SAP-ПЕРИМЕТР С ТОПОГРАФИЕЙ РАЗМЕЩЕНИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ СТИМУЛОВ НА ОСНОВЕ РАДИАЛЬНОЙ ПОЛЯРНОЙ СИСТЕМЫ КООРДИНАТ Российский патент 2024 года по МПК A61B3/24 A61B3/113 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области медицины (в частности, но не только - офтальмологии), а также для определения профессиональной пригодности, в частности, но не только - спорт, управление транспортными средствами и сложными системами и т.д. и предназначено для проведения исследования дифференциальной световой чувствительности сетчатки в различных зонах поля зрения, методом SAP-периметрия (Standard Automated Perimetry).

Уровень техники

Способность глаза различать свет и фиксировать объекты различной яркости при определенной фоновой освещенности называется дифференциальной световой чувствительностью. Одним из наиболее распространенных методов исследования дифференциальной световой чувствительности сетчатки глаза в различных точках в пределах поля зрения является периметрия. Результаты, полученные при проведении периметрии, имеют большое значение при диагностировании различных заболеваний, в частности глаукомы. Известно, что при глаукоме, ранние изменения чаще возникают в центральной зоне поля зрения [Еричев В.П., Антонов А.А., Витков А.А., Григорян Л.А. Статическая периметрия в диагностике глаукомы. Часть 1. Базовые принципы. Вестник офтальмологии. 2021; 137(5): 281-288. https://doi.org/10.17116/oftalma2021137052281]. Это обусловлено неравномерным распределением ганглиозных клеток в сетчатке. Центральная зона содержит примерно 66% ганглиозных клеток и на нее приходится 83% всей информации, поступающей в зрительную зону головного мозга.

SAP-периметрия (Standard Automated Perimetry) является стандартным и наиболее распространенным видом периметрии, который использует для оценки функции поля зрения стимулы в виде небольших светящихся точек круглой формы и заданного размера. Для теста используют стимулы пяти размеров диаметром от 6,5 до 104 угловых минут, традиционно они обозначаются римскими цифрами от I до V. Как правило, стимул III размера (26 угловых минут) используется у пациентов с хорошей (нормальной или близкой к нормальной) остротой зрения. В случаях снижения остроты зрения используются стимулы размера V (104 угловые минуты). Цвет фона и стимулов преимущественно белый, но существуют и модификации с цветными стимулами на цветном фоне.

Понятие топографии стимулов в SAP-периметрии (Standard Automated Perimetry) относится к распределению стимулов, используемых при этом методе исследования поля зрения.

Из уровня техники известен SAP (Standard Automated Perimetry) периметр «Humphrey Field Analyzer II» (HFA II) [https://www.zeiss.fr/content/dam/Meditec/international/ifu/documents/hfa3/current/2660021166144_a_artwork.pdf]. Устройство представляет собой стационарный программно-аппаратный комплекс, предназначенный для исследования дифференциальной световой чувствительности глаза методом SAP-периметрии. Визуализация стимулов происходит на экране, расположенном в стационарном корпусе устройства. Также из уровня техники известны решения, в которых визуализация стимулов происходит на экране, расположенном в носимом на голове корпусе устройства, например, SAP VR периметр PALMSCAN VF2000 компании MicroMedicalDevices [https://micromedinc.com/vf2000-visual-field-analyzer/] или SAP VR периметр AVA разработанный компанией Elisar [https://www.elisar.com].

Недостатком данных и аналогичных устройств является неравномерное исследование дифференциальной световой чувствительности сетчатки в различных зонах поля зрения. Этот недостаток возникает в следствии того, что тестируемые ганглиозные клетки располагаются на сетчатке неравномерно. Плотность этих клеток значительно увеличивается по направлению к центру. При этом их плотность в назальной области больше, чем в темпоральной. В то же время частота (плотность) распределения стимулов при исследовании всегда одинаковая. Таким образом, каждый стимул тестирует поле в сегменте (квадрате), в котором располагается разное количество тестируемых ганглиозных клеток, что может привести к понижению параметра «чувствительность» исследования при скрининге и недостаточно высокой точности определения дифференциальной световой чувствительности сетчатки при пороговом исследовании. Многочисленные публикации показывают, что при проведении исследования дифференциальной световой чувствительности сетчатки методом стандартной (белый стимул на белом фоне) периметрии удается зафиксировать нарушения только при гибели не менее, чем определенного процента ганглиозных клеток сетчатки (25-35%). Таким образом, при гибели некоторого количества клеток, этот процент может быть достигнут и обнаружен в периферийной (или темпоральной) областях, где плотность расположения клеток ниже, а, следовательно, процент погибших клеток, выше при равном их количестве и не достигнут, а следовательно, и не обнаружен ближе к центру сетчатки (или в назальной области), где плотность расположения ганглиозных клеток выше, а, следовательно, процент погибших клеток, ниже при равном их количестве.

В большинстве существующих на данный момент SAP-периметрах топография тестов базируется на Декартовой (ортогональной) системе координат. Диагностические стимулы располагаются по углам сетки, состоящей из квадратов. Все квадраты сетки имеют одинаковый размер, чаще всего 6х6 угловых градусов. Размер исследуемого поля зрения обычно 24 или 30 градусов от центра макулы сетчатки. Исследуемое поле имеет форму усеченного ромба, с углами ориентированными по осям координат, соответственно размером 48 или 60 угловых градусов. Принцип построения известной из уровня техники топографии исследования заключается в том, что все стимулы размещаются равномерно по всему исследуемому участку поля, в углах сетки, состоящей из квадратных ячеек, что позволяет равномерно исследовать идентичные по размеру и форме сегменты сетчатки, но при этом каждый стимул имеет разное и разнонаправленное удаление от центра сетчатки.

Раскрытие сущности изобретения

Технической задачей является создание устройства SAP-периметра с оригинальной топографической моделью распределения стимулов на основе радиальной (полярной) системы координат, выполненной таким образом, что каждый стимул размещался в сегменте сетчатки, содержащей приблизительно одинаковое количество исследуемых ганглиозных клеток, что позволяет с одинаковой вероятностью обнаружить нарушения дифференциальной световой чувствительности сетчатки в каждом исследуемом сегменте при гибели практически одинакового количества ганглиозных клеток, что в свою очередь повышает достоверность исследования дифференциальной световой чувствительности сетчатки методом SAP-периметрии.

Технический результат заключается в повышении достоверности исследования дифференциальной световой чувствительности сетчатки глаза методом SAP-периметрии (Standard Automated Perimetry), повышении точности обнаружения дефектов, возникающих вследствие депрессии светочувствительности сетчатки.

Технический результат достигается за счёт того, что SAP-периметр с топографической моделью стимулов на основе радиальной (полярной) системы координат содержит связанные между собой блок генерации стимулов и формирования процедуры теста, блок визуализации стимулов и блок обратной связи, причем блок генерации стимулов и формирования процедуры теста выполнен с возможностью генерации диагностических стимулов и формирования топографической модели диагностических стимулов, основанной на радиальной (полярной) системе координат, представляющей собой сетку из линий, образованную радиальными лучами, имеющими начало в центре сетчатки, и концентрическими окружностями с центром, выполненном также в центре указанной сетчатки, при этом стимулы расположены в узлах пересечения радиальных лучей и концентрических окружностей.

Кроме того, пересечения линий сетки образуют области, представляющие собой криволинейные трапеции, площадь которых возрастает по мере удаления от центра.

Кроме того, области сетки, имеющие форму криволинейных трапеций, могут быть выполнены таким образом, что их площадь уменьшается в назальной области.

Кроме того, могут быть введены дополнительные областей сетки, а следовательно дополнительные стимулы в назальной области.

Кроме того, SAP-периметр дополнительно содержит блок контроля за выполнением исследования, который может быть выполнен, как в едином блоке с блоком генерации стимулов и формирования процедуры теста, так и отдельно;

Кроме того, SAP-периметр дополнительно содержит блок анализа полученных результатов и формирования вероятности диагноза, который может быть выполнен, как в едином блоке с блоком генерации стимулов и формирования процедуры теста или с блоком контроля за выполнением исследования, так и отдельно;

Кроме того, блок обратной связи может быть выполнен в виде кнопки, обеспечивающей реакцию испытуемого типа «да/нет», или в виде джойстика, контролирующего реакцию в виде перемещения в пространстве, или в виде нейроинтерфейса, контролирующего изменение сигналов в каналах зрительных анализаторов, или в виде устройства, анализирующего зрительные реакции;

Кроме того, блоки соединены между собой посредством проводной связи и/или посредством использования беспроводной технологии передачи информации.

Кроме того, беспроводная технология передачи информации реализована посредством Wi-Fi, Bluetooth или IoT.

Кроме того, SAP-периметр может быть выполнен как стационарно, так и с возможностью размещения на голове, в виде шлема виртуальной реальности или очков дополненной или смешанной реальности.

Краткое описание чертежей

Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения следуют из нижеследующего описания заявленного технического решения с использованием чертежей, на которых показано:

Фиг. 1 - Блок-схема устройства. Пунктиром обозначены опционные блоки;

Фиг. 2 - Плотность расположения ганглиозных клеток в зависимости от их удаления от центра сетчатки. Данные получены из источника - Christine A. Curcio et al. [Human Photoreceptor Topography.

Фиг. 3 - Топография стимулов, основанная на Декартовой (ортогональной) системе координат, на примере периметра «Humphrey^® Field Analyzer 3 (HFA3)».

Фиг. 4 - Известная из области техники топография стимулов SAP-периметрии на основе Декартовой (прямоугольной) системы координат. Расстояние между стимулами равно 6 угловых градусов. Не показаны дополнительные стимулы в назальной области.

Фиг. 5 - Кривая изменения плотности расположения клеток, используемая при расчетах площади стимулов в виде криволинейных трапеций. Данные для построения кривой получены из Таблицы 1 источника - Sjöstrand, J., Olsson, V., Popovic, Z., & Conradi, N. (1999). Quantitative estimations of foveal and extra-foveal retinal circuitry in humans. Vision Research, 39(18), 2987-2998. doi:10.1016/s0042-6989(99)00030-9. На диаграмме указан используемый при расчетах полином линии тренда четвертой степени y=f(x) и величина его достоверности R.

Фиг. 6 - Условное количество ганглиозных клеток в каждой квадратной зоне, прилегающей к стимулу в зависимости от его расположения относительно центра (макулы) сетчатки при топографии стимулов SAP-периметрии на основе Декартовой (прямоугольной) системы координат. Размеры квадратов составляют 6×6 угловых градусов. Подобное неравномерное распределение клеток может привести к понижению параметра «чувствительность» исследования при скрининге и недостаточно высокой точности определения потери дифференциальной световой чувствительности сетчатки при пороговом исследовании.

Фиг. 7 - Пример топографической модели стимулов на основе радиальной (полярной) системы координат. Стимулы расположены в узлах пересечения равномерно распределенных радиальных лучей, имеющих начало в центре сетчатки и концентрических окружностей с центром также в центре сетчатки.

Фиг. 8 - Условное количество клеток в каждой зоне, прилегающей к стимулу в зависимости от его расположения относительно центра сетчатки при топографии стимулов SAP-периметрии на основе предлагаемой радиальной решетки (системы координат) без коррекции назальных областей. Видно, что во всех секторах (стимулах) количество клеток одинаковое за исключением назальных областей.

На фигурах цифрами обозначены следующие позиции:

Поз. 1 - Блок генерации стимулов и формирования алгоритма теста;

Поз. 2 - Блок визуализации стимулов;

Поз. 3 - Блок обратной связи;

Поз. 4 - Блок контроля за выполнением исследования;

Поз. 5 - Блок анализа полученных результатов и формирования вероятности диагноза;

Поз. 6 - Плотность ганглиозных клеток в назальной (nasal) и темпоральной (temporal) областях на расстоянии менее 1 мм;

Поз. 7 - Плотность ганглиозных клеток в назальной (nasal) и темпоральной (temporal) областях на расстоянии менее 20 мм (из графика видно, что плотность в назальной области выше);

Поз. 8 - Плотность ганглиозных клеток в верхней (superior) и нижней (interior) областях на расстоянии менее 1 мм;

Поз. 9 - Плотность ганглиозных клеток в верхней (superior) и нижней (interior) областях на расстоянии менее 20 мм;

Поз. 10 - Сетки из 76 стимулов (тест 30-2) и из 54 стимулов (тест 24-2) на примере известного из уровня техники периметра «Humphrey^® Field Analyzer 3 (HFA3) с дополнительными стимулами в назальной области. Шаг между стимулами - 6 угловых градусов;

Поз. 11 - Пример печатной формы результата тестирования на периметре «Humphrey^® Field Analyzer 3 (HFA3). Тест 24-2;

Поз. 12 - Расшифровка результатов тестирования на приведенной выше сетке;

Поз. 13 - Стимулы, расположенные на сетке в ортогональной Декартовой системе координат. 54 стимула, шаг - 6 градусов, зона исследования - 24 градусов от центра сетчатки. Это тест Humphrey^® 24-2 без дополнительных стимулов в назальной зоне;

Поз. 14 - Условное количество ганглиозных клеток в каждой квадратной зоне, прилегающей к стимулу в зависимости от его расположения относительно центра сетчатки при топографии стимулов SAP-периметрии на основе Декартовой (прямоугольной) системы координат. Размеры квадратов составляют 6×6 угловых градусов. Подобное неравномерное распределение ганглиозных клеток может привести к понижению параметра «чувствительность» исследования при скрининге и недостаточно высокой точности определения потери дифференциальной световой чувствительности сетчатки при пороговом исследовании;

Поз. 15 - Назальная область (N);

Поз. 16 - Темпоральная область (T);

Поз. 17 - Слепое пятно;

Поз. 18 - Сетка радиальной (полярной) системы координат. Равномерно распределенные радиальные лучи, имеющие начало в центре сетчатки и концентрические окружности с центром также в центре сетчатки;

Поз. 19 - Стимулы расположенные в узлах пересечения равномерно распределенных радиальных лучей, имеющих начало в центре сетчатки и концентрических окружностей с центром также в центре сетчатки, в топографической модели на основе радиальной (полярной) системы координат;

Поз. 20 - Условное количество ганглиозных клеток в каждой зоне, имеющей форму криволинейной трапеции и прилегающей к стимулу, в зависимости от его расположения относительно центра сетчатки при топографии стимулов SAP-периметрии на основе предлагаемой радиальной решетки (системы координат) без коррекции топографии в назальных областях. Видно, что во всех секторах (стимулах) количество ганглиозных клеток одинаковое за исключением назальных областей, в которых ганглиозные клетки расположены с повышенной на 42% плотностью;

Поз. 21 - Условное количество ганглиозных клеток в назальной области, в каждой зоне, имеющей форму криволинейной трапеции и прилегающей к стимулу, в зависимости от его расположения относительно центра сетчатки при топографии стимулов SAP-периметрии на основе предлагаемой радиальной решетки (системы координат) без коррекции топографии в назальных областях. Видно, что в назальных областях количество ганглиозных клеток увеличивается в среднем на 42%.

Осуществление изобретения

Заявленное устройство предназначено для проведения SAP-периметрии (Standard Automated Perimetry) с топографией диагностических стимулов на основе радиальной (полярной) системы координат. Независимо от особенностей конструкции (стационарная или мобильная), устройство представляет собой программно-аппаратный комплекс, способный проводить полный комплект действий, необходимых для определения дифференциальной световой чувствительности сетчатки и обнаруживать возможные дефекты в центральном поле зрения, возникающие вследствие депрессии светочувствительности сетчатки. Или, другими словами, программно-аппаратный комплекс, способный проводить полный комплект действий, подходящих под определение «SAP-периметрия». Кроме того, при необходимости (но не обязательно), по результатам проведенных исследований, устройство способно определить на основе заложенных алгоритмов или специально обученной системы машинного обучения (ML) или искусственного интеллекта (AI), вероятность наличия того или иного заболевания и/или его стадии.

Устройство состоит из блока генерации стимулов и формирования процедуры теста, блока визуализации стимулов и блока обратной связи. Дополнительно могут присутствовать блок контроля за выполнением исследования и блок анализа полученных результатов и формирования вероятности диагноза.

Как было указано ранее, в отличии от известных решений, заявленное устройство способно генерировать стимулы для проведения SAP-периметрии, используя топографическую модель стимулов, основанную на радиальной (полярной) системе координат.

Топография стимулов в SAP-периметрии включает следующую основную характеристику - расположение: стимулы SAP-периметрии располагаются на специальной сетке или матрице, которая позволяет исследовать требуемую область зрительного поля. Расположение стимулов может быть адаптировано в соответствии с конкретными потребностями исследования.

Сущность предлагаемого решения для топографии стимулов SAP-периметрии касается такого параметра, как расположение стимулов и основывается на результатах двух известных типов исследований:

1. Исследуемые ганглиозных клетки располагаются на сетчатке глаза неравномерно. Плотность этих клеток значительно увеличивается по направлению к центру. Кроме того, их плотность в назальной области больше, чем в темпоральной (Фиг. 2);

2. При проведении исследования дифференциальной световой чувствительности сетчатки методом периметрии удается зафиксировать нарушения в центральном поле зрения только при гибели не менее, чем определенного процента (или доли) исследуемых ганглиозных клеток. Другими словами, имеет значение не количество погибших клеток, а их процент (или доля) относительно исследуемых в данный момент с помощью одного стимула.

Рассмотрим более подробно.

Первый тип исследований - подсчет количества ганглиозных клеток в разных областях сетчатки. В 1990 году Christine A. Curcio et al. публикуют статью [Human Photoreceptor Topography], а в1999 Johan Sjostrand et al. публикуют статью [Quantitative estimations of foveal and extra-foveal retinal circuitry in humans] в которых приводят цифры и наглядные графики, показывающие увеличение плотности ганглиозных клеток по мере приближения к центру сетчатки. По публикуемым данным на удалении 2 градуса от центра сетчатки плотность ганглиозных клеток в 16 раз больше, чем на удалении 20 градусов). Также показано, что в назальной области плотность ганглиозных клеток на 42% выше, чем в темпоральной. Аналогичные результаты опубликованы по результатам ряда других исследований [Curcio CA, Allen KA. Topography of ganglion cells in human retina. The Journal of Comparative Neurology. 1990;300(1):5-25. https://doi.org/10.1002/cne.903000103].

Второй тип исследований дает понимание того, что при проведении исследования дифференциальной световой чувствительности сетчатки методом периметрии удается зафиксировать нарушения только при гибели не менее, чем определенного процента исследуемых клеток. Принято считать, что периметрические исследования белым стимулом на белом фоне позволяют зафиксировать нарушения при гибели более чем 25-35% ганглиозных клеток сетчатки. Другими словами, имеет значение не количество погибших ганглиозных клеток, а их процент (или доля) относительно исследуемых в данном месте с помощью одного стимула. Таким образом, при гибели некоторого количества клеток, этот процент (доля) может быть достигнут и обнаружен в периферической (или темпоральной) области, где плотность расположения ганглиозных клеток меньше, и не достигнут, а следовательно, и не обнаружен ближе к центру сетчатки (или в назальной области), где плотность расположения ганглиозных клеток выше, а, следовательно, процент погибших клеток, ниже при равном их количестве.

Совместное влияние этих двух фактов приводит к важному недостатку традиционной топографии стимулов SAP-периметрии - неравномерному исследованию дифференциальной световой чувствительности сетчатки в различных зонах поля зрения.

Традиционная топография SAP-периметрии предполагает использование топографической модели стимулов, основанной на Декартовой (ортогональной) системе координат. Исследуемая область разбивается на квадраты равного размера. Чаще всего размеры квадратов составляют 6х6 угловых градусов. Стимулы демонстрируются этой топографической сетке. Количество стимулов в тесте зависит, в частности, от размера исследуемого поля. Чаще всего встречаются сетки из 76 стимулов (тест 30-2) и из 54 стимулов (тест 24-2), на примере известного из уровня техники периметра «Humphrey^® Field Analyzer 3 (HFA3) с дополнительными стимулами в назальной области.

Поскольку при использовании топографической модели стимулов, основанной на Декартовой (ортогональной) системе координат все квадраты сетки на которой расположены стимулы одного теста имеют одинаковую площадь, в каждом квадрате сетки располагается разное количество исследуемых клеток, в зависимости от его расположения относительно центра сетчатки, что, как говорилось выше, может привести к понижению параметра «чувствительность» исследования при скрининге и недостаточно высокой точности определения потери дифференциальной световой чувствительности сетчатки при пороговом исследовании. Так при тесте 24-2, с шагом 6 угловых градусов в каждом из четырех центральных квадратов (стимулов) помещается ориентировочно по 74000 клеток, в верхних, нижних и темпоральных квадратах - 10000 клеток, в угловых квадратах - 9000 клеток, а в назальных квадратах - до 17000 клеток (Фиг. - 6). Соответственно периметрический тест, способный зафиксировать только гибель более 25-35% клеток, даст результат при гибели более 18000-26000 клеток в центральных квадратах; при гибели более 2500-3500 клеток в верхних, нижних и темпоральных квадратах; при гибели более 2000-3000 клеток в угловых квадратах; при гибели более 4000-6000 клеток в назальных квадратах.

Приведенный пример наглядно демонстрирует основной недостаток традиционной топографии стимулов SAP-периметрии, основанной на Декартовой (ортогональной) системе координат - неравномерное исследование дифференциальной световой чувствительности сетчатки в различных зонах центрального поля зрения.

Для устранения этого недостатка предлагается для построения топографии стимулов SAP-периметрии использовать вместо Декартовой (ортогональной), радиальную (полярную) систему координат. Базовые линии такой системы состоят их радиусов-векторов, имеющих начало в центре сетчатки и концентрических окружностей с общим центром также в центре сетчатки. Области, образующиеся в результате пересечения этих базовых линий, представляют собой криволинейные трапеции, площадь которых возрастает по мере удаления от центра. Кроме того, области сетки, имеющие форму криволинейных трапеций, могут быть выполнены таким образом, что их площадь уменьшается в назальной области. При этом могут быть введены дополнительные области сетки, а следовательно, дополнительные стимулы в назальной области. Соответственно, можно подобрать такие параметры базовых линий (радиусов и окружностей), чтобы по мере удаления от центра сетчатки увеличение площади секторов компенсировало уменьшение плотности расположения исследуемых клеток. При полной компенсации, количество исследуемых клеток в каждом секторе (области) будет одинаковым (Фиг. 8). Это в свою очередь сделает исследование дифференциальной световой чувствительности сетчатки в различных зонах поля зрения равномерным и устранит указанный выше недостаток, присущий традиционной топографии. Исключение составит назальная область. Это связано с тем, что плотность расположения ганглиозных клеток в назальной области на 42% выше и для ее компенсации потребуется увеличить плотность размещения стимулов в назальной области. Пример сетки, основанной на радиальной полярной системе координат показан на Фиг. 8. Видно, что в следствии увеличения площади сегментов при удалении от центра сетчатки, количество ганглиозных клеток, располагающихся в каждом секторе, одинаково. Исключение составляют сегменты, расположенные в назальной области (Поз. 21), в которых располагается большее количество этих клеток.

Для компенсации более плотного расположения ганглиозных клеток в назальной области, можно использовать два метода:

1. радиусы-вектора располагаются неравномерно по окружности, то есть более плотно в назальной области;

2. в назальной области уменьшается высота криволинейных трапеций по направлению радиусов-векторов.

Подобная методика позволяет создавать множество топографий стимулов для SAP-периметрии в зависимости от поставленных исследователями задач.

В рамках данного патента показан вариант топографии, состоящей из 54 стимулов (Фиг. 8) без коррекции топографии в назальных областях. Он предназначен для замены традиционной квадратной решетки 24-2.

Указанная топография, является только примером использования предлагаемой топографическом модели для SAP-периметрии, основанной на радиальной полярной системе координат, и не исчерпывает возможности данной модели.

Для реализации процедуры генерации стимулов для проведения SAP-периметрии с топографической моделью стимулов, основанной на радиальной (полярной) системе координат, использованы следующие элементы SAP-периметра:

• блок генерации стимулов и формирования процедуры теста;

• блок визуализации стимулов;

• блок обратной связи.

Дополнительно могут присутствовать:

• блок контроля за выполнением исследования;

• блок анализа полученных результатов и формирования вероятности диагноза.

Блок генерации стимулов и формирования процедуры теста выполнен с возможностью обеспечения генерации стимулов и формировании алгоритма исследования в соответствии с выбранной стратегией SAP-периметрии, используя топографическую модель стимулов, основанную на радиальной полярной системе координат.

Блок визуализации стимулов выполнен с возможностью обеспечения визуализации стимулов, сформированных блоком генерации стимулов и формирования процедуры теста на стационарном мониторе или экране, либо, но не ограничиваясь, на мониторах или экранах носимого на голове устройства.

Устройство, может быть размещено на голове, и может быть выполнено, но не ограничиваясь, в виде шлема виртуальной реальности или очков дополненной или смешанной реальности.

Блок обратной связи выполнен с возможностью обеспечения получения информации о моменте, когда пациент увидел генерируемый стимул. Блок обратной связи может быть выполнен в виде кнопки, обеспечивающей реакцию типа «да/нет», или в виде джойстика, контролирующего реакцию в виде перемещения в пространстве, или в виде нейроинтерфейса, контролирующего изменение сигналов в каналах зрительных анализаторов, или в виде устройства, анализирующего зрительные реакции. Блок обратной связи может быть расположен в руках пациента или иной части тела пациента или на голове пациента.

Совместное использование этих блоков обеспечивает возможность проведения SAP-периметрии с топографией диагностических стимулов на основе радиальной полярной системы координат.

Блок контроля за выполнением исследования, может быть выполнен, как в едином блоке с блоком генерации стимулов и формирования процедуры теста, так и отдельно. Использование блока контроля за выполнением исследования, позволяет исследователю контролировать ход исследования и, в случае необходимости, вносить необходимые корректировки.

Блок анализа полученных результатов и формирования вероятности диагноза, может быть выполнен, как в едином блоке с блоком генерации стимулов и формирования процедуры теста, или с блоком контроля за выполнением исследования, так и отдельно. Использование блока анализа полученных результатов и формирования вероятности диагноза, позволяет после окончания исследования получить независимое «третье мнение» о вероятности наличии того или иного диагноза или его стадии.

Связь между всеми блоками выполнена посредством проводной связи и/или посредством использования беспроводной технологии передачи информации.

Беспроводная технология передачи информации реализована посредством, но не ограничиваясь, Wi-Fi, Bluetooth, IoT.

В частном случае реализации заявленного технического решения пациент и исследователь могут быть одним и тем же лицом.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства, где показан блок генерации стимулов и формирования процедуры теста (Поз. 1), блок визуализации стимулов (Поз. 2), блок обратной связи (Поз. 3), и дополнительные блок контроля за выполнением исследования (Поз. 4) и блок анализа полученных результатов и формирования вероятности диагноза (Поз. 5).

На фиг. 2 показана плотность расположения ганглиозных клеток в зависимости от их удаления от центра сетчатки из источника - Christine A. Curcio et al. Human Photoreceptor Topography.

На фиг. 3 показаны некоторые известные из области техники в настоящее время топографии стимулов SAP-периметрии. Показаны сетки 24-2 (54 стимула) и 30-2 (76 стимулов) известного из уровня техники SAP-периметра «Humphrey^® Field Analyzer 3 (HFA3). В известных из уровня техники решениях топография тестов базируется на Декартовой (ортогональной) системе координат. Диагностические стимулы располагаются на сетке, имеющей форму квадратов одинакового размера. Все квадраты имеют одинаковый размер часто 6х6 угловых градусов (Поз. 10 и 13) и располагаются вплотную друг к другу.

На Фиг. 4 Поз. 13 - показана более подробно сетка 24-2 (54 стимула) известной из области техники топографии стимулов SAP-периметрии на основе Декартовой (прямоугольной) системы координат. Расстояние между стимулами равно 6 угловых градусов. Не показаны дополнительные стимулы в назальной области.

На фиг. 5 показана кривая изменения плотности расположения ганглиозных клеток, используемая при расчетах площади стимулов в виде криволинейных трапеций. Данные для построения кривой получены из Таблицы 1 источника - Sjöstrand, J., Olsson, V., Popovic, Z., & Conradi, N. (1999). Quantitative estimations of foveal and extra-foveal retinal circuitry in humans. Vision Research, 39(18), 2987-2998. doi:10.1016/s0042-6989(99)00030-9. На диаграмме указан используемый при расчетах полином линии тренда четвертой степени y=f(x) и величина его достоверности R.

На фиг. 6 показано условное количество ганглиозных клеток в каждой квадратной области, в которой расположен стимул в зависимости от его расположения относительно центра сетчатки при топографии стимулов SAP-периметрии на основе Декартовой (прямоугольной) системы координат. Размеры квадратов составляют 6х6 угловых градусов. Подобное неравномерное распределение ганглиозных клеток может привести к понижению параметра «чувствительность» исследования при скрининге и недостаточно высокой точности определения потери дифференциальной световой чувствительности сетчатки при пороговом исследовании.

Принцип построения известной из уровня техники на настоящий момент топографии исследования, основанной на Декартовой (ортогональной) системе координат, заключается в том, что каждый стимул находится в центре идентичных по размеру и форме сегментов сетчатки в виде квадратов чаще всего размером 6×6 угловых градусов. Но при этом каждый квадрат и соответственно стимул имеет разное и разнонаправленное удаление от центра сетчатки.

Недостатком данного решения является неравномерное исследование дифференциальной световой чувствительности сетчатки в различных зонах центрального поля зрения. Этот недостаток является следствием того, что исследуемые ганглиозные клетки располагаются на сетчатке неравномерно. Плотность этих клеток значительно увеличивается по направлению к центру. Кроме того, их плотность в назальной области больше, чем в темпоральной. Эта неравномерность проиллюстрирована на Фиг. 2. где наглядно видно изменение плотности расположения ганглиозных клеток при изменении расстояния от центра сетчатки. Поз. 6 - в назальной (nasal) и темпоральной (temporal) областях на расстоянии менее 1 мм; Поз. 7 - в назальной (nasal) и темпоральной (temporal) областях на расстоянии менее 20 мм (из графика видно, что их плотность в назальной области выше); Поз. 8 - в верхней (superior) и нижней (interior) областях на расстоянии менее 1 мм; Поз. 9 - в верхней (superior) и нижней (interior) областях на расстоянии менее 20 мм;

Таким образом очевидно, что в каждом исследуемом сегменте (области в форме квадрата) располагается разное количество исследуемых клеток, что может привести к понижению параметра «чувствительность» исследования при скрининге и недостаточно высокой точности определения дифференциальной световой чувствительности сетчатки при пороговом исследовании. Многочисленные публикации показывают, что при проведении исследования дифференциальной световой чувствительности сетчатки методом периметрии удается зафиксировать нарушения только при гибели не менее, чем определенного процента исследуемых клеток (обычно указывается величина 25%-35%). Таким образом, при гибели некоторого количества ганглиозных клеток, этот процент может быть достигнут и обнаружен в периферической (или темпоральной) областях, где плотность расположения ганглиозных клеток ниже, а, следовательно, процент погибших клеток, выше при равном их количестве и не достигнут, а следовательно, и не обнаружен ближе к центру сетчатки (или в назальной области), где плотность расположения этих клеток выше, а, следовательно, процент погибших клеток, ниже при равном их количестве.

На фиг. 7 показан пример топографической модели стимулов на основе радиальной полярной системы координат. Стимулы расположены в узлах пересечения равномерно распределенных радиальных лучей, имеющих начало в центре сетчатки и концентрических окружностей с центром также в центре сетчатки.

Топография стимулов при SAP-периметрии является важным аспектом этого метода исследования, поскольку она позволяет получить информацию о дифференциальной световой чувствительности сетчатки и обнаружить возможные дефекты или изменения в центральном поле зрения, возникающие вследствие депрессии светочувствительности сетчатки.

Вышеописанное заявленное решение SAP-периметра, содержащее указанные блоки, выполненные с возможностью генерирования оригинальной топографической модели стимулов, основанной на радиальной полярной системе координат и спланированной таким образом, что каждый стимул позволяет исследовать область сетчатки, содержащую приблизительно одинаковое количество исследуемых клеток, позволяет с одинаковой вероятностью обнаруживать нарушения дифференциальной световой чувствительности сетчатки в каждом исследуемом сегменте при гибели одинакового количества исследуемых клеток, что в свою очередь повышает достоверность исследования дифференциальной световой чувствительности сетчатки методом SAP-периметрии.

Изобретение относится к области медицины, в частности к офтальмологии, а также для определения профессиональной пригодности, в частности к спорту, управлению транспортными средствами и сложными системами, и предназначено для проведения исследования дифференциальной световой чувствительности сетчатки в различных зонах поля зрения методом SAP-периметрии. Предложено устройство для проведения SAP-периметрии с топографической моделью, которое содержит связанные между собой блок генерации стимулов и формирования процедуры теста, блок визуализации стимулов и блок обратной связи, причем блок генерации стимулов и формирования процедуры теста выполнен с возможностью генерации диагностических стимулов и формирования топографической модели диагностических стимулов, основанной на радиальной (полярной) системе координат, представляющей собой сетку из линий, образованную радиальными лучами, имеющими начало в центре сетчатки, и концентрическими окружностями с центром, выполненным также в центре указанной сетчатки, при этом стимулы расположены в узлах пересечения радиальных лучей и концентрических окружностей. Изобретение обеспечивает повышение достоверности исследования дифференциальной световой чувствительности сетчатки глаза методом SAP-периметрии, повышение точности обнаружения возможных дефектов в центральном поле зрения, возникающих вследствие депрессии светочувствительности сетчатки. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство для проведения SAP-периметрии с топографической моделью стимулов на основе полярной системы координат, характеризующееся тем, что содержит связанные между собой блок генерации стимулов и формирования процедуры теста, блок визуализации стимулов и блок обратной связи, причем блок генерации стимулов и формирования процедуры теста выполнен с возможностью генерации диагностических стимулов и формирования топографической модели диагностических стимулов, основанной на радиальной полярной системе координат, представляющей собой сетку из линий, образованную радиальными лучами, имеющими начало в центре сетчатки, и концентрическими окружностями с центром, выполненным также в центре указанной сетчатки, при этом стимулы расположены в узлах пересечения радиальных лучей и концентрических окружностей, при этом пересечения линий сетки образуют области, представляющие собой криволинейные трапеции, площадь которых выполнена возрастающей по мере удаления от центра и уменьшающейся в назальной области.

2. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что дополнительно выполнены стимулы в назальной области.

3. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что дополнительно содержит блок контроля за выполнением исследования, который выполнен как в едином блоке с блоком генерации стимулов и формирования процедуры теста, так и отдельно.

4. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что дополнительно содержит блок анализа полученных результатов и формирования вероятности диагноза, который выполнен как в едином блоке с блоком генерации стимулов и формирования процедуры теста или с блоком контроля за выполнением исследования, так и отдельно.

5. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что блок обратной связи выполнен в виде кнопки, обеспечивающей реакцию испытуемого типа «да/нет», или в виде джойстика, контролирующего реакцию в виде перемещения в пространстве, или в виде нейроинтерфейса, контролирующего изменение сигналов в каналах зрительных анализаторов, или в виде устройства, анализирующего зрительные реакции.

6. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что блоки соединены между собой посредством проводной связи и/или посредством использования беспроводной технологии передачи информации.

7. Устройство по п. 6, характеризующееся тем, что беспроводная технология передачи информации реализована посредством Wi-Fi, Bluetooth или IoT.

8. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что выполнено как стационарно, так и с возможностью размещения на голове, в виде шлема виртуальной реальности или очков дополненной или смешанной реальности.