Способ определения истинного внутриглазного давления, коэффициента легкости оттока и минутного объема продуцирования камерной влаги

 

Изобретение относится к офтальмологии и может быть использовано как при стандартных обследованиях больных с целью диагностики глаукомы, гипертензии и других глазных заболеваний и выработки наиболее рациональной тактики лечебного процесса, так и при научных исследованиях в области офтальмологии. Технический результат изобретения - выявление индивидуальных упругих свойств исследуемой капсулы глаза по данным измерения диаметров апплакации при эластотонометрии до и непосредственно после тонографии и использование полученных данных для определения действительной величины уменьшения объема капсулы глаза за время тонографии и определение на основе этого персональных значений истинного внутриглазного давления, коэффициента легкого оттока и минутного объема продуцирования камерной влаги. Этот технический результат достигается на основе применения разработанного уравнения аппланационной тонометрии, в котором раздельно учитывается, что под силовым воздействием тонометра происходит увеличение давления в капсуле глаза как вследствие внешнего сдавливания капсулы глаза, так и за счет смещения некоторого объема камерной влаги из передней камеры в капсулу глаза. Это позволяет выделить для определения и определять по данным эластотонометрии до тонографии персональное значение величины коэффициента упругости капсулы глаза, характеризующего индивидуальные упругие свойства исследуемой капсулы глаза, и использовать эту величину для определения по данным тонографии действительной величины уменьшения объема капсулы глаза за время тонографии и персональных значений величин истинного внутриглазного давления, коэффициента легкости оттока и минутного объема продуцирования камерной влаги с учетом индивидуальных упругих свойств исследуемой капсулы глаза. 1 табл.

Изобретение относится к офтальмологии и может быть использовано как при стандартных обследованиях больных с целью диагностики глаукомы, гипертензии и других глазных заболеваний и выработки наиболее рациональной тактики лечебного процесса, так и при научных исследованиях в области офтальмологии.

При офтальмологических исследованиях широко применяется эластонометрия и тонография с использованием аппланационных тонометров, устанавливаемых на роговицу глаза.

Под силовым воздействием тонометра происходит сдавливание капсулы глаза и уплощение роговицы, приводящее к смещению некоторого объема камерной влаги из передней камеры в капсулу глаза.

Результаты силового воздействия тонометра фиксируются путем измерения кружков сплющивания.

Данные измерения диаметров аппланации, полученные по результатам эластотонометрии до и непосредственно после тонографии, используются как исходные данные для определения тонометрических давлений и смещаемых объемов, которые в свою очередь являются исходными данными для вычисления истинного внутриглазного давления и величины уменьшения объема капсулы глаза за время тонографии и определения на этой основе коэффициента легкости оттока и минутного объема продуцирования камерной влаги.

В настоящее время стандартизовано определение указанных параметров с помощью набора эластотонометров Филатова-Кальфа с массой 5, 7, 5, 10 и 15 г и применением для расшифровки результатов измерения диаметров аппланации табулированных данных Нестерова-Вургафта /1/ как в части определения тонометрических давлений и смещаемых объемов, так и в части определения изменения объема капсулы глаза за время тонографии и гидравлических параметров глаза: истинного внутриглазного давления, коэффициента легкости оттока и минутного объема продуцирования камерной влаги, которые являются основой для диагностики глаукомы, гипертензии и других глазных болезней.

Формирование таблиц Нестерова-Вургафта /1/ в части определения величин уменьшения объема капсулы глаза за время тонографии, истинного внутриглазного давления, коэффициента легкости оттока и минутного объема продуцирования камерной влаги основано на использовании тонометрического уравнения Фриденвальда 1939, при постоянном (среднестатистическом) значении коэффициента ригидности E=0,02 мм^-3.

Основным недостатком способа Нестерова-Вургафта является то, что при использовании постоянного значения коэффициента ригидности игнорируются индивидуальные упругие свойства, присущие исследуемой капсуле глаза.

Это приводит к тому, что конкретные данные эластотонометрии и тонографии, несущие в себе большой объем информации об индивидуальных свойствах и особенностях исследуемого глаза, фактически нивелируются, что обусловливает существенные погрешности в определении величины уменьшения объема капсулы глаза за время тонографии и основных гидравлических параметров глаза, на которых основывается дифференциальная диагностика глаукомы и гипертензии.

Погрешности в определении указанных параметров становятся особенно значительными при изломах эластокривых, которые весьма характерны для глаукомы и являются устройчивым проявлением индивидуальных упругих свойств капсулы глаза /2/.

Цель изобретения выявление индивидуальных упругих свойств исследуемой капсулы глаза по данным измерения диаметров аппланации при эластотонометрии до и непосредственно после тонографии и использование полученных данных для определения персональных значений величин уменьшения объема капсулы глаза за время тонографии, истинного внутриглазного давления, коэффициента легкости оттока и минутного объема продуцирования камерной влаги.

Эта цель достигается на основе применения разработанного автором уравнения аппланационной тонометрии, позволяющего выделять для определения (по результатам измерения диаметров аппланации при эластотонометрии) персональные значения величин, характеризующих индивидуальные упругие свойства исследуемой капсулы глаза, и использовать полученные значения этих величин для определения уменьшения объема капсулы глаза за время тонографии и персональных значений гидравлических параметров глаза.

1. Уравнение аппланационной тонометрии При дифференцированном подходе к результатам силового взаимодействия тонометра с роговицей глаза необходимо учитывать, что повышение давления от истинного внутриглазного давления (P_o до тонометрического давления (P_t происходит как за счет повышения давления вследствие внешнего сдавливания капсулы глаза (ΔP_д) так и за счет повышения давления вследствие смещения некоторого объема камерной влаги из передней камеры в капсулу глаза (ΔP_у). Таким образом, при раздельном учете указанных составляющих уравнение аппланационной тонометрии определится следующим выражением: P_t=P_o+ΔP_д+ΔP_у мм рт.ст. (1) Вводя в уравнение (1) коэффициенты пропорциональности, запишем: P_t=P_o+K_dP+K_y·V мм рт. ст.

где K_d мм рт. ст. /г коэффициент давления, устанавливающий численную связь между величиной приращения давления за счет внешнего сдавливания глаза и силой воздействия тонометра на роговицу; K_y мм рт.ст/мм³ коэффициент упругости, устанавливающий численную связь между величиной приращения давления за счет смещения камерной влаги из передней камеры в капсулу глаза и величиной смещаемого объема; P грамма сила воздействия тонометра на роговицу глаза (при применении эластотонометров Филатова-Кальфа масса тонометра).

Отметим, что тонометрическое уравнение (2), предлагаемое в качестве альтернативы управления Фриденвальда, 1939, можно рассматривать как развитие известного уравнения Ремера P_t=P_o+γV 1918, путем включения в него дополнительного члена, учитывающего повышение давления за счет внешнего сдавливания капсулы глаза, что позволяет выделять для определения и определять (по данным эластотонометрии) коэффициент упругости, являющийся характеристикой персональных упругих свойств исследуемой капсулы глаза.

2. Определение коэффициента давления При сдавливании идеальной тонкостенной сферической оболочки повышение давления определяется условием равновесия и равно отношению сдавливающей силы к площади экваториального сечения сферы.

Таким образом, теоретическое значение величины коэффициента давления при диаметре капсулы глаза 23 мм составляет K_D.теор.=0,176.

Для определения действительного значения величины коэффициента давления в сложной силовой системе, которую представляет собой капсула глаза, были использованы данные калибровки аппланационного тонометра Гольдмана, проведенной на изолированных глазах /3/.

Согласно этим данным величина коэффициента давления для реальной капсулы глаза может принята постоянной и равной K_d=0,25.

Таким образом, при эластотонометрии по Филатову-Кальфа 2,5 мм рт. ст. из общей величины эластоподъема приходится на увеличение давления вследствие внешнего сдавливания капсулы глаза, а величина остальной части эластоподъема определяется индивидуальными упругими свойствами исследуемой капсулы глаза и при прочих равных условиях тем значительнее, чем больше персональное значение коэффициента упругости.

3. Определение коэффициента упругости Решая совместно уравнения (2) при большей (индекс "п") и меньшей (индекс "к") силе воздействия тонометра на роговицу глаза, получим следующую рабочую формулу для определения коэффициента упругости по данным эластотонометрии:

Полученное по формуле (3) персональное значение величины коэффициента упругости является характеристикой индивидуальных упругих свойств исследуемой капсулы глаза на рассматриваемом участке эластокривой.

Выбор участка эластокривой для определения коэффициента упругости производится на основе анализа данных эластотонометрии до тонографии и выбора массы тонометра для тонографии с учетом характера изломов эластокривой.

4. Определение истинного внутриглазного давления
Определение персонального значения величины истинного внутриглазного давления производится по данным эластотонометрии до тонографии по следующей рабочей формуле:
P_o=P_t1-0,25P₁ -K_y·V₁ мм рт. ст. (4),
где P_t1 мм рт. ст. тонометрическое давление в капсуле глаза до тонографии;
P₁ грамм величина силы воздействия тонометра на роговицу глаза при тонографии;
V₁ мм³ -объем камерной влаги, смещаемый под воздействием силы P₁ до тонографии.

5. Определение уменьшения объема капсулы глаза за время тонографии
Действительное значение величины уменьшения объема капсулы глаза за время тонографии (ΔV_т) производится по данным тонометрии до и непосредственно после тонографии по следующей рабочей формуле:

где P_t2 мм рт. ст. тонометрическое давление в капсуле глаза непосредственно после тонографии;
V₂ мм³ объем камерной влаги, смещаемый под воздействием силы P₁ непосредственно после тонографии.

6. Иллюстрация результатов применения предлагаемого способа
Описание глаза как гидравлического объема, совмещающего в себе нагнетающую и отводящие гидравлические системы, производится с помощью уравнений гидравлической системы глаза для условий тонографии и равновесного режима.

Подстановка в эти уравнения полученных по формулам (4) и (5) персонального значения величины истинного внутриглазного давления P_o и действительного воздействия величины уменьшения объема капсулы глаза за время тонографии ΔV_т позволяет непосредственно получить персональные значения величин коэффициента легкости оттока (C) и минутного объема продуцирования камерной влаги (F).

В частности, для этой цели могут быть использованы принятые в настоящее время в офтальмологической практике уравнения гидравлической системы глаза, на основе которых стандрартизировано определение величин коэффициента легкости оттока и минутного объема продуцирования камерной влаги по следующим формулам:

F C(P_o-P_b) мм³/мин,
где τ_мин продолжительность времени тонографии;
P_b мм рт. ст. давление в венозной сети, принимаемое равным 10 мм рт. ст.

В качестве иллюстрации результатов применения предлагаемого способа определения гидравлических параметров глаза (P_o, C, F) с учетом индивидуальных упругих свойств капсулы глаза, которые характеризуются коэффициентом упругости, определенным по формуле (3), в таблице представлены сравнительные данные определения зависимости гидравлических параметров глаза по способу Нестерова-Вургафта при Е=0,02 /1/ и по предлагаемому способу от величины диаметра аппланации (D) и его изменения после тонографии ΔD полученные по формулам (4), (5), (6) и (7) при массе тонометра 15 г и времени тонографии 4 мин.

В качестве исходных данных для сравнительной оценки были определены и приняты среднестатистические значения величин коэффициента упругости, которые составили для нормальных глаз K_y=0,7 и для глубоко зашедшей глаукомы K_y= 1,4.

Отметим, что при проведении вычислений определение тонометрических давлений и смещаемых объемов производилось по специализированным таблицам Нестерова-Вургафта из /1/.

Как видно из данных таблицы, введение в тонометрическое уравнение параметра, учитывающего персональные упругие свойства капсулы глаза, расширяет информационные возможности эластотонометрии и тонографии.

Это выражается в том, что при одинаковых непосредственных результатах тонометрии при массе тонометра, при которой проводилась тонография (D) и ΔD гидравлические параметры глаза, характеризующие физическое состояние глаза, персонализируются в зависимости от величины коэффициента упругости, численное значение которого определяется по данным эластотонометрии до тонографии.

Данные таблицы позволяют также отметить, что чем больше величина коэффициента упругости, тем при прочих равных условиях меньше персональные значения истинного внутриглазного давления, коэффициента легкости оттока и минутного объема продуцирования камерной влаги.

Естественно, что конкретные персональные значения величин коэффициентов упругости будут заметно выходить за пределы среднестатистических величин, которые в качестве оценочных использовались при расчетах, результаты которых представлены в таблице, и, следовательно, возможные погрешности при применении нивелирующего способа Нестерова-Вургафта могут быть еще более значительными.

Весьма важным является и то, что введение в качестве дополнительного параметра величины персонального значения коэффициента упругости позволяет не только персонализировать определение гидравлических параметров глаза, но и использовать эту величину в качестве самостоятельного физического параметра, характеризующего индивидуальные упругие свойства исследуемого глаза, тем более, что коэффициент упругости хорошо коррелирует с развитием и четко отражает возрастные изменения упругого состояния капсулы глаза.

Совокупность указанных обстоятельств позволяет ожидать, что практическое применение предлагаемого способа будет способствовать развитию дифференциальной диагностики глаукомы и гипертензии и определению наиболее рациональной тактики лечебного процесса в каждом конкретном случае.

Формула изобретения

Способ определения истинного внутриглазного давления, коэффициента легкости оттока и минутного объема продуцирования камерной влаги на основе применения аппланационных тонометров, включающий проведение тонографии и эластотонометрии до и непосредственно после тонографии, определение диаметров аппланации, тонометрических давлений и смещающихся объемов камерной влаги по результатам эластотонометрии до и непосредственно после тонографии, отличающийся тем, что полученные данные используются для определения персонального значения истинного внутриглазного давления по формуле

где P₁ сила воздействия тонометра на роговицу глаза при тонографии, г;
тонометрическое давление в капсуле глаза до тонографии, определяемое как функция силы воздействия и диаметра аппланации до тонографии, мм рт. ст.

V₁ смещаемый объем камерной влаги, определяемый как функция диаметра аппланации до тонографии, мм³;
К_у коэффициент упругости, являющийся характеристикой индивидуальных упругих свойств исследуемой капсулы глаза и определяемый по следующей формуле

где тонометрическое давление в капсуле глаза при большем (индекс "n") и меньшем (индекс "к") силовом воздействии тонометра на роговицу глаза, мм рт. ст.

P_п и P_к большая (индекс "n") и меньшая (индекс "к") сила воздействия тонометра на роговицу глаза при эластотонометрии до тонографии, г;
V_n и V_к объем камерной влаги, смещаемый при большей (индекс "n") и меньшей (индекс "к") силе воздействия тонометра, мм³,
при этом полученное значение величины коэффициента упругости используется также для определения персонального значения величины коэффициента легкости оттока по формуле

где τ_мин - продолжительность времени тонографии,
тонометрическое давление в капсуле глаза непосредственно после тонографии при силе воздействия тонометра Р₁, определяемое как функция указанной силы и диаметра аппланации, мм рт. ст.

а полученное значение величины коэффициента легкости оттока для определения персонального значения величины минутного объема продуцирования камерной влаги по формуле
F C (P₀-10), мм³/мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1