СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ТРАВМ ГЛАЗА Российский патент 2013 года по МПК G01N33/52 

Изобретение относится к медицине, а именно, к клинической офтальмологии, аналитической химии.

Основными методами диагностики травм являются офтальмо-, эхо-, диафано-, гонио- и биомикроскопия, фосфенометрия, обзорная рентгенография орбит, рентгенолокализация внутриглазных осколков и их подвижности. В отдельных случаях применяется компьютерная томография, ультразвуковая диагностика. При небольших размерах повреждения, выраженной отечности и наличии кровоизлияния, прикрывающего рану, бывает трудно отличить проникающее ранение глаза от непроникающего. Проникающие ранения глазного яблока требуют четкой диагностики и адекватного лечения уже в первые часы после травмы. До настоящего времени не разработана технически простая скрининговая методика, позволяющая оценить характер развития травматического процесса.

Целью изобретения является экспресс диагностика проникающих и непроникающих травм роговицы с использованием ИК-спектроскопического анализа слезной жидкости (СЖ) при отсутствии клинических данных.

Известен способ диагностики заболеваний глаз по данным ИК-спектроскопии на основе пиковых интенсивностей при 2852, 1735, 1546, и 1242 см^-1 в ИК-спектрах слезной жидкости (Yasushi Nagase, 2005). Диагностирование с использованием полос при 1242 (фосфатный эфир) и 2852 см^-1 (метиленовые группы жирных кислот) в большей степени относится к определению влияния фосфолипидов в физиологических жидкостях. Однако в слезной жидкости преобладают белки и продукты белкового обмена, полосы которых лежат в области 1200-1800 см^-1.

Представлена оценка эффективности проводимого лечения при проникающих ранениях глазного яблока с помощью метода инфракрасной спектрометрии (С.А. Кочергин, 2009). При использовании инфракрасной спектрометрии с интерференционными фильтрами выделяют широкие диапазоны волновых чисел, что снижает информативность ИК-спектра.

Наиболее близким к заявленному является Патент РФ №23244183 - способ диагностики заболеваний роговицы по данным ИК-спектроскопии; в данной методике представлен подход диагностики заболеваний роговицы, однако не предполагается исследование травматических повреждений роговицы.

Техническим результатом является

- дифференциальная характеристика проникающих и непроникающих ранений роговицы;

- определение тактики, объема хирургического вмешательства при травмах роговицы, прогнозирование течения посттравматического процесса и своевременное предотвращение осложнений.

Технический результат достигается тем, что проводится анализ ИК-спектра слезной жидкости пациентов с непроникающими ранениями роговицы (НРГ), проникающими ранениями (ПРГ), сравнивается с анализом в контрольной группе здоровых лиц.

Для получения ИК-спектров образцов слезы в качестве подложки использовали пластины из монокристаллического кремния прозрачного в ИК-области. На фиг.1 изображен ИК-спектр кремниевой подложки.

Слезную жидкость микрошприцом объемом 20 мкл наносили на пластинки кремния, оптически прозрачного в области ИК-излучения. После удаления жидкой фазы и образования на поверхности кремния тонкой пленки компонентов СЖ регистрировали спектры образцов на ИК-спектрометре Bruker Vertex-70 в диапазоне 500-4000 см^-1. Полученные ИК-спектры количественно обрабатывали методом базовой линии с помощью типовой программы редактирования спектров (программа Grams/32 R Version 4.02 Spectral Notebase), которая позволила выделить анализируемую область спектра, точно зафиксировать волновые числа максимумов поглощения, построить автоматически базовую линию и рассчитать площади выделенных пиков.

Слезная жидкость (СЖ) представляет собой многокомпонентный секрет, постоянно увлажняющей наружную поверхность эпителия роговицы (Мошетова Л.К., 2004). Диагностическая ценность обусловлена тем, что в СЖ, находится до 60 фракций белков (лактоферрин, церулоплазмин, лизоцим и другие), представляющие собой факторы неспецифической защиты, обладающие выраженным бактерицидным действием на грамположительную флору (Сомов Е.Е., 1994, Габдрахманова А.Ф., 2000).

При проведении анализа СЖ с использованием метода инфракрасной спектроскопиии наиболее информативной областью спектра является диапазон волновых чисел 1200-1800 см^-1, где проявляются характеристические полосы Амид I (~ 1650 см^-1), Амид II (~ 1550 см^-1) карбоксильных групп С(O)O- и групп -NH- и -ОН, остатков аминокислот, входящих в состав белков слезы (Гордон А. и Форд Р. 1976). Абсорбционные полосы Амид I и Амид II являются весьма чувствительными к изменениям вторичной структуры белков. Изменения в качественном составе белков, их структуре выражается в изменениях относительных интенсивностей спектральных полос в области 1300-1800 см^-1. Анализ ИК-спектров показал, что для всех полученных образцов присутствуют колебания при 1652 см^-1, 1403 см^-1, соответствующие деформационным колебаниям -NH- группы первичных амидов белка и 1545 см^-1, 1260 см^-1, соответствующие деформационным колебаниям -NH- группы во вторичных амидах. Различия проявились в общей и относительной интенсивности соответствующих полос. Чем больше интенсивность полосы 1652 см^-1, тем выше содержание белковых веществ в СЖ. При травматическом процессе происходит более интенсивная секреция белка, направленного на восстановление обмена веществ.

Интенсивность характеристичной полосы наиболее адекватно характеризуется площадью пика (S) в ИК-спектре. При изменении структуры и соотношения количеств различных белковых веществ интенсивность поглощения характеристичных полос, а значит, и соотношение площадей характеристичных пиков, изменяется в различной степени. Из-за того, что концентрация компонентов и количество СЖ, нанесенной на подложку, может варьироваться, строить абсолютную градуировку не целесообразно. Не представляется целесообразным также исчерпывающая расшифровка полос поглощения, требующая наличие дорогостоящих стандартных образцов компонентов СЖ. Для тестирования пробы СЖ достаточно использовать подход «расшифровки отпечатков пальцев», в котором сопоставляется несколько характеристичных аналитических сигналов.

Нами предложено оценивать в качестве аналитического сигнала величины относительных оптических плотностей (S_i/S₃), взяв площадь одной из полос в качестве полосы сравнения (S₃). В этом качестве выбрали полосу со средней интенсивностью при 1446-1452 см^-1. Ее интенсивность и сдвиг по шкале волновых чисел сравнительно слабо зависит от состояния СЖ.

На фиг.1 изображен ИК-спектр кремниевой подложки.

На фиг.2 изображен типичный ИК-спектр СЖ контрольной группы здоровых лиц.

На фиг.3 в табл.1 представлены площади пиков, на ИК-спектрах - контрольной группы.

На фиг.4 изображена диаграмма соотношений относительных интенсивностей полос S_i/S₁₄₅₄ СЖ. 1 - непроникающее ранение глаза (НРГ); 2 - проникающее ранение глаза (ПРГ); 3 - контрольная группа здоровых лиц.

На фиг.5 в табл.2 приведены нормированные величины S_i/S₁₄₅₄ характеристических полос поглощения СЖ пациентов с НРГ, ПРГ и контрольной группы здоровых лиц.

На фиг.6 изображены ИК-спектры слезной жидкости пациентов с непроникающими ранениями глаза (НРГ). П - Пациент П; С - Пациент С; Т - Пациент Т.

На фиг.7 в табл.3 приведены нормированные величины S_i/S₁₄₅₆ характеристических полос поглощения слезной жидкости пациентов с НРГ.

На фиг.8 изображены ИК-спектры СЖ пациентов с проникающими ранениями глаза (ПРГ). В - Пациент В; К - Пациент К; Л - Пациент Л; М - Пациент М.

На фиг.9 в табл.4 приведены нормированные величины S_i/S₁₄₅₄ характеристических полос поглощения слезной жидкости пациентов с ПРГ.

Предварительно получена серия ИК-спектров слезной жидкости в контрольной группе здоровых лиц. На фиг.2 изображен типичный ИК-спектр СЖ контрольной группы здоровых лиц. Для здоровых лиц характерно естественное содержание белковых молекул в слезной жидкости, выражающееся в относительной интенсивности S_i/S₃ характеристичных полос поглощения СЖ. На фиг.3 в табл.1 представлены площади пиков, на ИК-спектрах контрольной группы.

Пример №1. Пациент С., 35 лет. История болезни №6105. На стационарном лечении в ГУЗ «ВОКОБ» с 28.07.2007 по 01.08.2007. Поступил с диагнозом: правый глаз - глубокая непроникающая рана роговицы, инородное тело роговицы. Достоверных данных о характере повреждения роговицы (проникающее или непроникающее) клинически получить не удалось. При госпитализации проведен экспресс анализ слезной жидкости (фиг.6, фиг.7). Для характеристичной полосы 1548 см^-1 отношение S_i/S₃ составило S₄/S₃=5.20, для 1649 см^-1 S₅/S₃=8.86, что указывает на высокое содержание белков в слезной жидкости. Проведение анализа слезной жидкости с использованием ИК спектроскопии позволило уточнить непроникающий характер травмы и избежать операционного вмешательства, что на фоне консервативного комплексного лечения, привело к выздоровлению.

Пример №2. Пациент М., 62 года. История болезни №2307. На стационарном лечении в ГУЗ «ВОКОБ» с 19.03.2007 по 04.04.2007. Поступил с диагнозом: левый глаз - проникающая рана роговицы, контузия глазного яблока II степени. При поступлении клинически достоверно глубину повреждения определить не удалось. Проведен экспресс анализ слезной жидкости (фиг.8, фиг.9). Отношения S_i/S₃ для характеристичной полосы 1548 см^-1 S₄/S₃=2,46, для 1649 см^-1 S₅/S₃=4,81 указывают на высокое содержание белков в слезной жидкости по сравнению с контрольной группой. При этом, относительное содержание белков при проникающем ранении ниже, чем при непроникающем и обусловлено разбавлением СЖ внутриглазной жидкостью (влагой передней камеры). Анализ слезной жидкости позволил диагностировать проникающее ранение роговицы. Принято своевременное решение о тактике лечения: проведено хирургическое лечение, интенсивная противовоспалительная терапия, в т.ч. с применением антибактериальных препаратов широкого спектра действия в первые сутки после травмы. Это привело к выздоровлению и сокращению сроков стационарного лечения.

Было обследовано 30 больных с проникающими и непроникающими ранениями глазного яблока. Выявлены особенности ИК-спектров слезной жидкости при травмах различного характера. Установлена корреляция между тяжестью ранения и характером ИК-спектров СЖ. На фиг.4 изображена диаграмма соотношений относительных интенсивностей полос S_i/S₁₄₅₄ СЖ. 1 - НРГ; 2 - ПРГ; 3 - контрольная группа здоровых лиц. На фиг.5 табл.2 приведены нормированные величины S_i/S₁₄₅₄ характеристических полос поглощения СЖ пациентов с НРГ, ПРГ и контрольной группы здоровых лиц. При непроникающих ранениях резко возрастают соотношения площадей пиков S₄/S₃ и S₅/S₃ в 2-2,5 раза, а соотношение S₁/S₃, незначительно ниже по сравнению с контрольной группой (фиг.4, фиг.5).

При проникающих ранениях наблюдается увеличение соотношений площадей пиков S₄/S₃ и S₅/S₃ в 1,2-1,5 раза по сравнению с контрольной группой (фиг.4, фиг.5). Соотношение S₁/S₃, незначительно ниже или находится в пределах статистической погрешности.

Анализ ИК-спектров слезной жидкости по описанной выше методике позволяет оперативно и своевременно проводить экспресс-диагностику травм роговицы с использованием ИК-спектроскопического анализа слезной жидкости; дифференциальную характеристику ранений роговицы (проникающих, непроникающих); определение тактики, объема хирургического вмешательства при травмах роговицы, прогнозирование течения посттравматического процесса и своевременное предотвращение осложнений, что способствует своевременному выбору консервативной и хирургической тактики лечения с учетом этиологии и повышает качество лечения больных с травмами роговицы глаза.

Список использованной литературы

1. Габдрахманова А.Ф., Валишина Н.Р. Роль исследования слезной жидкости в диагностике патологических состояний (обзор). Сб. науч. тр. «Новые технологии в офтальмологии». - Уфа. - 2000. - С.318.

2. Гордон А., Форд. Р. Спутник химика. Физико-химические свойства, методики, библиография - М.: Мир, 1976. - 542 с.

3. Сомов Е.Е., Бржевский В.В., Пирогов Ю.И. Защитные факторы слезной жидкости здоровых и больных людей // Офтальмологический журнал. - Одесса, 1991. - №2. - С.113.

4. Оценка эффективности проводимого лечения при проникающих ранениях глазного яблока с помощью метода инфракрасной спектрометрии / С.А. Кочергин, Г.М. Зубарева, И.Б. Алексеев, М.Б. Шеуджен // Клиническая офтальмология. - 2009. - Т.10. №3. - С.93.

5. Щербаков С.Я., Полянская Н.К., Рудаков О.Б., Карпов С.И., Рудакова Л.В. Патент РФ №23244183.

6. Современные представления о слезной жидкости, значение ее в диагностике / Л.К. Мошетова, О.А. Волков // Клиническая офтальмология. - 2004. - Т.5. №4. - С.138.

7. Analysis of Human Tear Fluid by Fourier Transform Infrared 8pectroscopy / Yasushi Nagase, 8atoshi Yoshida, Kenji Kamiyama // Biopolymers. - 2005. - Vol.79. P.18.

Изобретение относится к медицине, а именно к экспериментальной и клинической офтальмологии, аналитической химии и может быть использовано для экспресс-диагностики проникающих и непроникающих травм роговицы при отсутствии клинических данных. Сущность способа: проводят анализ слезной жидкости путем ИК-спектроскопического анализа с определением соотношений площадей характеристических пиков полос поглощения и сравнивают полученные значения со значениями контрольной группы. Непроникающие ранения определяют при увеличении соотношения площадей пиков S₄/S₃ и S₅/S₃ в 2-2,5 раза, а проникающие ранения определяют при увеличении соотношений площадей пиков S₄/S₃ и S₅/S₃ в 1,2-1,5 раза. При этом S₃ соответствует спектральной полосе с волновым числом 1452 см^-1, S₄ соответствует 1548 см^-1 и S₅ соответствует 1649 см^-1. Изобретение позволяет уточнить непроникающий характер травмы и избежать операционного вмешательства. Также предложенный способ обеспечивает проведение своевременного хирургического лечения и определяет тактику ведения пациента, что дает возможность сократить сроки стационарного лечения и повысить функциональный результат. 9 ил., 2 пр.

Способ дифференциального экспресс-определения непроникающих и проникающих травм глаза, включающий анализ слезной жидкости путем ИК-спектроскопического анализа с определением соотношений площадей характеристических пиков полос поглощения и сравнения полученных значений со значениями контрольной группы, отличающийся тем, что непроникающие ранения определяют при увеличении соотношения площадей пиков S₄/S₃ и S₅/S₃ в 2-2,5 раза, а проникающие ранения определяют при увеличении соотношений площадей пиков S₄/S₃ и S₅/S₃ в 1,2-1,5 раза, при этом S₃ соответствует спектральной полосе с волновым числом 1452 см^-1, S₄ соответствует 1548 см^-1 и S₅ соответствует 1649 см^-1.