СПОСОБ ПУПИЛЛОГРАФИИ Российский патент 2003 года по МПК A61B3/00 

Изобретение относится к медицине и может быть применено для измерения размеров зрачка и количественного определения реакции зрачка на различные раздражители, в том числе и физиологические.

В таких областях медицины, как офтальмология, неврология, психиатрия, определение реакции зрачка на свет имеет большее клиническое значение. При описании клинической картины состояния глаза пациента, при офтальмологическом осмотре с помощью офтальмоскопии или биомикроскопии на щелевой лампе, обязательным пунктом является констатация состояния реакции зрачка на свет. В неврологической и психиатрической практике при описании некоторых заболеваний и состояний пациента или субъекта также обязательным является определение реакции зрачка на свет. Обычно для этого используются общепринятые термины в медицине: реакция зрачка на свет живая, или вялая, или полное отсутствие реакции зрачка на свет.

Для более точного определения размеров зрачка в клинике применяется различные методы пупиллометрии. С помощью пупиллометрии изучены физиологические варианты ширины зрачка, величина анизокории, характер прямых и содружественных реакций зрачков на локальный засвет (направленный пучок света на область глаза), спонтанные колебания диаметра зрачка в норме и при патологии, конвергенция глаз, влияние на зрачок различных фармакологических средств, звуковых, цветовых и других раздражителей. При оценке результатов пупиллометрии необходимо учитывать значительные физиологические колебания ширины зрачков в зависимости от освещенности, направления взгляда, связанного с конвергенцией и напряжением аккомодации, возраста пациентов, общего состояния пациентов, функции эндокринной системы и других факторов.

В клинической практике пупиллометрия чаще осуществляется с помощью пупиллометра Гааба, представляющего собой линейку с изображенными на ней черным цветом кружками диаметром от 1,5 до 8 мм. Диаметр каждого последующего кружка отличается от предыдущего на 0,5 мм. При применении этого метода, пациента, сидящего напротив врача, просят смотреть вдаль. Измерительную линейку Гааба врач сначала подносит к одному глазу, сопоставляет диаметр зрачка пациента с диаметром изображенного на линейке кружка, затем также производит измерения на другом глазу (Ананин В.Ф. Объективные методы исследования зрения человека. В кн. Физиология человека, 1976, т.2, 4, с.693).

В современной медицине, особенно в той ее новейшей области, связанной с применением объективных методов доказуемости, так называемой доказательной медицине, использование субъективных методик, связанных только с суждением врача, следует признать недостаточными. Мы не можем с нашей субъективной позиции, отобразить достаточно точно изменение реакции зрачка на свет, и даже измерения, проводимые разными врачами, могут очень во многом отличаться. Следовательно, для точного определения этих состояний необходимостью является использование измерительных приборов, так называемых пупиллографов.

Пупиллографию осуществляют с помощью кинематопупиллографа (Соколова О.Н. Офтальмоневрология поражений среднего мозга. М., 1971) в два этапа: в начале производят киносъемку зрачков на высокочувствительную пленку со скоростью 10 кадров в 1 сек., затем на втором этапе, с помощью специального прибора автоматически осуществляют фотосканирование зрачка, производят анализ заснятых кинокадров и регистрируют на высокочувствительной неэкспонированной фотопленке горизонтальные диаметры зрачков в виде прямых линий (пупиллограмм). На каждой линии отпечатывается калибровочная шкала, одно деление которой равно 1 мм. Эта шкала предназначена для определения диаметра зрачка в единицах системы СИ (т. е. в миллиметрах). Далее производят окончательное измерение с помощью миллиметровой линейки (или для более точного измерения - штангель-циркулем).

Недостатками этого вида пупиллографии является применение яркого фонового освещения, необходимого для осуществления киносъемки зрачка, что создает нефизиологические условия для изучения зрачковых рефлексов, сложности в дозировке засвета и трудоемкость всего измерения, связанного с проявкой фотопленки, наложении калибровочной шкалы и других.

Ранее проф. Самойловым и Шахновичем (Самойлов А.Я. и Шахнович А.Р. Новый метод локальной пупилографии и его применение в физиологии и клинике. - Вести. АМН СССР, 1958, 4, с.47) был предложен способ, при котором фоновый свет строго дозирован и расположен ниже линии взора испытуемого. При этом лампы фонового освещения позволяют хорошо освещать радужку, почти не засвечивая сетчатку. По мнению авторов при соблюдении этих условий ширина нормального зрачка почти такая же, как в темноте.

Дальнейшее развитие техники привели к созданию других способов измерения ширины зрачка и определении реакции его на свет - телевизионной пупиллометрии (Saladin J.J. Television pupillometry via digital time processing // Invest Ophthalmology Vis. Sci. 1978, vol.17, p.702) и видеопуппилографии (Hamann K. U. et al. Videopupillographic and VER investigations in patients with congenital and acquired lesions // Ophthalmologica 1979, vol.178 p. 348).

При данных способах производится трансляция посредством видеокамеры наблюдаемого врачом-исследователем зрачка пациента на телевизионный монитор. Для получения видеоинформации осуществляется фоновое дозированное освещение глаза, а затем для получения информации о состоянии реакции зрачка на свет освещение области зрачка. Измерение ширины зрачка при этом осуществляется с помощью электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Безусловным преимуществом данных методик в отличие от предыдущих является быстрота выполнения измерений ширины зрачка, отсутствие многоэтапности в проводимых работах, возможность хранения информации.

К недостаткам всех вышеописанных методик относятся использование фонового освещения глаза, хотя многие авторы при этом не используют засвет области зрачка и сетчатки. В связи с этим исследователю невозможно получить информации о ширине зрачка в темное время суток или в темноте. Второй не менее важный момент связан с получением информации только о ширине зрачка, о его горизонтальных размерах. Хотя и горизонтальный размер более важен для получения информации о реакции зрачка на различные раздражители, в том числе и световые; именно в горизонтальном меридиане ширина зрачка наиболее полно изменяется. Тем не менее, встречаются состояния, чаще, связанные с воспалительными заболеваниями глаз, когда реакция зрачка на свет может быть ослабленной из-за наличия задних синехий зрачкового края радужки с хрусталиком, ограничивающие или исключающие движения зрачка, и поэтому полученная информация с помощью вышеперечисленных методик о состоянии реакции зрачка на внешние раздражители может быть неточной.

Технический результат изобретения состоит в повышении объективности оценки зрачка на различные раздражители, в том числе и физиологические, каковыми являются световые, а следовательно, и условий определения размеров зрачка.

Реализация технического результата достигается применением компьютерной анализаторной системы, основанной на принципе компьютерного анализа изображений глаза, и действий, составляющих суть настоящего изобретения.

Выполнение предлагаемого способа заключается в следующем.

Вся процедура исследования проходит в темном помещении только при минимально допустимом освещении монитора компьютера, входящего в комплект компьютерной анализаторной системы, который располагается позади пациента и соответственно не создает фонового освещения глаза. Пациента в удобном положении сидя просят смотреть вдаль на предлагаемую точку фиксации. Предварительно, в течение 5 минут пациент находится в этой темной комнате для достижения расширения зрачка. Далее врач-исследователь производит видеорегистрацию (на видеокамеру или непосредственно на компьютерно-анализаторную систему с наблюдением происходящего на мониторе) области глаза пациента. Обычно для этого врачом-офтальмологом используется для осмотра щелевая лампа, но для выполнения предлагаемого способа она может быть необязательна, так как не позволяет врачу контролировать осмотр глаза пациента, поскольку вся процедура осуществляется в темноте. Для видеорегистрации и трансляции на монитор применяется сверхчувствительная видеокамера (для этого в предлагаемом способе была использована черно-белая видеокамера, чувствительностью 0,02 Лк) или любой другой прибор, позволяющий получить контурируемое изображение области зрачка. Таким образом, врач производит наблюдение глаза пациента на телевизионном мониторе. Полученные изображения сохраняются в памяти персонального компьютера в виде статического изображения в графическом формате, либо вся процедура может быть записана на видеокамеру или в виде компьютерного видеоклипа в любом цифровом видеоформате. Далее производится дозированное освещение области зрачка глаза, которое при всех исследованиях у разных пациентов остается неизменной величиной (для здоровых пациентов переносимая сила освещения на щелевой лампе, не вызывающая блефароспазма, была определена в 3,0 Лк). Дозирование освещения на щелевой лампе достигается ограничением светового пучка от осветительной лампы с помощью горизонтальных и вертикальных диафрагм в конструкции щелевой лампы, либо при использовании, например, ручки фонаря. После засвета области зрачка производим сохранение второго статического изображения. Таким образом, мы получаем два статических изображения или видеозапись (видеоклип в цифровом формате) области зрачка глаза до и после его дозированного освещения. Аналогичные действия совершаем в темной комнате без освещения глаза, если проверяем реакцию зрачка на какие-либо раздражители, например, эффективность действия фармакологических средств, обладающих мидриатическим действием. Тогда второе изображение может быть получено через определенный промежуток времени, заранее предусмотренный.

Сразу после получения изображений или в любой удобный момент времени производим вычисления размеров зрачка следующим образом. Форма зрачка может зависеть от наличия задних синехий при воспалительных заболеваниях глаз, от наличия экссудативного процесса зрачкового края радужки с остатками передней капсулы и передней поверхности интраокулярной линзы (искусственного хрусталика глаза) после операции по удалению катаракты, дислокации самого искусственного хрусталика в задней камере глаза и других факторов. Соответственно, при освещении глаза или воздействии на него какого-либо раздражителя (инстилляции мидриатических средств, например), форма зрачка может измениться по разным меридианам различно, то есть, например, в горизонтальном меридиане ширина зрачка может оказаться меньше или больше, чем в каком-либо ином меридиане. Поэтому измерение ширины зрачка в горизонтальном меридиане необходимо считать недостаточным при вышеперечисленных состояниях глаз. Для точного измерения предлагается использовать определение площади статического изображения зрачка с помощью математического подсчета неправильных геометрических форм. Подсчет неправильных геометрических форм осуществляется двумя путями. Либо используется проекция на изображение зрачка программной сетки (имеется в виду в блоке преобразования изображений ЭВМ), содержащей неправильные геометрические формы, и математический подсчет всех форм, уместившихся в область зрачка, что осуществляется также по разным меридианам. Либо, что в настоящее время обычно и применяется, математический подсчет всех пикселей, составляющих изображение зрачка, которое по форме относится к неправильным геометрическим формам.

С помощью компьютерной программы получают две величины, и затем подсчитываем коэффициент реакции зрачка на свет (или на иной раздражитель) как отношение первого значения (площади зрачка в темноте) ко второму значению (площадь зрачка при дозированном освещении или воздействии какого-либо раздражителя).

Данный способ был апробирован на 70 пациентах с различными воспалительными заболеваниями глаз, включающими обострения иридоциклита ревматоидной этиологии (18 пациентов), 52 пациента с артифакией.

Для наглядной демонстрации отличий предлагаемого способа были отобраны пациенты с обострением иридоциклита и наличием задних синехий по зрачковому краю радужки, деформирующему форму зрачка. Пациентам были назначены обычно применяемые кортикостероидные, антибактериальные, противовоспалительные средства и различные средства для расширения зрачка с целью отрыва задних синехий от передней капсулы хрусталика и восстановления округлой формы зрачка. В первый день до назначения терапии применением представленного способа была подсчитана первоначальная площадь зрачка. Затем в последующие дни подсчитывалась площадь зрачка и высчитывался коэффициент реакции зрачка на действие различных мидриатиков (в сравнительное исследование были включены 0,5% раствор тропикамида и 1,0% раствор сульфата атропина, которые назначались в инстилляциях по 1 капле 3 раза в день). На второй день, через 30 мин после инстилляций были получены следующие коэффициенты: 0,94±0,02 и 0,81±0,02 при воздействии тропикамида и атропина, соответственно. При подсчете коэффициентов методом отношения ширины зрачка в горизонтальном меридиане были подсчитаны следующие величины: 0,99±0,01 и 0,98±0,01, т.е. разница была статистически не достоверна. Следовательно, применение предлагаемого способа позволило сделать уже на следующий день достоверное заключение, что при лечении обострений иридоциклита с выраженным спаечным процессом в зрачковом крае радужки большей терапевтической эффективностью обладает 1,0% раствор атропина.

Пациенты с артрифакией были распределены в две группы в зависимости от способа удаления катаракты и имплантации разных моделей искусственных хрусталиков глаза (далее ИОЛ). Первая группа включала пациентов с экстракапсулярной экстракцией каратакты, выполненной ручным способом с аспирацией хрусталиковых масс шприцем и имплантацией ИОЛ, изготовленной из полиметилметакрилата (далее ПММА). Вторая группа состояла из пациентов, у которых катаракта была удалена методом факоэмульсификацией с автоматической аспирацией хрусталиковых масс и ирригацией сбалансированного раствора и имплантацией ИОЛ, изготовленной из силикона. Подсчет коэффициента реакции зрачка на свет предлагаемым способом осуществлялся на 3 день после операции. Были получены следующие коэффициенты: 1,14±0,02 и 1,53±0,03 в первой и второй группах, соответственно, т.е. у пациентов, у которых катаракта была удалена методом факоэмульсификации с имплантацией силиконовой модели ИОЛ, была отмечена, выражаясь субъективными терминами, более живая реакция зрачка на свет. Следовательно, предлагаемый способ позволил определить степень травматичности операции по удалению катаракты разными способами, а также степень "биосовместимости" ИОЛ, изготовленных из разных материалов.

Объективность получаемых результатов представленным способом можно проиллюстрировать также следующим клиническим примером.

Пример 1. Пациент К., 67 лет, находился на стационарном лечении в 1-м хирургическом отделении НИИ глазных болезней. По поводу зрелой катаракты левого глаза была произведена операция экстракапсулярная экстракция катаракты с имплантацией интраокулярной линзы, изготовленной из полиметилметакрилата. На следующий день после операции после офтальмологического осмотра было произведено определение реакции зрачка на свет с помощью способа, который был использован в качестве прототипа, т.е. первое изображение было получено с засветкой области глаза, а второе изображение после засветки области зрачка, и по отношению размеров ширины зрачка, измеренных в горизонтальном меридиане до и после засветки зрачка, было определено, что величина отношения равна 1,0. Иными словами напрашивался вывод, что реакция зрачка на свет, определяемая известным способом, отсутствует. При измерении реакции зрачка на свет предлагаемым способом, т.е. с помощью определения площади зрачка путем подсчета неправильной геометрической формы зрачка математическим определением всех пикселей, составляющих изображение зрачка, было определено отношение площадей зрачка до и после засветки, равное 1,08. Из этого можно было сделать вывод, что реакция зрачка сохранена в других меридианах и она снижена ввиду наличия воспалительного фибринозно-экссудативного спаечного процесса между радужкой и искусственным хрусталиком, что потребовало в качестве терапевтического лечения назначения медикаментозных средств, расширяющих зрачок, и активной противовоспалительной терапии. Если бы за диагностический критерий был взят коэффициент реакции зрачка в 1,0, определенный по способу-прототипу, то лечебной помощью нужно было бы признать срочное хирургическое вмешательство в глазу, поскольку отсутствие реакции зрачка на свет является клиническим признаком так называемого блока зрачка, приводящего к острому приступу глаукомы, что явилось бы грубой диагностической ошибкой.

Таким образом, предложенный способ позволяет более объективно, а значит точнее, осуществлять пупиллометрические исследования.

Изобретение относится к медицине и может быть применено для определения размеров зрачка и реакции зрачка на различные раздражители. Способ заключается в том, что, производя измерение площади зрачка по изображениям, полученным в темноте без фонового освещения, определяют коэффициент реакции зрачка на различные раздражители как отношение площади зрачка в первом изображении ко второму, полученному после воздействия того или иного раздражителя. Это позволяет повысить объективность определения размеров зрачка и оценки его реакции на различные раздражители, в том числе и световые.

Способ пупиллографии, включающий в себя формирование изображений зрачка на телевизионном мониторе с помощью его видеорегистрации до и после воздействия светового или фармакологического раздражителей и определение на них реакции зрачка, отличающийся тем, что получение изображений зрачка осуществляют в темноте без фонового освещения глаза, а при определении реакции зрачка на раздражители используют отношение измеренных значений площадей зрачка на первом и втором изображениях, при этом измерение площади зрачка осуществляют путем подсчета неправильных геометрических форм в различных его меридианах.