СФЕРОПЕРИМЕТР
SPHEROPERIMETER

Изобретение относится к медицине, в частности к офтальмологии, и может быть использовано для ранней диагностики первичной глаукомы и других заболеваний, ограничивающих поле зрения глаза человека.
В последние 10-15 лет изменился взгляд на ведущую роль уровня внутриглазного давления в симптомокомплексе глаукомы и патогенезе развития глаукоматозной атрофии зрительного нерва. Индивидуальная толерантность зрительного нерва определяет индивидуальный уровень офтальмотонуса, при котором не нарушается трофика нервных структур глаза. Отсюда становится очевидным, что для выявления начала развития оптической нейропатии и оценки динамики ее течения, в частности при глаукоме, большое значение имеет раннее выявление начальных изменений периферического зрения. Эти изменения, как известно, выражаются в сужении периферических границ и появлении скотом в парацентральных отделах полей зрения, что объясняется и в том и в другом случае нарушением трофики тех отделов сетчатки, которые получают питание из самых мелких по калибру артериальных сосудов сетчатки.
Наиболее ранние изменения в центральных отделах сетчатки выявляются различными методами компьютерной статической периметрии и кампиметрии, при которых определение снижения порога чувствительности сетчатки говорит о начале развития оптической нейропатии. Существующие на сегодняшний день аппараты и методы исследования периферического зрения позволяют судить о функции отделов сетчатки в 60-ти градусах от точки фиксации (Л.С.Урмахер, Л.И.Айзенштат. «Офтальмологические приборы». М.: Медицина, 1988 г., раздел «Периметры», стр.43-57). Наиболее же чувствительная к повышенному уровню внутриглазного давления крайняя периферия сетчатки остается при этом за пределами возможности исследования, что снижает их диагностическую ценность. Для ранней диагностики нарушения трофики периферии сетчатки особенно латеральных ее отделов, что объясняется спецификой кровоснабжения этой зоны, необходимы аппаратура и методика, позволяющие осветить, то есть получить ответ на раздражение светом, самые крайние по своему месторасположению светочувствительные элементы сетчатки глаза.
Некоторые модели современных периметров позволяют методом статической (фиксированное положение световых объектов) или кинетической (движущийся в поле зрения объект) периметрии определить периферические границы в известных пределах, зависящих от анатомических естественных образований лицевого черепа. Поэтому верхняя, внутренняя и нижняя границы ограничены примерно 60 градусами, а наружная имеет максимальное значение в 90 градусов. Однако наиболее рано начинают сужаться при развитии оптической нейропатии именно внутренние границы, что фиксируется как появление «носовой ступеньки». Это означает, что патогномоничным для глаукомного процесса будет выпадение нижне - или верхневнутреннего квадрантов поля зрения. Диагностика этих изменений запаздывает, поскольку невозможно увидеть световой объект из-за механической преграды в виде носа, надбровья и скуловой кости. Определение стадии глаукомы по степени сужения поля зрения часто не соответствует более значительному изменению диска зрительного нерва. Зачастую стадия заболевания уточняется в сторону прогрессирования глаукомного процесса именно по состоянию зрительного нерва, что больше соответствует уровню нарушения трофики сетчатки и ее проводящих путей.
Известны устройства для исследования поля зрения (авторские свидетельства №№:430841, А61В 3/02; 596219, А61В 3/02; 654245, А61В 3/02; 810209, А61В 3/02; 950305, А61В 3/02; 1205890, А61В 3/02; патент SU №1489572, А61В 3/02). Анализ показывает, что известные устройства для исследования и диагностики поля зрения, отличаясь своей конструктивной реализацией, имеют общий существенный недостаток, обусловленный физиологической конфигурацией лица (наличием носа, надбровья и скуловой кости). Данные устройства не позволяют исследовать реальные (полные) границы поля зрения глаза, а только его определенные суженные участки. Как правило, это; кверху - 55-60°, книзу - 65-70°, кнутри -55-60°, кнаружи - 90°. Т.е. без исследования остаются периферийные области сетчатки, особенно ее латеральные отделы, состояние которых является определяющим при ранней диагностике заболеваний сетчатки.
Известен способ ранней диагностики открытоугольной глаукомы (патент РФ №2220644, А61В 3/024), который реализуют с использованием проекционного периметра отечественного производства ПРП-50. Использование периметра ПРП-50 и совокупность довольно сложных манипуляций с головой пациента частично решает проблему увеличения исследуемого поля зрения пациента. За счет перемещения на поверхности сферы периметра точки фиксации взора и поворота головы обследуемого пациента достигается некоторая коррекция границ, суженных влиянием выдающихся отделов глазницы и носом.
Учитывая форму внутренней оболочки глаза - сетчатки, представляющую собой немногим более полусферы, правильно было бы получать отображение поля зрения в виде круга. На имеющихся же в практике приборах, таких как портативный дуговой периметр («Офтальмологические приборы», стр.45), периметр ПНР-1 (там же, стр.45-46), проекционный периметр ПРП-60 (там же, стр.46-51), полусферический проекционный периметр производства «К.Цейс Йена» (стр.51-52) и др., поле зрения выглядит в форме эллипса. Наиболее уязвимые в плане развития оптической нейропатии периферические отделы сетчатки, диагностируемые по сужению границ поля зрения, впервые обнаруживаются только при сужении их более чем на 45-50 градусов в одном или более из трех (верхний, внутренний и нижний) квадрантов поля зрения.
Кроме этого, исследование периферического зрения на указанной аппаратуре представляет собой стационарные методы, требующие специальное помещение, крупногабаритную, дорогостоящую аппаратуру, не пригодную для обследования лежачих больных и проведения динамического контроля в условиях офтальмологических кабинетов районных поликлиник и тем более на дому.
Усовершенствование диагностической аппаратуры для исследования периферического зрения проводится последние годы в направлении разработки портативного прибора, который одновременно повысил бы диагностическую ценность метода периметрии.
Известно устройство для определения границ поля зрения (авторское свидетельство №950305, А61В 3/02), которое содержит полусферический экран и меридиональную сетку для регистрации. Полусферический экран выполнен прозрачным и укреплен на оголовке, а меридиональная сетка нанесена на поверхность экрана. Регистрация полей зрения производится на схеме, нанесенной на свисающем перед лицом пациента прозрачном экране, по которому двигается предъявляемый объект. В этой конструкции не решается проблема разобщения глаз и расширения полей зрения, суженных выступающими частями орбиты и носом.
Известно также устройство для исследования поля зрения (авторское свидетельство №1680056, А61В 3/024), которое содержит полусферический экран с расположенными на его внутренней поверхности светодиодами, программный блок включения светодиодов, блок регистрации ответов, пульт управления.
Данное устройство характеризуется повышенной точностью исследования за счет увеличения точности числа тест-объектов, предъявляемых на единицу поля зрения. При этом устройство позволяет повысить точность выставления исследуемого глаза в заданное положение. Достоинством устройства является закрепление полусферического экрана на фланце с возможностью поворота в диапазоне 0-90°.
Вместе с тем анализ показывает, что и для этого устройства характерны существенные конструктивные и диагностические недостатки, которые снижают эффективность его использования в широкой офтальмологической практике.
В частности, устройство не позволяет исследовать крайние периферические границы поля зрения, что принципиально важно, например, для ранней диагностики глаукомы. Ограниченные диагностические возможности этого устройства для исследования поля зрения обусловлены в значительной степени конструктивным неэффективным выполнением полусферического экрана, геометрическая форма которого существенно отличается от геометрической формы сетчатки глаза, что не позволяет исследовать и получать ответ на раздражение светом самых крайних периферических по своему месторасположению светочувствительных элементов сетчатки глаза пациента.
К недостаткам устройства для исследования поля зрения по авторскому свидетельству №1680056 следует отнести достаточно большие габаритные размеры поворотного полусферического экрана со световыми тест-объектами, что существенно ограничивает область его эффективного использования. В частности, устройство не может быть использовано для проверки поля зрения у лежачих больных и в полевых условиях, а также для самоконтроля в домашних условиях для пациентов с глаукомой.
Наиболее близким по технической сущности и конструктивной реализации является устройство для исследования поля зрения (патент РФ №2285440, МПК А61В 3/024, 2006 г.), содержащее демонстрационный экран с перфорациями и световыми точечными тест-объектами в виде светодиодов для предъявления пациенту, на поверхности которого по его центральной оси закреплен фиксационный световой тест-объект, корпусом сферообразной формы с ручкой, в полости которого с зазором смонтирован демонстрационный экран, выполненный в виде полой сферы, и многоразрядной шиной для подключения светодиодов к блоку управления светодиодами и источнику питающего напряжения, а в корпусе и демонстрационном экране напротив фиксационного светового тест-объекта выполнено смотровое окно для наблюдения световых тест-объектов, при этом корпус, демонстрационный экран и смотровое окно выполнены соответственно диаметром (2,25-2,4)L, (1,75-1,9)L и (0,85-1,1)L, где L -горизонтальный размер глазницы человека.
К недостаткам устройства для исследования поля зрения по патенту РФ №2285440 следует отнести то, что расстояние от тест-объектов до хрусталика глаза определяется радиусом сферического экрана и предлагается 50-70 мм, что меньше физиологического расстояния комфортного наблюдения (более 250 мм), что в свою очередь приводит к невозможности наблюдения четкого изображения тест-объектов, что противоречит ISO 12866 о наблюдении четкого изображения тест-объектов, что приводит к невозможности точного определения контраста тест-объекта на сетчатке глаза.
Технический результат предлагаемого изобретения направлен на повышение точности измерения и достоверности диагностики заболеваний сетчатки глаза за счет построения на сетчатке глаза четкого изображения тест-объектов.
Решение поставленной задачи достигается следующим образом.
В сферопериметр, содержащий демонстрационный экран с перфорациями и световыми точечными тест-объектами в виде светодиодов для предъявления пациенту, на поверхности которого по его центральной оси закреплен фиксационный световой тест-объект, корпус сферообразной формы с ручкой, в полости которого с зазором смонтирован демонстрационный экран, выполненный в виде полой сферы, и многоразрядной шиной для подключения светодиодов к блоку управления светодиодами и источнику питающего напряжения, а в корпусе и демонстрационном экране напротив фиксационного светового тест-объекта выполнено смотровое окно для наблюдения световых тест-объектов, дополнительно введены корректирующая положительная сферическая линза, жестко связанная с корпусом и расположенная напротив глаза пациента, а также дополнительные светодиоды установленные симметрично вокруг корректирующей положительной сферической линзы, при этом фокус корректирующей положительной сферической линзы определяют по формуле:
где l - расстояние от корректирующей линзы до тест-объекта на экране, L - расстояние от корректирующей положительной сферической линзы до мнимого изображения тест-объекта (при комфортном расстоянии наблюдения Z=300 мм), при этом угловое положение наблюдаемых тест-объектов на сферическом экране для тонкой линзы определяют по формуле:
где Δl - расстояние от хрусталика глаза до корректирующей положительной сферической линзы, β - угловое положение тест-объектов на полусферическом экране относительно оптической оси сферопериметра, F - фокус корректирующей положительной сферической линзы. Размер мнимого изображения тест-объектов рассчитывают по формуле:
где d - размер тест-объекта.
Для уменьшения сферических аберраций корректирующая положительная линза может быть выполнена асферической.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
Сферопериметр содержит демонстрационный экран 3 с перфорациями и световыми тест-объектами 4, формируемыми с помощью оптоволокна 9 и светодиодов 10 для предъявления глазу 1 пациента, на поверхности которого по его центральной оси закреплен фиксационный световой тест-объект 8, корпус сферообразной формы с ручкой (не показаны), и многоразрядную шину для подключения светодиодов к блоку управления светодиодами и источнику питающего напряжения (не показаны). В полости корпуса с зазором смонтирован демонстрационный экран 3, выполненный в виде полой сферы. В корпусе и демонстрационном экране напротив фиксационного светового тест-объекта 8 выполнено смотровое окно для наблюдения световых тест-объектов 4. Корректирующая положительная сферическая линза 2 жестко связана с корпусом и расположена напротив глаза 1 пациента. Дополнительные светодиоды 11 установлены симметрично вокруг корректирующей положительной сферической линзы 2.
Корректирующая положительная сферическая линза 2 предназначена для создания мнимого изображения тест-объектов 5, расположенного на комфортном для наблюдения расстоянии (250 мм), что позволяет создать сферопериметр с малыми размерами при условии достоверности диагностики.
Расчет фокуса корректирующей линзы по формуле (1) позволяет строить перед глазом наблюдателя мнимое изображение тест-объекта 5 на комфортном расстоянии 300 мм, в зависимости от расстояния от действительного положения тест-объект 4 до главной плоскости, корректирующей линзы. При этом происходит изменение направления распространения лучей света от тест-объектов 4, что приводит к увеличению угла зрения мнимого изображения 6 в соответствии с формулой (2). При использовании корректирующей положительной линзы 2 также происходит увеличение изображения тест-объектов 5 в соответствии с выражением (3), что необходимо учитывать при формировании реального тест-объекта 4, так как по требованию ISO 12866 наблюдаемый диаметр тест-объекта 5 не должен превышать 0,75 мм.
Диагностика заболеваний сетчатки глаза осуществляется следующим образом.
В центре кривизны сферического демонстрационного экрана 3 располагается глаз 1 пациента. Пациент фиксирует взгляд на изображении фиксационного тест-объекта 8, далее по команде пациента на демонстрационном экране 3 происходит кратковременное включение одного из световых точечных тест-объектов 4, при этом лучи света 7, идущие от световых тест-объектов 4, проходят корректирующую положительную сферическую линзу 2, расположенную напротив глаза 1 пациента, лучи отклоняются от корректирующей положительной сферической линзы 2 и попадают в глаз 1 пациента, при этом фокус корректирующей положительной сферической линзы 2 определяют по формуле (1), угловое положение мнимого изображения тест-объекта 5 определяют по формуле (2), а размер мнимого изображения тест-объекта 5 по формуле (3), при этом пациент видит увеличенное мнимое изображение тест-объекта 5 на комфортном для наблюдения расстоянии 300 мм. Далее пациент сообщает информацию «вижу» или «не вижу», в соответствии с которой происходит определение угла зрения пациента. Для уменьшения диаметра световых тест-объектов 4 используется оптоволокно 9 и светодиод 10.
Для качественного определения контраста бокового зрения необходимо изменять яркость наблюдаемых световых тест-объектов 5, для чего достаточно изменять силу тока, подаваемого на светодиод 10, либо изменять скважность импульсов питания светодиода 10 при постоянном токе подаваемых импульсов.
В соответствии с ISO 12866 для изменения контраста тест-объекта 5 целесообразно осуществлять подсветку сферического демонстрационного экрана 3, для чего необходимо использовать дополнительные светодиоды 11, излучающие в широком угле и расположенные симметрично вокруг корректирующей положительной сферической линзы 2.
Для уменьшения сферических аберраций, создаваемых корректирующей положительной сферической линзой 2, целесообразно использовать положительную асферическую линзу.
В результате экспериментов было установлена, что при применении предложенного сферопериметра достоверность диагностики заболеваний сетчатки глаза повышается.