретинальной функции мы сосредоточили при изучении топографии электрогенеза сетчатки у больных ОС.
Известно, что эффективность восстановления зрительных функций после операции по поводу ОС зависит от характера морфофункциональных изменений, индуцированных отслойкой: от специфики изменений ретинального пигментного эпителия (РПЭ), клеток Мюллера, фоторецепторов, биполярных, горизонтальных, ганглиозных клеток и астроцитов [Fisher S.K., Lewis G.P., Linberg K.A., Verardo M.R. Cellular remodeling in mammalian retina: results from studies of experimental retinal detachment // Prog. Ret. Eye Res. - 2005. - V.24. - P.395-431]. В ранние сроки от момента ОС апикальная поверхность РПЭ приобретает холмистый вид, а характерные микровиллы замещаются однородной бахромой. Характерна массовая гибель палочковых фоторецепторов, у выживших палочек происходит укорочение аксона и быстрая реконфигурация сферулы. У колбочек укорочение аксона сопровождается незначительными изменениями педикулы. При давности ОС до 1 мес. развивается быстрая дегенерация наружных сегментов фоторецепторов. Для биполярных клеток характерно удлинение и обрыв дендритов, а для ганглиозных клеток выявляют два типа реакции - т.н. направленное и ненаправленное удлинение их отростков. В ранние сроки развивается реактивный глиоз клеток Мюллера: их гипертрофия, миграция ядра, пролиферация, врастание отростков в субретинальное пространство.
По данным иммуногистохимических исследований регматогенная ОС у человека вызывает массовую потерю, прежде всего, палочек и синечувствительных колбочек [Fisher S.K., Lewis G.P., Linberg K.A., Verardo M.R. Cellular remodeling in mammalian retina: results from studies of experimental retinal detachment // Prog. Ret. Eye Res. - 2005. - V.24. - P.395-431]. Однако значительный интерес вызывает специфика морфофункциональных изменений колбочек, поскольку именно она определяет эффективность восстановления зрительных функций после успешного хирургического лечения ОС.
Критерии электроретинографии могут служить объективными функциональными коррелятами морфологических изменений, развивающихся при ОС, что, прежде всего, должно иметь значение в оценке динамики функциональной активности фоторецепторов и прогноза восстановления зрительных функций после операции [Hayashi M., Yamamoto S. Changes of cone electroretinograms to colour flash stimuli after successful retinal detachment surgery // Brit. J. Ophthalmol. - 2001. - V.85. - P.410-413; Kim I.Т., На S.M. Electroretinograpnic studies in rhegmatogenous retinal detachment before and after reattachment surgery // Korean J.Ophthalmol. - 2001. - V.15. - P.118-127].
Учитывая современные представления о зависимости природы генерации ритмической ЭРГ от частоты стимуляции и результаты собственных исследований, нами было разработано два новых протокола регистрации ритмической ЭРГ (РЭРГ) в фотопических и скотопических условиях в широком спектре частот: на ахроматические мелькания частотой 8, 10, 12, 24, 30 Гц. Скотопические ответы регистрировали в темноте после 20 минут предварительной темновой адаптации, а фотопическую РЭРГ - на свету после 10 минут предварительной световой адаптации. Условия адаптации, а также яркость фона, интенсивность вспышек и параметры усилителя биопотенциалов в новых протоколах исследований установлены в строгом соответствии с рекомендациями ISCEV для получения стандартных палочковых и колбочковых ответов сетчатки [Marmor M.F., Holder G.E., Seeliger M.W., Yamamoto S. Standard for clinical electroretinography (2004 update) // Doc. Ophthalmol. - 2004. - V.108. - P.107-114].
Целью исследования являлось уточнение топографии электрогенеза сетчатки при регматогенной ОС в миопическом глазу, осложненной пролиферативной витреохориоретинальной дистрофией (ПВХРД), с использованием новых возможностей электроретинографии. Исследования проведены у 6-ти здоровых лиц 18-24 лет (норма, 12 глаз) и у трех пациентов (17, 20 и 25 лет) с миопией высокой степени с ПВХРД на обоих глазах и односторонней (невысокой, нераспространенной) регматогенной ОС (РОС). Давность ОС - 3-4 недели. Острота зрения с коррекцией - 0,6-1,0. Электроретинографические исследования выполнены на диагностической системе EР-1000 (TOMEY, Германия).
На здоровых глазах получены нормальные значения РЭРГ широкого спектра частот для всех условий стимуляции (табл.1).
В обоих глазах всех пациентов выявлялось угнетение фотопической РЭРГ на всех частотах стимуляции (табл.1, фиг.1). Симметричность изменений свидетельствовала, что общий характер нарушений электрогенеза определяют скорее витреохориоретинальные изменения, чем отслойка сетчатки на одном глазу. Однако степень снижения РЭРГ на различных частотах была неодинаковой в парных глазах и глазах с отслойкой, а именно: амплитуда фотопической РЭРГ на 8-10 Гц, которая генерируется, главным образом, фоторецепторами, была в большей степени снижена в глазах с РОС, чем амплитуда ответа на 24-30 Гц, генерируемого биполярными клетками. Снижение амплитуды скотоптической РЭРГ в глазах с РОС также было наибольшим на частоте 10-12 Гц (табл.1, фиг.2). В скотопической РЭРГ амплитуды ответов высокой частоты практически не отличались от нормы при резком изменении формы ответа. Угнетение скотопической РЭРГ на высоких частотах было несколько более выраженным, чем фотопической РЭРГ.
Таким образом, в глазу с РОС выявлена большая степень снижения амплитуды скотопической РЭРГ, чем фотопической, и при всех условиях стимуляции по сравнению с парным глазом более значительно угнеталась РЭРГ на 8-10 Гц, в которой доминирует вклад фоторецепторов. Следовательно, использованный способ оценки функции сетчатки по данным скотопической и фотопической РЭРГ широкого спектра частот позволил определить, что развитие ПВХРД при миопии высокой степени сопровождается общим снижением электрогенеза сетчатки, более выраженным для нейронов палочковой системы. При давности РОС не более месяца палочковые фоторецепторы в большей степени вовлечены в патологический процесс, чем колбочки и биполярные клетки. Результаты коррелируют с известными данными иммуногистохимических исследований по ремоделированию сетчатки при ОС и свидетельствуют, что методика регистрации скотопической и фотопической РЭРГ в широком спектре частот может служить новым инструментом топографического анализа функции нейронов сетчатки при ее заболеваниях различной природы, функциональным коррелятом морфологических изменений в сетчатке.
Способ осуществляют следующим образом.
Осуществляют последовательную регистрацию РЭРГ в стандартных скотопических и фотопических условиях на серию световых мельканий в спектре частот стимуляции 8, 10, 12, 24, 30 Гц.
Определяют амплитуду одной или более волн-компонентов каждой РЭРГ и ее отклонения от нормальных значений для соответствующей частоты и условий стимуляции. При отклонении амплитуды РЭРГ на одну или более частот на 25% или более в соответствующих условиях регистрации судят о селективных изменениях в скотопической и/или фотопической системах сетчатки. При отклонении амплитуды РЭРГ на мелькания с частотой 8-10 Гц судят о нарушениях функции палочковых и/или колбочковых фоторецепторов. При отклонении амплитуды РЭРГ на частоту мельканий 12-24 Гц судят о нарушениях функции палочковых и/или колбочковых биполярных клеток.
Для реализации данного способа оценки функции сетчатки возможно использование любых устройств, которые обеспечивают соблюдение стандартных фотопических и скотопических условий регистрации электроретинограммы, рекомендованных международным обществом клинических электрофизиологов зрения [Marmor M.F., Holder G.E., Seeliger M.W., Yamamoto S. Standard for clinical electroretinography (2004 update) // Doc.Ophthalmol. - 2004. - V.108. - P.107-114].
Клиническая апробация способа проведена у 6-ти здоровых лиц и трех пациентов с регматогенной ОС на фоне миопии высокой степени с ПВХРД.
Конкретные примеры выполнения способа.
Пример 1. Испытуемый Р., 23 года. OU - глазное дно в норме. Vis OU=1,0.
Здесь и далее скотопические ответы регистрировали в темноте после 20 мин предварительной темновой адаптации, а фотопическую РЭРГ - на свету после 10 минут предварительной световой адаптации. Условия адаптации, яркость фона, интенсивность вспышек и параметры усилителя биопотенциалов были установлены в соответствии с рекомендациями ISCEV для получения селективных ответов палочковой и колбочковой систем сетчатки. Осуществляли последовательную регистрацию РЭРГ на серию световых мельканий с частотой стимуляции 8, 10, 12, 24 и 30 Гц. Определяли амплитуду первой волны-компонента каждой РЭРГ и оценивали степень ее отклонения от нормальных значений для каждой частоты в стандартных скотопических и фотопических условиях.
При электроретинографии OD:
Амплитуда первой волны скотопической РЭРГ на частоту 8, 10, 12, 24 и 30 Гц составляла соответственно 40, 32, 21.5, 5.5 и 4 мкВ. По сравнению с нормальными значениями РЭРГ составляли соответственно 102.6, 106.3, 95.6, 96.5 и 114.3%.
Амплитуда первой волны фотопической РЭРГ па частоту 8, 10, 12, 24 и 30 Гц составляла соответственно 98, 95, 100, 74 и 38 мкВ. По сравнению с нормальными значениями амплитуды РЭРГ составляли соответственно 97.8, 97, 90.1 и 94%.
Заключение: Амплитуда фотопической и скотопической РЭРГ в исследуемом спектре частот находится в пределах нормальных значений. Функциональная активность фоторецепторов и биполярных клеток обеих систем сетчатки не изменена.
Пример 2. Больная Ш., 31 год. OU - миопия высокой степени, ПВХРД. OS - распространенная невысокая отслойка сетчатки в нижней половине глазного дна (с 8 до 4 часов) с частичным захватом макулярной зоны, с разрывами на 6.00-6.15. Давность отслойки 3 недели. До операции Vis OD=0,02 sph-11,0=0,8, Vis OS - 0.02 sph-12,0=0,7.
При электроретинографии OD:
Амплитуда первой волны скотопической РЭРГ на частоту 8, 10, 12, 24 и 30 Гц составляла соответственно 23, 16, 19, 5 и 3.8 мкВ. По сравнению с нормальными значениями амплитуды РЭРГ составляли соответственно 59, 53.2, 84.4, 87.7 и 108.6%.
Амплитуда первой волны фотопической РЭРГ на частоту 8, 10, 12, 24 и 30 Гц составляла соответственно 42, 45, 47, 34 и 20 мкВ. По сравнению с нормальными значениями амплитуды РЭРГ составляли соответственно 42, 46, 42.3, 48.4 и 49.5%.
При электроретинографии OS:
Амплитуда первой волны скотопической РЭРГ на частоту 8, 10, 12, 24 и 30 Гц составляла соответственно 13, 9, 9, 4.2 и 3.5 мкВ. По сравнению с нормальными значениями амплитуды РЭРГ составляли соответственно 33.3, 29.9, 40, 73.7 и 97.2%.
Амплитуда первой волны фотопической РЭРГ на частоту 8, 10, 12, 24 и 30 Гц составляла соответственно 27, 31, 37, 23 и 18 мкВ. По сравнению с нормальными значениями амплитуды РЭРГ составляли соответственно 27, 31.7, 33.3, 32.8 и 44.6%.
Заключение: OD - на парном глазу с ПВХРД амплитуда фотопической РЭРГ снижена на 48-50% от нормальных значений на всех частотах стимуляции, амплитуда скотопической РЭРГ снижена для частоты 8 и 10 Гц на 41-47% от нормы и для частоты 12-24 Гц на 12-16%. Выявлено угнетение функции палочковых фоторецепторов, а также фоторецепторов и биполярных клеток колбочковой системы. OS - на глазу с РОС амплитуда фотопической РЭРГ снижена па всех частотах, при более выраженных изменениях для частоты 8 и 10 Гц (на 68-72% от нормы). Амплитуда скотопической РЭРГ снижена на 67-70% для частоты 8 и 10 Гц. Ее значения снижены на 60 и 26% для частоты 12 и 24 Гц соответственно. Отслойка сетчатки в миопическом глазу с ПВХРД у данного пациента характеризуется выраженным угнетением функциональной активности фоторецемторов (более значительным для скотопической системы), а также снижением функции биполярных клеток фотопической системы.
Таким образом, результаты подтверждают, что исследования фотопической и скотопической РЭРГ в широком спектре частот позволяют оценивать функцию сетчатки с получением новых данных о вертикальной топографии функциональных нарушений в ее конкретных морфологических структурах, причем селективно для скотопической и фотопической систем сетчатки. Это свидетельствует о диагностической ценности предлагаемого способа и перспективности его использования в клинике глазных болезней.
Таблица 1
Средние амплитуды ЭРГ и РЭРГ широкого спектра частот в норме, в глазах с РОС и в парных глазах (мкВ)
Виды ЭРГ
Норма
ПВХРД (парный)
ОС+ПВХРД
Палочковая ЭРГ (b-волна)
100,2
28,8
30,0
Максимальная (смешанная) ЭРГ:
a-волна
145,8
57,8
54,8
b-волна
254,0
119,9
118,0
Колбочковая ЭРГ:
a-волна
31,6
18,5
12,3
b-волна
99,7
37,0
32,8
Фотопическая РЭРГ (Гц):
8
100,2
33,0
26,0
10
97,9
45,2
30,3
12
111,0
45,9.
38,8
24
70,2
32,2
22,7
30
40,4
19,0
18,5
Скотопическая РЭРГ (Гц)
8
39,0
20,6
14,0
10
30,1
14,8
9,3
12
22,5
17,6
10,0
24
5,7
4,4
4,1
30
3,5
3,5
3,6