Дистанционная термография и анализ зрачковых реакций в комплексной оценке состояния органа зрения при первичной открытоугольной глаукоме
На правах рукописи
Лопатинская Надежда Рифкатовна ДИСТАНЦИОННАЯ ТЕРМОГРАФИЯ И АНАЛИЗ ЗРАЧКОВЫХ РЕАКЦИЙ В КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКЕ СОСТОЯНИЯ ОРГАНА ЗРЕНИЯ ПРИ ПЕРВИЧНОЙ ОТКРЫТОУГОЛЬНОЙ ГЛАУКОМЕ 03.01.02 – биофизика 14.01.07 – глазные болезни
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук
Саратов – 2012
Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского» на кафедре физики твердого тела и в ГБОУ ВПО «Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского» Минздравсоцразвития России на кафедре глазных болезней Научные руководители: Заслуженный деятель науки РФ, доктор физико-математических наук, профессор Усанов Дмитрий Александрович доктор медицинских наук Каменских Татьяна Григорьевна
Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор Ульянов Сергей Сергеевич (ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского») доктор медицинских наук, профессор Егоров Евгений Алексеевич (ГБОУ ВПО «РНИМУ им. Н.И. Пирогова» Минздравсоцразвития России)
Ведущая организация: ФГБУН Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН (ИБФРМ РАН)
Защита состоится « 27 » ноября 2012 г в 15 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.243.05 по специальности 03.01.02 – биофизика, по адресу: 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83.
С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке им.
В.А. Артисевич ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского» (г. Саратов, ул. Университетская, д. 42) Автореферат разослан « » _2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Дербов В.Л.
д.ф.-м.н., профессор
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы В ходе широкомасштабных эпидемиологических и нозологических исследований установлено, что за последние годы открытоугольная глаукома вышла на первое ранговое место в качестве причины первичной инвалидности по зрению, опередив катаракту и травматические повреждения органа зрения (Либман Е.С., 2009). Но, несмотря на то, что в диагностике и лечении глаукомы достигнуты значительные успехи, у части больных (около 40-60%) происходит снижение зрительных функций даже при стойкой нормализации внутриглазного давления (Мельников В.Я. с соавт., 1999;
Курышева Н.И., 2006;
Нестеров А.П., 2007).
По последним литературным данным установлено, что при первичной открытоугольной глаукоме (ПОУГ) имеются морфологические изменения в митохондриях клеток, в частности трабекулярного аппарата и эндотелия шлеммова канала (Алексеев В.Н. с соавт., 2011, 2012). Это говорит о нарушении функции митохондрий, отвечающих за энергетические процессы в клетке. Также выявлена корреляция между поражением митохондрий и стадией глаукомы (Куроедов А.В. с соавт., 2012).
Нарушение в работе митохондрий влечет за собой не только энергетическое голодание клетки, ведущее в конечном итоге к активации апоптоза, но и сопряженный с этим дефицит выделяемого тепла.
Обнаружение выделяющегося организмом человека тепла может производиться путем регистрации инфракрасного излучения с поверхности тела человека с помощью тепловидения. Изменение кровоснабжения и процессов метаболизма тканей, протекающего с выделением тепла, приводит к изменению регистрируемой температуры.
Зона глаз, характеризующаяся постоянно изменяющейся во времени температурой, изучена мало (Бакбардина Л.М., 1988;
Пантелеева О.Г., 2001;
Черноокова В.А., 2006;
Бровкина А.Ф. с соавт., 2007;
Орлов П.И., 2008).
Современное динамическое тепловидение позволяет регистрировать распределение температуры с разрешением до 0,001°С, пространственным разрешением до 30 мкм и скоростью съемки до 1000 кадров/с (Иваницкий Г.Р., 2006). Благодаря этому стало возможным как качественно, так и количественно описывать температурные характеристики зоны глаз, связанные с особенностями динамики распределения слезной пленки на поверхности глазного яблока.
Мало изучен вопрос о связи дистрофических изменений в переднем и заднем отрезке глаза при первичной открытоугольной глаукоме. В большинстве встречающихся в литературе работ, посвященных проблеме фотореакции зрачка при различных заболеваниях глаз, авторами исследуются геометрические параметры зрачка (Грачев В.И. с соавт., 1998;
Макаров И.А., 2003;
Шадуд М., 2006), в то время как временные характеристики зрачковых реакций практически не освящены. Кроме того, задача изучения зрачковых реакций при глаукоме решена не в полной мере, т.к. имеющиеся литературные данные (Егоров Е.А., Хадикова Э.В., 2004) указывают лишь на нарушения зрачковых реакций как проявления начальной стадии ПОУГ.
В связи с вышесказанным необходим иной подход к диагностике первичной открытоугольной глаукомы, сочетающий в себе как известные методики, в том числе методы исследования глазного кровотока, так и новые, перспективные биофизические методы. Представляется актуальным использование сочетания дистанционной динамической термографии и анализа зрачковых реакций для диагностики первичной открытоугольной глаукомы, что, на наш взгляд, позволит оптимизировать изучение патогенеза и объективнее оценить состояние глаза при первичной открытоугольной глаукоме.
Цель исследования: разработка комплексного метода диагностики, включающего новую тепловизионную методику, исследование кровообращения в сосудистом бассейне глаза, анализ зрачковых реакций, позволяющего количественно характеризовать состояние органа зрения при первичной открытоугольной глаукоме.
Задачи:
1. Провести разработку новой динамической тепловизионной методики исследования зоны глаз у здоровых лиц.
2. Провести апробацию термографической методики у пациентов с воспалительными реакциями переднего отрезка глазного яблока вследствие полостных хирургических вмешательств и провести анализ полученных результатов.
3. Провести обследование больных с различными стадиями первичной открытоугольной глаукомы с помощью метода динамической тепловизионной регистрации и ультразвуковой допплерографии и определить взаимосвязь между параметрами кровотока и температурными показателями.
4. Исследовать состояние зрачковых реакций у больных первичной открытоугольной глаукомой на различных стадиях заболевания и оценить его информативность в комплексной диагностике ПОУГ.
5. Разработать алгоритм оценки риска прогрессирования глаукомной оптической нейропатии.
Научная новизна Разработана методика тепловизионной регистрации, позволяющая проводить бесконтактное измерение температуры глазного яблока в процессе динамической термосъемки с использованием теста с подниманием-опусканием век (патент на способ диагностики № от 10.04.2011).
Впервые в оценке степени выраженности воспалительного процесса в глазном яблоке после проведенных офтальмологических операций и оценке эффективности проводимого противовоспалительного лечения в послеоперационном периоде использована дистанционная термографическая методика с проведением теста с подниманием опусканием век.
Впервые определены значения температурных показателей глазного яблока, а также их взаимосвязь с показателями линейного кровотока в задних коротких цилиарных артериях и центральной артерии сетчатки у пациентов с первичной открытоугольной глаукомой различных стадий.
Выявлена взаимосвязь температурных параметров и параметров реакции зрачка на свет у пациентов с первичной открытоугольной глаукомой.
Разработан алгоритм оценки риска прогрессирования глаукомной оптической нейропатии с учетом динамики параметров кровотока, температурных показателей и данных исследования зрачковых реакций у пациентов с ПОУГ.
Практическая значимость Разработанная тепловизионная методика позволяет объективизировать оценку послеоперационного воспаления и на субклиническом уровне судить об эффективности проводимого противовоспалительного лечения у пациентов после глазных операций.
На основе разработанной тепловизионной методики предложен неинвазивный метод оценки изменения метаболической активности в тканях глаза при первичной открытоугольной глаукоме.
Предложенная комплексная система оценки состояния органа зрения, включающая исследование параметров глазного кровотока, температурных параметров и показателей зрачковых реакций, повышает эффективность диагностики и мониторинга глаукомных изменений органа зрения и позволяет более точно оценить степень прогрессирования глаукомного процесса.
Практическое применение комплексной системы оценки органа зрения позволило уменьшить количество случаев прогрессирования ПОУГ за счет коррекции гипотензивного и нейропротекторного лечения.
Положения, выносимые на защиту 1. Предложенная методика тепловизионного обследования позволяет объективизировать диагностику степени выраженности воспалительного процесса, в том числе на доклиническом уровне, а также оценку эффективности проводимого противовоспалительного лечения.
2. Примененный по разработанной методике термографический метод исследования позволяет оценить степень выраженности нарушения метаболизма органа зрения при первичной открытоугольной глаукоме.
3. Комплексная диагностика изменения органа зрения при глаукоме с использованием данных ультразвуковой допплерографии, дистанционной термографии и анализа зрачковых реакций позволяет определять риск прогрессирования глаукомных изменений, в том числе при отсутствии выраженной динамики стандартных показателей.
Достоверность и обоснованность результатов диссертации Достоверность количественных результатов диссертации подтверждается использованием для проведения температурных измерений тепловизора ThermaCAM SC3000, имеющего сертификат калибровки, выданный предприятием изготовителем FLIR Systems, Швеция. Обработка термограмм выполнялась с помощью профессионального программного обеспечения ThermaCAM Researcher Pro 2.8.
При проведении измерений предпринимались необходимые меры по обеспечению нормальных стабильных условий окружающей среды.
При проведении исследований соблюдались критерии исключения для всех пациентов.
Выводы о применимости разработанных тестов в области функциональной диагностики основываются на анализе групповых измерений с численностью групп от 34 до 125 человек.
Апробация работы Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на научно – практических конференциях клиники глазных болезней ГБОУ ВПО «Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского» Минздравсоцразвития России, на Российском общенациональном офтальмологическом форуме (Москва, 9 октября, 2009 г.), на Межрегиональной научно-практической конференции «Докторантские и аспирантские чтения: Инновации в медицинском образовании и науке» (Саратов, 8 февраля, 2010 г.), на Международной научно-практической конференции по офтальмохирургии «Восток-Запад» (Уфа, 22-23 апреля, 2010 г.), на VI Саратовском салоне изобретений, инноваций и инвестиций (Саратов, 23- марта, 2011г.), на 72-й межрегиональной научно-практической конференции студентов и молодых ученых с международным участием (Саратов, 13-14 апреля, 2011 г.), на Всероссийском конкурсе бакалавров и магистрантов в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (Саратов, 29- ноября, 2010 г.), на Международной конференции International Conference of information technologies - 2012 (ICIT-2012) (Саратов, 6-9 июня 2012 г.).
Научно-исследовательская работа на тему «Комплексная диагностика первичной открытоугольной глаукомы» заняла I место на конкурсе научных работ в рамках Всероссийской заочной научной конференции для молодых ученых «Актуальные вопросы биомедицинской инженерии» (Саратов, 10-16 октября, 2011 г.).
Часть работы выполнена в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 – годы. Номер ГК П711 от 12 августа 2009 года.
По результатам исследований, выполненных при работе над диссертацией, опубликовано 15 работ, в том числе 4 статьи в журналах из списка изданий, рекомендованных ВАК РФ. Новизна разработанных предложений подтверждена 1 патентом на изобретение № 2415640 (бюл.
10), от 10.04.2011, «Способ контроля медикаментозного воздействия на состояние глаз». Имеется положительное решение о выдаче патента на изобретение по заявке № 2011120386/14(030199) (заявлено 20.05.2011, полож. решение от 13.06.2012).
Личный вклад автора состоит в:
-проведении критического анализа литературных данных по теме диссертации;
-участии в выполнении исследовательской работы, связанной с температурными измерениями;
-участии в разработке модели динамики температуры глаз с учетом процесса моргания;
-сопоставлении температурных данных с результатами измерений методом допплерографии;
-выполнении работы по исследованию зрачковых реакций;
-статистической обработке и анализе полученных результатов;
-участии в разработке программы для оценки динамики глаукомного процесса;
-участии в формулировании научных положений.
Связь исследования с проблемными планами Работа выполнена по плану научно – исследовательских работ ГБОУ ВПО «Саратовский государственный медицинский университет им.
В.И. Разумовского» Минздравсоцразвития России в рамках темы «Фундаментальные и клинические аспекты этиопатогенеза, профилактики, создания новых технологий диагностики, лечения и организации специализированной помощи больным хирургического профиля». Номер государственной регистрации темы 01200959764.
Внедрение результатов исследований Результаты научных исследований включены в программы обучения студентов, клинических ординаторов, аспирантов кафедры глазных болезней ГБОУ ВПО «Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского» Минздравсоцразвития России, в лечебно-диагностический процесс офтальмологического глаукомного отделения клиники глазных болезней ГБОУ ВПО «Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского» Минздравсоцразвития России.
Объем и структура диссертации Диссертация изложена на 132 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 4 глав, заключения, практических рекомендаций и списка литературы. Работа иллюстрирована 14 таблицами и 26 рисунками.
Список литературы содержит 242 источника, из них отечественных и 89 зарубежных.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформулирована цель диссертационной работы, определена новизна исследований, описана практическая значимость полученных результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту, приведен список опубликованных работ по теме диссертации, изложено краткое содержание диссертации.
В первой главе описаны различные методы оценки состояния органа зрения при первичной открытоугольной глаукоме, приведен критический анализ этих методов, обоснована необходимость использования комплексного подхода, включающего динамическую дистанционную термографию, анализ зрачковых реакций и ультразвуковую допплерографию, для изучения патогенеза и риска прогрессирования глаукомных изменений глаз.
приведена разработка динамической Во второй главе тепловизионной методики, основанная на тепловых процессах, происходящих на поверхности глаза в ходе моргания, а также приведены результаты обследования пациентов с послеоперационным воспалением с применением разработанной термографической методики.
С целью разработки и определения возможностей термографической методики были обследованы 34 человека (68 глаз) без офтальмопатологии.
Измерения температуры проводили с помощью тепловизионной камеры ThermaCAM SC3000 фирмы FLIR Systems (Швеция) для бесконтактного измерения температуры.
В ходе разработки методики учитывались особенности кровоснабжения различных структур глазного яблока. Областью измерения средней температуры являлась круглая зона роговицы, не включающая область лимба, т.к. в проекции лимбальной зоны находится сосудистая краевая петлистая сеть, искажающая термографическую картину, поэтому, как бессосудистая зона, роговица в наибольшей степени отражает процессы, происходящие внутри глазного яблока. Выявлено, что температура в зоне роговицы более низкая по сравнению с температурой склеры и конъюнктивы глазного яблока. Также учитывалось изменение температуры глазного яблока, происходящее в ходе моргания (рис. 1), и процессы распределения и испарения слезы с поверхности глаза, так как эти особенности значительно влияют на нагрев-охлаждение глазного яблока.
Рисунок 1. Динамика температуры роговицы глаза при моргании (пациент без глазной патологии) В связи с этим измерение температуры у всех пациентов проводили в определенный момент времени - в конце акта моргания перед очередным закрытием глаз (в момент стабилизации температуры поверхности глазного яблока). На фрагменте графика зависимости температуры от времени (рис. 2) момент регистрации температуры обозначен стрелкой.
Это позволяет наиболее точно и объективно контролировать температуру в зоне роговицы.
Усредненная по результатам обследования 68 глаз температура зоны роговицы составила 34,44±0,2°С. Статистически достоверной разницы температуры зоны роговицы между лицами разного возраста и пола не выявлено. Минимальное значение температуры в указанной зоне среди обследуемых лиц составило 32,98°С, максимальное – 35,76°С.
Рисунок 2. Фрагмент графика зависимости усредненной по зоне роговицы температуры от времени проведения теста На следующем этапе работы проводили апробацию динамической тепловизионной методики у пациентов с послеоперационным воспалением после факоэмульсификации катаракты.
В исследование были включены 74 пациента (74 глаза) с диагнозом «Возрастная катаракта». Всем пациентам была выполнена факоэмульсификация катаракты (технология «OZil») с имплантацией ИОЛ «AcrySof Natural» фирмы Alcon (США). Во время операции осложнений не было ни у одного пациента.
Были выделены следующие группы больных: 38 пациентов первой группы (I) за сутки до операции и в течение 7 дней после операции получали в оперированный глаз инстилляции 0,5% раствора левофлоксацина с режимом закапывания - по 1 капле 4 раза в день. пациентов из второй группы (II) в качестве антибактериального препарата получали 0,3% раствор ципрофлоксацина по 1 капле 5 раз в день. Оба антибактериальных препарата относятся к группе фторхинолонов разного поколения с широким спектром действия и обладают бактерицидным эффектом. Кроме этого, все пациенты получали 0,1% раствор дексаметазона в режиме по 1 капле 5 раз в сутки (после операции).
Измерения на тепловизоре выполнялись за день до операции, на первый и третий дни после операции по разработанной нами методике.
Эффективность проводимого противовоспалительного лечения оценивали по характеру течения послеоперационного периода и по результатам термографии. Данные клинического обследования пациентов (степень выраженности экссудативно-воспалительной реакции (ЭВР) в раннем послеоперационном периоде по классификации С.Н. Федорова, Э.В. Егоровой (1992) отражены в таблице 1. В первой группе пациентов, получавших 0,5% раствор левофлоксацина, сроки купирования воспалительного процесса составили 3,5±0,5 дня. Средняя острота зрения у пациентов данной группы после операции составила 0,8±0,06. У пациентов второй группы, получавших 0,3% раствор ципрофлоксацина в виде глазных капель, сроки купирования воспалительного процесса составили 5,4±2 дня. Среднее значение остроты зрения у данных пациентов составило 0,8±0,07.
Таблица 1.
Данные клинического обследования пациентов № Острота зрения (количество Выраженность ЭВР группы человек) после операции До операции После I степень II степень операции ЭВР ЭВР 1/ pr.l.certa - 0,03* 0,5-0,7* (18) (10) I 31 0,8-1,0* (20) (N=38) 0,04-0,07* (23) 0,08-0,1* (5) 1/ pr.l.certa - 0,03* 0,5-0,7* (14) (9) II 25 0,8-1,0* (22) (N=36) 0,04-0,07* (25) 0,08-0,1* (2) * - во всех случаях имеется значимое отличие в остроте зрения до и после операции, p0, После проведенной дистанционной термографии на динамических термограммах в выделенной круглой зоне роговицы определялась усредненная температура заданной области и высчитывалась разница температур между правым и левым глазом. В таблицах 2 и 3 приведены значения термографических параметров для обеих групп пациентов.
Анализ данных исследования показал, что до операции разница в температуре зоны роговицы между глазами у пациентов не превышает 0,4°С. В первый день после операции отмечается значительное повышение температуры оперированного глаза с возникновением средней разности температур Т зоны роговицы между оперированным и не оперированным глазом, значительно превышающей нормальную, что объясняется рефлекторным усилением кровоснабжения глазного яблока в ответ на операционную травму, а также развитием в нем воспалительного процесса. На третий день после оперативного вмешательства отмечалось уменьшение средней разности температур Т в зоне роговицы на фоне применения противовоспалительного лечения, более выраженное в I группе пациентов.
Таблица 2.
Динамика температурных показателей у пациентов из I группы (M±m) (N=38) Показатель Средняя температура зоны Среднее значение роговицы (Т,°С) разности температур между глазами Оперированный Не (Т,°С) глаз оперированный (абсолютные глаз значения) До 33,68 ± 0,26# 33,68 ± 0,28 0,18 ± 0,03* операции 1-й день после 36,60 ± 0,16# 34,16 ± 0,22 2,44 ± 0,19* операции 3-й день после 34,61 ± 0,14# 34,20 ± 0,11 0,56 ± 0,12* операции # - достоверное отличие температуры зоны роговицы у пациентов до операции, на 1-й и 3-й дни после операции, p0, * - достоверное отличие разницы температур зоны роговицы между глазами у пациентов до операции, на 1-й и 3-й дни после операции, p0, Таблица 3.
Динамика температурных показателей у пациентов из II группы (M±m) (N=36) Показатель Средняя температура зоны Среднее значение роговицы (Т,°С) разности температур между глазами (Т,°С) Оперированный Не (абсолютные значения) глаз оперированный глаз До 33,68 ± 0,24# 33,84 ± 0,25 0,23 ± 0,03* операции 1-й день после 36,38 ± 0,15# 33,99 ± 0,11 2,39 ± 0,18* операции 3-й день после 35,61 ± 0,15# 34,21 ± 0,16 1,40 ± 0,25* операции # - достоверное отличие температуры зоны роговицы у пациентов до операции, на 1-й и 3-й дни после операции, p0, * - достоверное отличие разницы температур зоны роговицы между глазами у пациентов до операции, на 1-й и 3-й дни после операции, p0, Таким образом, предлагаемая термографическая методика позволяет объективно характеризовать воспалительный процесс в глазном яблоке после проведенных офтальмологических операций на ранней, субклинической, и клинической стадии. Эта методика может быть использована для количественной оценки эффективности проводимого противовоспалительного лечения и его коррекции в послеоперационном периоде.
В третьей главе изложены результаты исследований динамики температуры зоны открытой глазной щели во время проведения теста с опусканием – подниманием век у пациентов с различными стадиями первичной открытоугольной глаукомы, проведено сопоставление температурных данных с характеристиками кровотока в сосудистом бассейне глаза при ПОУГ.
Все обследованные были поделены на 2 группы: в основную группу вошли 125 пациентов (206 глаз) с установленным диагнозом «Первичная открытоугольная глаукома» на различной стадии заболевания, в контрольную - пациенты с диагнозом «Возрастная катаракта» - 35 человек (56 глаз). В основной группе было выделено 4 подгруппы обследуемых, к I подгруппе относились глаза с I стадией ПОУГ – 50 глаз, ко II подгруппе – глаза с II стадией ПОУГ – 49 глаз, к III подгруппе – глаза с III стадией глаукомного процесса – 56 глаз, к IV подгруппе – 51 глаз с IV стадией ПОУГ. У всех пациентов из основной группы с I-III стадиями глаукомного процесса внутриглазное давление нормализовано до целевых значений медикаментозно или сочетанием медикаментозной терапии с лазерной операцией, произведенной не позднее, чем за месяц до обследования. У пациентов с IV стадией ПОУГ ВГД не всегда было компенсировано, что объясняется глубоким нарушением процессов оттока водянистой влаги из глаза, но при этом болевой синдром отсутствовал.
В исследование не включали пациентов с сопутствующей глазной патологией, в том числе с синдромом сухого глаза, а также с миопией или гиперметропией 4,0 Д и более, астигматизмом 1,5 Д и более. Кроме того, в исследование не включали пациентов, перенёсших травмы глаз, увеит, операции по поводу глаукомы и катаракты, пациентов, получающих лекарственные препараты, содержащие пилокарпин, так как все эти факторы могут повлиять на моторные способности радужки, а значит и на зрачковые реакции, изучение которых планировалось у этих пациентов на следующем этапе исследования. Пациенты с температурой тела менее 36,4°C и более 36,7 °C также не участвовали в исследовании.
Всем пациентам проводили стандартные офтальмологические обследования, периметрию (при помощи дугового проекционного периметра ПРП-60-1 и статического компьютерного периметра Synemed), регистрацию зрительных вызванных потенциалов (ЗВП) на медицинском комплексе "Нейро-МВП", исследование внутриглазного кровотока методом ультразвукового цветового допплеровского картирования на многофункциональной ультразвуковой системе Voluson 730 Pro, дистанционную термографию на тепловизионной камере ThermaCAM SC3000 фирмы FLIR Systems.
В ходе термографического исследования выделяли круглую зону открытой глазной щели (зону 1), соответствующую роговице, и аналогичную по размеру круглую зону в области верхнего века (при закрытых глазах) – зона 2, в которых измерялась средняя температура по разработанной нами методике.
Основные клинико-функциональные показатели состояния органа зрения пациентов из основной группы и контрольной группы приведены в таблице 4.
Таблица 4.
Средние значения основных показателей пациентов с ПОУГ и пациентов из группы контроля (M±m) № Острота Суммар- Истинное Амплиту- Латент подгруп- зрения ное поле ВГД, да ЗВП ность пы (коли- зрения мм рт. ст. (мкВ) ЗВП (мс) чество на белый человек / цвет, град глаз) I ( 47/50) 0,8±0,06* 514±12* 16,96±0,53* 8,9± 0,2* 81,3±1,8* II (44/49) 0,6± 0,08* 395±11* 16,24±0,41 7,7± 0,2* 89,4±1,6* III (51/56) 0,2±0,06* 240±19* 14,89±0,48* 6,3± 0,25* 96,3±1,7* IV (51/51) Не 1/ регистри- 23,25±1,11* 5,2±0,18* 102,5±1,8* pr.l.incerta руется Группа контроля 0,4±0,08 503±25 16,43±0,53 12,1±0,2 74,1±2, (40/56) *Различия между группами статистически значимы, p0, В результате проведенной ультразвуковой допплерографии выявлено достоверное снижение конечной диастолической скорости кровотока и увеличение индекса резистентности в задних коротких цилиарных артериях и центральной артерии сетчатки от I к IV стадии ПОУГ (табл. 5).
Таблица 5.
Показатели гемодинамики в центральной артерии сетчатки и задних коротких цилиарных артериях у больных ПОУГ и пациентов из контрольной группы (М±m) Стадия Контроль ПОУГ ная I стадия II стадия III стадия IV стадия группа (50 глаз) (49 глаз) (56 глаз) (51 глаз) Показатель (56 глаз) Vmax ЦАС 15,15±0,2 16,1±0,4* 13,49±0,1* 14,93±0,4 15,81±0, (см/с) Vmax ЗКЦА 16,41±0,2 16,52±0,1 14,63±0,4* 14,64± 0,1 14,82±0, (см/с) Vmin ЦАС 6,97±0,3 5,98±0,3* 4,46±0,4* 4,22±0,1 4,0±0, (см/с) Vmin ЗКЦА 6,16±0,2 5,35±0,1* 4,12±0,09* 3,7±0,3* 3,13±0,1* (см/с) Ri ЦАС 0,54±0,02 0,63±0,02* 0,67±0,02* 0,72±0,01* 0,75±0,01* Ri ЗКЦА 0,62±0,02 0,68±0,01* 0,72±0,01* 0,75±0,02 0,79±0, *Различия между группами и с группой контроля статистически значимы, p0, В результате термографии обнаружена тенденция снижения средней температуры зоны открытой глазной щели, наиболее выраженная у больных с II, III и IV стадиями ПОУГ по сравнению с группой контроля (табл. 6).
Таблица 6.
Температурные показатели у пациентов из группы контроля и пациентов с ПОУГ различной стадии (М±m) Стадия Контроль ПОУГ ная I стадия II стадия III стадия IV стадия группа (50 глаз) (49 глаз) (56 глаз) (51 глаз) Показатель (56 глаз) Т зоны 1 34,48±0,08 34,52±0,12 34,32±0,07* 34,08±0,09* 33,90±0,08* (°C) Т зоны 2 34,64±0,1 34,58±0,12 34,44±0,13 34,52±0,11 34,45±0, (°C) *Различия показателя температуры между пациентами c I и II, I и III, I и IV, II и III, II и IV, III и IV стадиями ПОУГ статистически значимы, p0, С помощью расчета коэффициента корреляции Пирсона (R) изучена связь между температурными характеристиками и всеми параметрами кровотока органа зрения при первичной открытоугольной глаукоме.
Средняя по силе, отрицательная корреляционная связь отмечается между показателем температуры зоны открытой глазной щели и индексом резистентности в ЦАС и ЗКЦА (R равен -0,522 и -0,407 соответственно), средней силы связь выявлена между конечной диастолической скоростью кровотока в данных сосудах и температурой изучаемой зоны (R равен 0,340 и 0,378 соответственно).
Таким образом, изменения температурных характеристик глаз при проведении динамической дистанционной термографии области глаз выявляются, начиная с развитой (II) стадии ПОУГ, что позволяет отнести данную методику не к методам ранней диагностики глаукомы, а к методам оценки прогрессирования глаукомного процесса.
В четвертой главе приведены результаты анализа зрачковых реакций у пациентов с первичной открытоугольной глаукомой, сопоставленные с температурными характеристиками области открытой глазной щели, описана разработка алгоритма и программы оценки риска прогрессирования глаукомной оптической нейропатии.
Кроме изложенных выше методов всем пациентами из основной и контрольной группы проводили исследование зрачковых реакций с помощью видеокамеры USB PC Camera 301P(WDM) с дальнейшей обработкой видеосигнала с помощью программного комплекса ATest. В ходе исследования фиксировали следующие показатели: Тс – время сужения зрачка (мс);
Тр – время расширения зрачка (мс), Kr – коэффициент реципрокности (Тр/Тс), Dc – процентное изменение диаметра зрачка (%). Временные показатели зрачковых реакций (Тс, Тр и Kr) позволяют оценить скорость работы мышечного аппарата радужной оболочки, а показатель изменения размера зрачка в ходе фотореакции (Dc) позволяет судить о состоянии афферентного звена зрачкового рефлекса, связанного с сохранностью волокон зрительного нерва.
Результаты исследования фотореакции зрачков у пациентов из контрольной и основной групп отражены в таблице 7.
Нарастание времени сужения зрачка (замедление зрачковой фотореакции), уменьшение коэффициента реципрокности Kr, можно объяснить дистрофическими процессами, затрагивающими мышечный аппарат радужной оболочки (преимущественно сфинктер).
Уменьшение процентного изменения диаметра зрачка в ответ на световую вспышку связано с нарушением афферентного звена зрачкового рефлекса, которое вызвано атрофией зрительного нерва глаукомного происхождения.
Таблица 7.
Показатели зрачковых реакций у пациентов из группы контроля и пациентов с ПОУГ на различной стадии (М±m) Стадия ПОУГ Контроль ная I стадия II стадия III стадия IV стадия Пока- группа (50 глаз) (49 глаз) (56 глаз) (51 глаз) (56 глаз) затель Тс (мс) 1288±48* 1457±47* 1637±63 1749±59* 2054±75* Тр (мс) 2233±82 2367±67 2405±63 2099±62 1656±59* Kr 1,7±0,10 1,6±0,08* 1,4±0,06* 1,2±0,05* 0,8±0,04* (Тр/Тс) Dc (%) 19,9±0,90 18,0±1,13* 15,3±0,99* 11,7±1,0* 1,7±0,65* *Различия между группами статистически значимы, p0,05.
В ходе корреляционного анализа выявлено, что наибольшая взаимосвязь (прямая, средняя по силе) отмечается между показателем температуры зоны открытой глазной щели и коэффициентом реципрокности (коэффициент корреляции равен 0,520), а также между показателем процентного изменения диаметра зрачка в ответ на световую вспышку и температурой зоны открытой глазной щели (коэффициент корреляции равен 0,479). Это позволяет утверждать о необходимости объективного исследования как заднего, так и переднего отрезка при ПОУГ с целью оценить степень прогрессирования глаукомных изменений.
Учитывая то, что достаточно чувствительными критериями, свидетельствующими о прогрессировании глаукомного процесса, являются такие показатели, как конечная диастолическая скорость кровотока и индекс резистентности кровотока в ЦАС и ЗКЦА, температура зоны открытой глазной щели, а также параметры зрачковых реакций (коэффициент реципрокности и процентное изменение диаметра зрачка), был проведен дискриминантный анализ полученных данных. Были получены две классифицирующие функции, характеризующие состояние зрительной системы пациента с ПОУГ.
График рассеяния первой дискриминантной функции от второй приведен на рисунке 3.
Root КДФ - - - -4 IV стадия ПОУГ Контрольная группа I стадия ПОУГ - II стадия ПОУГ -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 III стадия ПОУГ Root КДФ Рисунок 3. График рассеяния КДФ1 от КДФ Из рисунка 3 видно, что группы незначительно перекрывают друг друга, однако они упорядочены вдоль первой дискриминантной оси, поэтому для оценки динамики глаукомного процесса внутри группы необходимо использовать функцию КДФ1. Обозначим выходной параметр – диагностический критерий dk, в основе которого лежит функция КДФ1, коэффициенты которой определены путем статистической обработки результатов обследования. Значения критерия dk являются основой для оценки состояния зрительной системы больного первичной открытоугольной глаукомой.
В результате получена итоговая классифицирующая функция, соответствующая критерию прогрессирования ПОУГ (dk):
dk = –0,49 V min ЦАС – 0,37Т – 0,65V min ЗКЦА –0,165DC – – 1,96Kr + 23,44.
Для оценки прогрессирования ПОУГ значения функции рассчитываются для каждого больного. Полученные значения критерия dk дают информацию о степени риска снижения зрительных функций (чем больше значение dk, тем больше выражена степень прогрессирования ПОУГ). Для использования в клинической практике была разработана компьютерная программа, производящая расчет dk и оценку динамики глаукомного процесса в автоматическом режиме, используя результаты дистанционной термографии, ультразвуковой допплерографии и анализа зрачковых реакций (рис. 4).
Рисунок 4. Интерфейс программы пациента К., 61 года, с диагнозом «Первичная открытоугольная II а глаукома правого глаза» при поступлении и через 6 месяцев После анализа программой данных обследования пациента К., года с ПОУГ II стадии правого глаза через 6 месяцев мы выявили тенденцию к прогрессированию глаукомного процесса на основании ухудшения показателей линейного кровотока, температуры открытой глазной щели и показателей зрачковых реакций. Заключение о прогрессировании основано на увеличении значения критерия dk. Прогноз течения болезни данного пациента диктует необходимость пересмотра тактики лечения глаукомной оптической нейропатии.
Таким образом, использование всех диагностических методов, в том числе ультразвуковой допплерографии, дистанционной термографии и анализа зрачковых реакций, в комплексе, повышает их информативность и позволяет объективно оценить динамику глаукомного процесса, что дает возможность корректировать проводимое гипотензивное и нейротрофическое лечение больным ПОУГ.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ 1. Разработана новая динамическая тепловизионная методика исследования зоны глаз у здоровых лиц, позволяющая бесконтактно измерять температуру глазного яблока в процессе динамической термографии с использованием теста с подниманием-опусканием век в качестве естественного теплового нагрузочного фактора. В качестве оценочного параметра выбрана температура зоны роговицы, которая составила в группе обследованных в среднем 34,44±0,2°С. Минимальное значение температуры в указанной зоне составило 32,98°С, максимальное – 35,76°С.
2. Проведена апробация динамической термографической методики у пациентов с воспалительными реакциями переднего отрезка глазного яблока вследствие полостных хирургических вмешательств. В ходе анализа полученных результатов выявлено, что наиболее показательной явилась не абсолютная величина средней температуры зоны роговицы оперированного глаза, а разница между средними температурами в указанной зоне оперированного и не оперированного глаза. Поэтому данный параметр может использоваться в оценке купирования процесса воспаления в послеоперационном периоде офтальмологических операций.
3. Проведено исследование больных с различными стадиями первичной открытоугольной глаукомы с помощью метода динамической тепловизионной регистрации и ультразвуковой допплерографии, определена взаимосвязь между параметрами кровотока и температурными показателями. Отмечено снижение температуры в зоне открытой глазной щели и ухудшение гемодинамических параметров по мере прогрессирования глаукомного процесса. Выявлена высокая степень корреляции температурных показателей и показателей глазного кровотока у пациентов с ПОУГ. Это позволило сделать вывод о том, что дистанционная термография с проведением теста с подниманием опусканием век и вычислением температуры круглой зоны роговицы является косвенным методом оценки состояния внутриглазного кровотока и метаболических процессов в тканях глаза при первичной открытоугольной глаукоме.
4. Исследовано состояние зрачковых реакций у больных первичной открытоугольной глаукомой на различных стадиях заболевания. Обнаружено нарушение фотореакции зрачка у пациентов с ПОУГ, при этом выраженность этих нарушений минимальна в начальной и максимальна в терминальной стадии ПОУГ. Наибольшая корреляционная связь отмечена между показателем температуры зоны открытой глазной щели и коэффициентом реципрокности, а также между показателем процентного изменения диаметра зрачка в ответ на световую вспышку и температурой зоны открытой глазной щели. Это позволило утверждать о необходимости объективного исследования переднего отрезка глаза с помощью метода анализа зрачковых реакций с целью оценки степени прогрессирования глаукомных изменений.
5. На основе дискриминантного анализа разработан алгоритм оценки риска прогрессирования глаукомной оптической нейропатии с использованием дистанционной термографии, ультразвуковой допплерографии и анализа зрачковых реакций. Для оценки степени прогрессирования глаукомных изменений органа зрения предложен критерий dk, коэффициенты которого определены путем статистической обработки результатов обследования пациентов.
6. Разработана компьютерная программа, с помощью которой возможно проведение комплексной диагностики и оценки прогрессирования глаукомной оптической нейропатии с использованием данных дистанционной термографии, ультразвуковой допплерографии и анализа зрачковых реакций.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ С целью объективизации диагностики воспаления после офтальмологических операций необходимо применять наряду с оценкой уровня воспалительной реакции клиническим методом (осмотр щелевой лампой) дистанционную термографию с использованием теста с подниманием-опусканием век. При этом следует вычислять разницу между средней температурой открытой глазной щели (соответствует зоне роговицы) оперированного и не оперированного глаза.
Для оценки состояния органа зрения при первичной открытоугольной глаукоме необходимо проводить комплекс дополнительных методов диагностики, включающий дистанционную термографию с проведением теста с подниманием-опусканием век, ультразвуковую допплерографию и анализ зрачковых реакций.
Для прогнозирования течения глаукомной оптической нейропатии необходимо использовать разработанную нами программу по вычислению диагностического критерия, для расчета которого применяются показатели дистанционной термографии, ультразвуковой допплерографии и анализа зрачковых реакций.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Каменских Т.Г., Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Сумарокова Е.С., Галанжа В. А., Сагайдачный А.А., Лопатинская Н.Р. Тепловизионное исследование в изучении влияния препарата Офтаквикс на течение послеоперационного периода факоэмульсификации катаракты // РМЖ.
Клиническая офтальмология. 2009. Т. 10, № 3. С. 104–107.
2. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Каменских Т.Г., Сагайдачный А.А., Лопатинская Н.Р. Тепловизионный контроль эффективности медикаментозного воздействия на состояние глаз в послеоперационном периоде // Методы компьютерной диагностики в биологии и медицине – 2009:
Материалы ежегод. Всерос. науч. школы-семинара / Под ред. проф.
Д.А.Усанова. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2009. С. 49–52.
3. Лопатинская Н.Р. Использование термографии в оценке эффективности физиотерапевтических процедур // Материалы 70-й научно-практической конференции студентов и молодых ученых Саратовского государственного медицинского университета: «Молодые ученые - здравоохранению региона». Саратов: Изд - во Сарат. мед. ун-та, 2009. С. 306–307.
4. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Каменских Т.Г., Сумарокова Е.С., Сагайдачный А.А., Лопатинская Н.Р. Тепловизионный контроль состояния глаз у больных после факоэмульсификации катаракты // Биомедицинская радиоэлектроника. 2010. № 1. С. 8–12.
5. Каменских Т.Г., Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Сумарокова Е.С., Галанжа В.А., Сагайдачный А.А., Лопатинская Н.Р. Динамический контроль послеоперационного состояния глаза с использованием метода дистантной термографии // IX Всероссийская школа офтальмолога: Сб.
науч. тр. / Под ред. проф. Е.А. Егорова. М., 2010. С. 180–185.
6. Лопатинская Н.Р., Каменских Т.Г., Усанов Д.А, Скрипаль А.В., Сумарокова Е.С., Галанжа В.А., Сагайдачный А.А. Динамический тепловизионный контроль состояния глаза в послеоперационном периоде факоэмульсификации катаракты // Саратовский научно-медицинский журнал. 2010. Т. 6, № 2. С. 346–350.
7. Каменских Т.Г., Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Сумарокова Е.С., Сагайдачный А.А., Лопатинская Н.Р. Применение метода термографии в изучении влияния препарата офтаквикс на течение послеоперационного периода после факоэмульсификации катаракты // IX съезд офтальмологов России: Тез. докл. М., 2010. С. 208.
8. Лопатинская Н.Р. Контроль послеоперационного состояния глаза в динамике с использованием метода дистантной термографии // Материалы 71-й научно-практической конференции студентов и молодых ученых с международным участием, посвященной 65-летию со дня Победы в Великой отечественной войне: Молодые учёные – здравоохранению. Саратов: Изд-во Сарат. мед. ун-та, 2010. С. 83–84.
9. Каменских Т.Г., Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Лопатинская Н.Р., Сагайдачный А.А. Оценка состояния метаболизма органа зрения с помощью дистанционной термографии и ультразвуковой допплерографии у больных с первичной открытоугольной глаукомой на разных стадиях заболевания // X Всероссийская школа офтальмолога: Сб.
науч. тр. М., 2011. С. 50–54.
10. Каменских Т.Г., Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Лопатинская Н.Р., Сагайдачный А.А. Новые возможности в диагностике первичной открытоугольной глаукомы // Актуальные вопросы нейроофтальмологии: Материалы XIII научно-практической нейроофтальмологической конференции, посвященной 80-летию НИИ нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко РАМН. М., 2012. С. 31–33.
11. Лопатинская Н.Р. Анализ зрачковых реакций в диагностике первичной открытоугольной глаукомы // Материалы научно-практической конференции молодых ученых в рамках первой Всероссийской недели науки с международным участием: Аспирантские и докторантские чтения.
Саратов: Изд - во Сарат. мед. ун-та, 2012. С. 69–70.
12. Каменских Т.Г., Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Лопатинская Н.Р., Сагайдачный А.А. Сравнительный анализ показателей регионарного кровотока и данных дистанционной термографии у больных с первичной открытоугольной глаукомой // Глаукома. 2012. № 1. С. 20–25.
13. Лопатинская Н.Р., Каменских Т.Г., Усанов Д.А, Скрипаль А.В., Вагарин А.Ю., Сагайдачный А.А. Дистанционная термография и анализ зрачковых реакций в диагностике первичной открытоугольной глаукомы // Саратовский научно-медицинский журнал. 2012. Т. 8, № 2. С. 266–270.
14. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Каменских Т.Г., Сагайдачный А.А., Лопатинская Н.Р. Тепловизионные измерения состояния глаз в послеоперационном периоде // Волжские горизонты: Сб.
науч. тр. Саратов: Изд - во Сарат. мед. ун-та, 2012. С. 364–369.
15. Каменских Т.Г., Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Вагарин А.Ю., Лопатинская Н.Р., Сагайдачный А.А. Новые возможности в комплексной оценке состояния органа зрения при первичной открытоугольной глаукоме // Волжские горизонты: Сб. науч. тр. Саратов: Изд - во Сарат. мед. ун-та, 2012. С. 228–235.
Список патентов по теме диссертации 1. Патент РФ № 2415640, МПК A61B5/01. Способ контроля медикаментозного воздействия на состояние глаз / Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Каменских Т.Г., Сагайдачный А.А., Лопатинская Н.Р.
Заявка № 2009132829/14;
заявл. 31.08.2009;
опубл. 10.04.2011, Бюл. 10. – 10 с.
2. Положительное решение о выдаче патента на изобретение по заявке № 2011120386/14(030199) (заявлено 20.05.2011, полож. решение от 13.06.2012) Способ оценки прогрессирования стадии первичной открытоугольной глаукомы. Авторы: Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Каменских Т.Г., Сагайдачный А.А., Лопатинская Н.Р.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ВГД внутриглазное давление ЗКЦА задние короткие цилиарные артерии ЗВП зрительные вызванные потенциалы КДФ каноническая дискриминантная функция мс миллисекунды мкВ микровольты ПОУГ первичная открытоугольная глаукома ПРП проекционный периметр ЦАС центральная артерия сетчатки ЭВР экссудативно-воспалительная реакция Dc процентное изменение диаметра зрачка dk – дискриминантный критерий Kr – коэффициент реципрокности Ri индекс резистентности Тс время сужения зрачка Тр время расширения зрачка Vmах максимальная систолическая скорость кровотока Vmin конечная диастолическая скорость кровотока Лопатинская Надежда Рифкатовна ДИСТАНЦИОННАЯ ТЕРМОГРАФИЯ И АНАЛИЗ ЗРАЧКОВЫХ РЕАКЦИЙ В КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКЕ СОСТОЯНИЯ ОРГАНА ЗРЕНИЯ ПРИ ПЕРВИЧНОЙ ОТКРЫТОУГОЛЬНОЙ ГЛАУКОМЕ Подписано в печать 16.10.12. Формат 60х84 1/16.
Бумага офсетная. Гарнитура Times. Печать офсетная.
Усл. – печ. л. 1. Тираж 110 экз. Заказ № Отпечатано в типографии «Новый ветер» 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 79.
Тел.: (8452)911-123, 911-125, 911-