УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ ДИАГНОСТИКИ ОДНОСТОРОННЕЙ АТРОФИИ ВОЛОКОН ЗРИТЕЛЬНОГО НЕРВА Российский патент 2003 года по МПК A61B3/00 

Изобретение относится к медицинской технике, а более точно - к устройству для компьютерной диагностики односторонней атрофии волокон зрительного нерва при проведении офтальмологических исследований.

Изобретение позволяет раздельно исследовать темпоральную и назальную, а также макулярную зону сетчатки и, соответственно, зрительные нервы, исходящие от ганглиозных клеток этих зон сетчатки.

В офтальмологической практике используется несколько способов диагностики поля зрения, связанных с различными уровнями зрительной системы, начиная с сетчатки и заканчивая в зрительной коре головного мозга.

Часть из них основана на использовании анализаторов поля зрения, в том числе автоматических (периметрия, кампиметрия), которые позволяют исследовать световую и цветовую чувствительность зрительной системы при стимуляции локальных участков сетчатки.

В офтальмологии для исследования поля зрения используют способ периметрии. В настоящее время широко известны различные периметры на базе компьютерной техники.

Был разработан автоматический анализатор поля зрения, который работает по принципу статической периметрии. Анализатор содержит полусферический экран, на котором пациенту предъявляют светящиеся тест-объекты по заданной программе. В момент опознавания тест-объекта пациент нажимает кнопку и данные фиксируются в памяти ЭВМ. В указанном анализаторе использовались 28 тест-объектов по четырем меридианам, как наиболее информативным при выявлении глаукомы.

Наряду с периметрией в клинике широко применяется исследование функции зрительного анализатора на всем протяжении зрительного пути от сетчатки до центральных отделов, регистрация критической частоты слияний мельканий (КЧСМ). Под КЧСМ понимается максимальная частота прерывистого светового излучения, при которой глаз начинает воспринимать излучение как непрерывное. При малой частоте мельканий пациент видит серию вспышек, а с увеличением частоты мельканий появляется ощущение мерцания и, наконец, ощущение полного слияния мельканий.

В офтальмологической практике КЧСМ служит критерием для диагностики ряда заболеваний, а также для профотбора и профилактических обследований работников, деятельность которых связана с длительным зрительным напряжением.

Известен аппарат для исследования поля зрения (см., например, патент США 930615), в котором для исследования поля зрения сетчатки глаза световое изображение проецируется под углом к оптической оси глаза. Аппарат содержит полусферический экран, устройство для фиксации взгляда, видеомонитор для контроля взгляда и специальное устройство для проецирования изображений различной интенсивности с заданным переменным смещением на экран.

Недостатком данного устройства является длительность исследования, невозможность определения критической частоты слияния мельканий в заданной точке зрительной системы. В устройстве не предусмотрена возможность изменения цвета стимула. Устройство имеет сложную конструкцию и дорого стоит.

Известен способ диагностики патологии зрительного нерва (см., например, патент РФ 1 734 682), заключающийся в том, что определяют порог электрочувствительности сетчатки в двух противоположных точках глазного яблока и при разности полученных результатов более чем на 15 мкА диагностируют патологию зрительного нерва на уровне сетчатки.

Недостатком этого способа является тот факт, что при стимуляции током зрительного нерва в одной или нескольких точках глазного яблока часть стимулирующего тока возбуждает ганглиозные клетки в темпоральной части сетчатки при стимуляции назальной части сетчатки и, наоборот, часть стимулирующего тока возбуждает ганглиозные клетки в назальной части при стимуляции височной части сетчатки.

В других известных способах диагностики патологии зрительного нерва используются устройства для определения критической частоты слияния мельканий.

Однако все известные устройства не позволяют в полной мере диагностировать целый ряд глазных заболеваний. Так, например, исследование КЧСМ в том виде, как его применяют в клинике, не позволяет фиксировать отклонение КЧСМ от нормы на отдельных локальных участках поля зрения. Многочисленные исследования показали, что величина КЧСМ неоднородна в центре глаза и на периферии. Для макулярной зоны у здорового человека КЧСМ составляет 40-41 Гц на красный стимул и 43-45 Гц на зеленый стимул, а для периферии височной части сетчатки КЧСМ составляет 55-60 Гц. Для назальной части сетчатки КЧСМ в норме составляет 50 Гц и более. При миопии высокой степени с характерными изменениями в глазном дне снижается КЧСМ в периферийных зонах поля зрения, особенно в темпоральной зоне, при этом в макулярной зоне показания КЧСМ соответствуют норме (см., например, Голубцов К.В., Зуева М.В., Цапенко И.В., Яковлев А.А. "Исследование функционального состояния зрительной системы методом КЧСМ", Современные аспекты нейроофтальмологии, НИИ им. Бурденко, Москва, 1997).

При обычном способе исследования КЧСМ в начальной стадии глаукомы (см., например, Описание полезной модели РФ 5097, 1997) пациент видит мелькания с частотой 41 Гц и врач фиксирует, что КЧСМ в норме. На самом деле КЧСМ при глаукоме часто снижается именно в назальной части сетчатки с 55 Гц в норме до 40 Гц и ниже. Указанным способом исследования КЧСМ трудно или невозможно выявить начальную стадию глаукомы или одностороннюю атрофию зрительного нерва.

Известно, что в норме при центральном предъявлении светостимула КЧСМ на 5-10 Гц ниже, чем при засветке периферических зон сетчатки, и не равнозначна для назальной и темпоральной областей Для макулярной зоны для здорового глаза КЧСМ составляет в среднем 45 Гц, а для периферии назальной области 55-60 Гц.

Также известно, что при аденоме КЧСМ снижается на периферии сетчатки при этом сохраняются нормальные показатели в макулярной области сетчатки (Miles P. "Fliker fision fields, technique and interpretation", Am. J. Ophth, 33, c. 1069-1077, 1950 или Miles Р. "Testing visual fields by fliker fision" Arch. Neurol. & Psychiat. 65, c.39-47,1951).

Известно, что атрофия зрительного нерва не всегда является следствием перенесенного заболевания глаза или изолированного заболевания зрительного нерва, а часто связана с базальными опухолями передней и средней черепной ямки, особенно при поражении гипофизарной хиазмально-селярной области, аденомы гипофиза, минигиомы бугорка турецкого седла, гиомы зрительного нерва и хиазмы (см. , например, Жинжина Н.В. "Об односторонней простой атрофии зрительного нерва". Окулист, 8-10, 12-14). Ранняя диагностика таких заболеваний до сих пор была затруднена.

Известно портативное устройство для исследования КЧСМ, содержащее автономный источник питания, к которому подключен генератор импульсов, связанный с формирователем частоты, к выходу которого подключен управляемый источник света, размещенный в корпусе, в котором также размещено световое табло и кнопка регистрации (см., например, патентную заявку ФРГ 3 831 947, 1991г.) Это устройство не обеспечивает достоверности результатов исследования при различной патологии зрительного нерва, отсутствует также возможность раздельной диагностики волокон зрительного нерва.

В настоящее время широко используются компьютерные методы исследования головного мозга, однако выявление опухолей в области хиазмы в начальной стадии заболевания остается большой проблемой.

В то же время при исследовании КЧСМ макулярной зоны отмечалось, что с повышением яркости стимула частота слияния мельканий увеличивается. Такое увеличение КЧСМ связано с тем, что по мере увеличения яркости стимула увеличивается площадь засветки сетчатки в результате рассеяния света в стекловидном теле глаза, отсюда показания КЧСМ регистрируются уже с парамакулярной зоны сетчатки, где КЧСМ на несколько Гц выше, особенно на зеленый стимул.

Известно устройство для исследования критической частоты слияния мельканий (см. , например, патент РФ 38162, 1993 г.), которое также не позволяет раздельно исследовать назальную и темпоральную зоны сетчатки, а также макулярную зону.

Ближайшим техническим решением является устройство для компьютерной диагностики зрительного нерва, содержащее управляемый источник света, электрически связанный со средством для генерации и средством для формирования импульсов и запоминающим устройством, и кнопки для управления подачей сигналов на управляемый источник света (см., например, Описание полезной модели 5079 РФ, 1995).

Недостатком указанного устройства является отсутствие возможности раздельного исследования КЧСМ в назальной и темпоральной зонах сетчатки и отдельных зон зрительного пути.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания устройства для компьютерной диагностики односторонней атрофии волокон зрительного нерва, которое позволит осуществить раздельную диагностику патологии волокон темпоральной, назальной и макулярной частей зрительного нерва, особенно при односторонней простой атрофии зрительного нерва, которая часто встречается при базальных опухолях передней и средней черепной ямки и особенно часто при поражении гипофизарной хиазмально-селлярной области, т.е. аденоме гипофиза, менигиоме бугорка турецкого седла и глиоме зрительного нерва или других патологических процессов в области хиазмы.

Предлагаемое изобретение позволяет с большой точностью определять патологию зрительных волокон, исходящих как из назальной, так и темпоральной частей сетчатки путем исследования критической частоты слияния мельканий. Но в отличие от широко распространенного способа регистрации КЧСМ, когда засвечивается вся сетчатка, в заявленном устройстве стимуляция сетчатки осуществляется точно в заданную локальную область сетчатки, например в темпоральную или назальную. Возможно также осуществлять стимуляцию только макулярной области.

Поставленная задача решается тем, что устройство для компьютерной диагностики односторонней атрофии волокон зрительного нерва, содержащее управляемый источник света, электрически связанный со средством для генерации и средством для формирования импульсов и запоминающим устройством, и кнопки для управления подачей сигналов на управляемый источник света, согласно изобретению содержит
пробную очковую оправу, в которой закреплены две непрозрачные полусферы,
в качестве управляемого источника света использовано множество двухцветных/трехцветных светодиодов, размещенных в указанных полусферах под углом к главной оптической оси глаза по меньшей мере по трем окружностям равномерно,
дисплей для индикации критической частоты слияния мельканий (КЧСМ) для каждого проверяемого участка сетчатки,
при этом средство для генерации импульсов, средство для формирования импульсов и запоминающее устройство являются элементами микроконтроллера, который связан с персональной ЭВМ и со входами светодиодов,
а кнопки для управления подачей сигналов являются элементами клавиатуры персональной ЭВМ.

Целесообразно, чтобы устройство содержало по меньшей мере два дополнительных двухцветных светодиода, каждый из которых размещен в центральной части правой и левой полусферы соответственно и электрически связан с микроконтроллером.

Полезно, чтобы оси максимального излучения светодиодов, установленных в полусферах, были размещены под углом α к главной оптической оси а-а и в-в левого и правого глаза, соответственно, и это угол находился в пределах от 10 до 80 град. угловых.

Выгодно, чтобы полусферы были закреплены в пробной очковой оправе с возможностью поворота по часовой или против часовой стрелки.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает общий вид устройства для компьютерной диагностики односторонней атрофии волокон зрительного нерва согласно изобретению;
фиг. 2 изображает блок-схему устройства для компьютерной диагностики согласно изобретению;
фиг. 3 изображает схему размещения в полусферах управляемых источников света согласно изобретению;
фиг. 4 изображает участки полусфер с управляемыми источниками света, которые соответствуют пораженным участкам сетчатки, согласно изобретению;
фиг. 5 изображает карту КЧСМ пациента с опухолью мозга согласно изобретению;
фиг. 6 изображает блок-схему последовательности операций при диагностике патологии зрительного нерва согласно изобретению.

Устройство для компьютерной диагностики односторонней атрофии волокон зрительного нерва (фиг. 1) содержит управляемый источник 1 (фиг.2) света, электрически связанный со средством 2 для генерации, со средством 3 для формирования импульсов и запоминающим устройством 4.

Устройство содержит также пробную очковую оправу 5 (фиг.1, 2), в которой закреплены две непрозрачные полусферы 6, 7 (фиг.2).

В качестве управляемого источника 1 света использовано множество двухцветных/трехцветных светодиодов 8, размещенных в указанных полусферах 6, 7 под углом α к главной оптической оси а-а, в-в глаз 9, 10 по меньшей мере по трем окружностям 11, 12, 13 (фиг.3) равномерно. Количество светодиодов находится в пределах от 17 до 38.

В заявленном устройстве средство 2 для генерации импульсов и средство 3 для формирования импульсов, а также запоминающее устройство 4 являются элементами микроконтроллера 14 (фиг.1), управляемого персональной ЭВМ 15. Выход 16 микроконтроллера 14 связан со входами светодиодов 8.

Дисплей 17 для индикации критической частоты слияния мельканий (КЧСМ) для каждого проверяемого участка сетчатки подключен к выходу 18 персональной ЭВМ 15.

Для управления подачей сигналов используются кнопки 19, которые являются элементами клавиатуры 20, которая подключена к персональной ЭВМ 15.

Устройство содержит по меньшей мере два дополнительных двухцветных светодиода 21, 22, каждый из которых размещен в центральной части правой и левой полусфер 6, 7 соответственно, которые электрически связаны с микроконтроллером 14.

Направленность максимального излучения светодиодов 8, установленных в блендах 6, 7, находится под углом α к главной оптической оси а-а и в-в левого и правого глаза соответственно, и этот угол находится в пределах от 10 до 80 град. угловых.

Полусферы 6, 7 (фиг.3) закреплены в пробной очковой оправе 5 с возможностью поворота по часовой или против часовой стрелки.

Устройство для компьютерной диагностики односторонней атрофии волокон зрительного нерва работает следующим образом.

Пациента инструктируют во время исследования постоянно фиксировать взгляд одним глазом на центральном светящемся светодиоде 21 (фиг.3), например, в левой полусфере 6. А на светодиоды 8 правой полусферы 7 последовательно по нескольким окружностям 13, 12, 11 подается мелькающий световой сигнал красного, зеленого или синего цвета с увеличивающейся частотой мельканий, начиная с 5-10 Гц по программе компьютера 15 для диагностики различных зон поля зрения.

Определяют момент, когда мелькающий свет при повышении частоты мельканий будет восприниматься пациентом как постоянный световой сигнал, т.е. определяют критическую частоту слияния мельканий (КЧСМ).

В зависимости от требований исследования КЧСМ может определяться в обратном направлении, т.е. в сторону уменьшения частоты слияния мельканий, пока пациент не начнет воспринимать мелькания.

При этом цифровые показания слияния мельканий для каждой точки стимуляции по радиусу и по окружностям 11, 12, 13 (фиг.4) фиксируются, выводятся на принтер (не показан) и запоминаются в памяти ЭВМ. Обследуют все 39 точек. Затем переходят к обследованию другого глаза аналогичным образом.

По результатам обследования составляют топологическую карту. Показатели частоты слияния мельканий или появления мельканий фиксируют по ответам пациента или пациент сам нажимает на кнопку в момент изменения частоты светового сигнала.

Источники 21, 22 света работают в двух режимах - в режиме фиксации для одного глаза и в режиме исследования КЧСМ при нескольких градациях яркости.

Сначала проверяют центральную макулярную зону на красный стимул, так как в макуле сосредоточены в основном красные колбочки с длиной волны 630 нм. Определяют КЧСМ, а затем исследуют восемь точек по первой от центра окружности 13 на красный и зеленый цвет. Затем переходят на вторую окружность 12 и третью окружность 11.

Предусмотрен режим адаптации. Для адаптации вначале подается красный немелькающий свет с длиной волны 630 нм одновременно на все поле зрения, т.е. на все светодиоды 8, в течение двух-трех минут, а затем подается зеленый или синий свет. Таким образом осуществляют засвечивание белым светом. После этого на фоне белого света предъявляют цветные стимулы с изменением частоты мельканий.

Устройство было апробировано на 50 пациентах, у 40 из которых было диагностировано нормальное зрение без патологий, а у 10 пациентов была диагностирована частичная атрофия зрительного нерва.

Пример 1.

Пациентка К, 74 года. OD - здоровый, на глазном дне изменений нет. OS - диагностируют частичное отслоение сетчатки в темпоральной части глаза. Жалоба: что-то мешает в верхней половине глаза. Как видно на фиг.4 в двух точках А1 и А2, помеченных крестиком, у пациента зафиксировано полное отсутствие КЧСМ. Это свидетельствует о том, что у пациента либо патология сетчатки, либо частичная атрофия зрительного нерва. Для этого случая требуется проведение дополнительной диагностики, т.е. снятия локальной электроретинограммы.

Пример 2.

Пациент N, 50 лет. OD - здоровый, на глазном дне изменений нет. OS - диагностируют снижение КЧСМ в назальной части сетчатки. Как видно на фиг.4 в четырех точках В1, В2, В3 и В4, помеченных крестиком, у пациента зафиксировано снижение КЧСМ на 20-30 Гц. Это свидетельствует о том, что у пациента либо патология сетчатки, либо частичная атрофия зрительного нерва. Для этого случая требуется проведение дополнительной диагностики, т.е. снятия локальной электроретинограммы.

Пример 3.

Пациент М. , 65 лет. OS - здоровый, на глазном дне изменений нет. OD - глазное дно в норме, КЧСМ в макулярной части сетчатки для данного возраста в норме и составляет 40 Гц. В центральной части - точка С1 - зафиксировано 30 Гц. Поставлен диагноз глаукома второй степени.

Пример 4.

Пациент С., 37 лет. Диагноз - опухоль мозга с доминирующими изменениями в затылочной доле левого полушария, на глазном дне изменений нет. Дополнительные электроретинографические исследования не выявили выраженных изменений электрогенеза сетчатки. Обследование на предлагаемом устройстве подтвердило поставленный диагноз. На карте КЧСМ (фиг.5) пациента выявлено генерализованное снижение фликерной чувствительности сетчатки на 10-20 Гц, которое наиболее выражено для левых половин стимулируемого поля зрения. Внутри кружочков указана величина КЧСМ.

На фиг.6 представлен алгоритм, согласно которому осуществляется компьютерная диагностика поля зрения. Осуществляют выбор цвета: зеленый, синий, красный. Устанавливают начальную частоту мельканий. Выбирают правый или левый глаз для диагностики. Устанавливают цвет точки фиксации. Выбирают окружность. Выбирают радиус. Приступают к исследованию. Если мерцания заметны, увеличивают частоту, если не заметны, фиксируют значение КЧСМ, переходят на другой радиус на той же окружности. Проверяют все точки на окружности, проверяют точки на второй окружности и на третьей окружности. Проверяют КЧСМ по всем цветам. Переходят на другой глаз и повторяют все этапы.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для исследования глаз. Устройство содержит персональную ЭВМ, управляемый источник света, электрически связанный со средством для генерации импульсов, средством для формирования импульсов и запоминающим устройством, и кнопки для управления подачей сигналов на управляемый источник света. Устройство содержит также пробную очковую оправу, в которой закреплены две непрозрачные полусферы. Управляемый источник света содержит множество двухцветных или трехцветных светодиодов, размещенных в полусферах под углом к главной оптической оси левого и правого глаза соответственно, и два двухцветных светодиода, каждый из которых размещен в центральной части правой и левой полусферы соответственно. Дисплей для индикации критической частоты слияния мельканий для каждого проверяемого участка сетчатки подключен к персональной ЭВМ. Средство для генерации импульсов, средство для формирования импульсов и запоминающее устройство являются элементами микроконтроллера, который связан с персональной ЭВМ и с входами светодиодов. Изобретение позволяет с большой точностью определять патологию зрительных волокон. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для компьютерной диагностики односторонней атрофии волокон зрительного нерва, содержащее персональную ЭВМ, управляемый источник света, электрически связанный со средством для генерации импульсов, средством для формирования импульсов и запоминающим устройством, и кнопки для управления подачей сигналов на управляемый источник света, отличающееся тем, что содержит пробную очковую оправу, в которой закреплены две непрозрачные полусферы, управляемый источник света содержит множество двухцветных или трехцветных светодиодов, размещенных в полусферах под углом к главной оптической оси левого и правого глаза соответственно, по меньшей мере, по трем окружностям равномерно, и по меньшей мере, два двухцветных светодиода, каждый из которых размещен в центральной части правой и левой полусферы соответственно, дисплей для индикации критической частоты слияния мельканий для каждого проверяемого участка сетчатки, подключенный к персональной ЭВМ, при этом средство для генерации импульсов, средство для формирования импульсов и запоминающее устройство являются элементами микроконтроллера, который связан с персональной ЭВМ и с входами светодиодов, а кнопки для управления подачей сигналов являются элементами клавиатуры персональной ЭВМ. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что угол между осями максимального излучения размещенных под углом светодиодов и оптической осью левого и правого глаза соответственно находится в пределах от 10 до 80^o. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что полусферы закреплены в пробной очковой оправе с возможностью поворота по часовой или против часовой стрелки.