Устройство для регистрации локальной электроретинограммы

 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для регистрации электроретинограммы, и может быть использовано в офтальмологии. Устройство содержит пробную очковую оправу с источниками света для предварительного исследования критической частоты слияния мельканий и электрод-присоску для снятия электроретинограммы. Электрод-присоска содержит цилиндрический корпус, внутри которого соосно с ним установлен оптический элемент для фокусировки светового пятна, цилиндрическую насадку, установленную на корпусе соосно с ним, внутри которой выполнена перегородка с множеством отверстий для размещения светодиодов. Изобретение позволяет предварительно с большой точностью определять патологию зрительных волокон, исходящих из назальной, темпоральной или макулярной области сетчатки, причем подача светового стимула осуществляется точно в заданную локальную область сетчатки. 4 з.п.ф-лы, 6 ил.

Настоящее изобретение относится к медицинской технике, к устройствам для проведения офтальмологических исследований, а более точно к устройству для регистрации локальной электроретинограммы.

Изобретение может быть использовано для регистрации электроретинограммы с локальных участков макулярной, парамакулярной и периферических зон сетчатки глаза путем предварительного исследования критической частоты слияния мельканий КЧСМ на заданном участке этих зон.

Одной из наиболее информативных стандартных методик диагностики патологии сетчатки глаза является методика, основанная на анализе электроретинограммы. Электроретинограмма представляет собой графическое выражение электрической реакции множества клеток сетчатки глаза на световое раздражение (см., например, В.И. Говардовский, А.М. Шамшинова, К.В. Голубцов "К методике регистрации локальной электроретинограммы").

При использовании известных фотостимуляторов регистрируется суммарный ответ всех клеток сетчатки. Патологический процесс, захватывающий часть сетчатки, будет обнаружен лишь в том случае, если эта часть достаточно велика и вносит значительный вклад в суммарную электроретинограмму.

Необходимо осуществлять диагностику небольших участков сетчатки, например раздельно в макулярной, парамакулярной и периферической зонах сетчатки. Но при попытках зарегистрировать локальную электроретинограмму возникают три основных проблемы: необходимость подавать световые стимулы строго на заданный участок глазного дна, трудность регистрации очень малых величин электроретинограммы, влияние на показания рассеянного света. Наличие в глазу рассеянного света и физиологические свойства самой сетчатки накладывают определенные трудности на возможность регистрации локальной электроретинограммы.

При регистрации электроретинограммы с помощью макроэлектрода, помещенного на роговицу (второй электрод закрепляют на удаленном участке тела), амплитуда электроретинограммы прямо пропорциональна освещенной площади сетчатки глаза. Каждый участок сетчатки с активными нейронами можно рассматривать как генератор внеклеточного тока, нагруженный на относительно низкое сопротивление окружающих тканей. Падение напряжения на этом сопротивлении регистрируется как электроретинограмма и пропорционально силе тока, т.е. площади возбужденной части сетчатки глаза. Это следует из теоретических положений и было доказано экспериментально.

Полное поле зрение составляет около 160 град Световой стимул с угловыми размерами 15 град возбуждает 1,5% от всей сетчатки и должен вызывать электроретинограмму амплитудой около 1,5% от максимальной, получаемой при засветке всего поля зрения, т.е. 3-5 мкВ. При стимуле 1,5% амплитуда локальной электроретинограммы должна быть еще в 100 раз меньше, т.е. менее 0,05 мкВ.

Следовательно, для регистрации локальной электроретинограммы должна производиться многократная стимуляция заданного участка сетчатки глаза световым пятном не менее 10-15 град для улучшения соотношения сигнал/шум, а регистрируемые ответы накапливаться и суммироваться.

Существует несколько видов электроретинограмм: - глобальная или Ганц-Фельд (Gayz-Feld) ретинограмма, которая регистрируется при условии, что все поле сетчатки равномерно освещается, - зональная электроретинограмма, которая регистрируется при стимуляции отдельных зон сетчатки, например макулярной, парамакулярной и периферической зон, - локальная электроретинограмма, когда потенциалы регистрируются при засветке локального участка одной из зон сетчатки.

С помощью зональной ретинограммы определяют функции центральной части сетчатки (макулы) с преобладанием колбочек, отвечающих за дневное зрение, и периферической зоны сетчатки с преобладанием палочек, отвечающих за сумеречное зрение.

Известно устройство для регистрации локальной электроретинограммы (см., например, авторское свидетельство СССР 1242163), содержащее электрод-присоску, корпус которого выполнен в виде стакана с установленным на его рабочем торце электродом для регистрации электроретинограммы, световой стимулятор с источником света, экран с расположенным на нем фиксатором взгляда, т.е. приспособлением для контроля направления взгляда, установленное на электроде-присоске зеркало и фотодиод. Устройство содержит также блок управления, связанный со световым стимулятором, который установлен с возможностью поворота.

Недостатком указанного устройства является невозможность диагностирования отдельных участков сетчатки и низкая точность исследования локальных поражений сетчатки ввиду невозможности раздельной диагностики макулярной, парамакулярной и других областей из-за невозможности фиксировать взгляд пациентом на одной точке фиксации, например, при макулодистрофии.

Известно устройство для регистрации локальной ретинограммы (см., например, авт. свид. СССР 1402337), содержащее электрод-присоску, корпус которого выполнен в виде стакана с установленным на его рабочем торце электродом для снятия электроретинограммы, световой стимулятор с источником света и регистратор, соединенный с электродом. Для повышения точности исследования локальных поражений сетчатки при нарушении фиксации взора источник света установлен на корпусе, который снабжен оптической системой, обеспечивающей подачу изображения источника света на центральную область сетчатки. Для регистрации периферической электроретинограммы источник света расположен в центре полупрозрачного рассеивающего экрана, который установлен на корпусе.

Заявитель рассматривал указанную ссылку в качестве ближайшего аналога изобретения.

Недостатком указанного устройства является то, что оно позволяет стимулировать только макулярную область при центральной фиксации стимула, зона стимуляции ограничена проекцией мелькающих стимулов на некоторые избранные периферические области при эксцентрической фиксации взора. Причем проекция взора устанавливается вручную и невозможно точно устанавливать исследуемые зоны и осуществлять сопоставление данных с показаниями локальной электроретинограммы.

Известно, что при начальной стадии глаукомы и аденоме критическая частота слияния мельканий снижается на периферии сетчатки, при этом показатели в центральной области соответствуют норме и показания общей электроретинограммы близко к норме.

Известно также, что атрофия зрительного нерва не всегда является следствием перенесенного заболевания глаза или изолированного заболевания зрительного нерва, а часто связана с базальными опухолями передней и средней черепной ямки, особенно при поражении гипофизарной хиазмально-селярной области: аденомы гипофиза, минигиома бугорка турецкого седла, гиома зрительного нерва и хиазмы. Ранняя диагностика таких заболеваний возможна путем регистрации локальной электроретинограммы в сочетании с исследованиями поля зрения и критической частоты слияния мельканий.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания устройства для регистрации локальной электроретинограммы, конструктивное выполнение которого и использование в конструкции специального светостимулятора позволило бы осуществлять раздельную стимуляцию отдельных участков светом с различной длиной волны от красного до синего с предварительным исследованием критической частоты слияния мельканий, повысить точность регистрации локальной ретинограммы, диагностировать макулярную, парамакулярную и периферическую зоны сетчатки, а также дифференцировать функцию нейронов первого и второго порядка от нейрона третьего порядка, характеризующего заболевание зрительного нерва.

Предлагаемое изобретение позволяет предварительно с большой точностью определять патологию зрительных волокон, исходящих из назальной, темпоральной или макулярной области сетчатки. Но в отличие от широко распространенного способа регистрации КЧСМ, когда засвечивается вся сетчатка, предлагаемое устройство позволяет осуществлять подачу светового стимула точно в заданную локальную область сетчатки.

Поставленная задача решается тем, что устройство для регистрации локальной электроретинограммы, содержащее управляемый источник света и электрод-присоску для снятия электроретинограммы, выполненный с возможностью установки на роговицу глаза и соединенный с предварительным усилителем, электрически связанным с микропроцессором, согласно изобретению содержит пробную очковую оправу, в которой закреплены две непрозрачные полусферы, микропроцессор выполнен на средствах для генерации и формирования импульсов, подключенных к запоминающему устройству, персональную ЭВМ, дисплей для индикации критической частоты слияния мельканий (КЧСМ) для каждого проверяемого участка сетчатки и отображения электроретинограммы для каждого участка сетчатки проверяемого глаза, электрод-присоска содержит цилиндрический корпус, внутри которого соосно с ним установлен оптический элемент для фокусировки светового пятна, выпуклая часть которого направлена в сторону сетчатки глаза, цилиндрическую насадку, установленную на корпусе соосно с ним, внутри которой выполнена перегородка с множеством отверстий для размещения светодиодов, оси которых размещены под углом к оси глаза от 10 до 80 град, и электрод-присоска и управляемый источник света выполнены с возможностью электрической связи с микропроцессором, который связан с выходом предварительного усилителя через блок гальванической развязки, со входами светодиодов и персональной ЭВМ, а элементы клавиатуры которой являются кнопками для управления подачей сигналов, причем управляемый источник света выполнен в виде множества двухцветных/трехцветных светодиодов, размещенных в одной непрозрачной полусфере по меньшей мере по трем окружностям на одинаковом расстоянии друг от друга.

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

Полезно, чтобы управляемый источник света содержал дополнительное множество светодиодов, размещенных во второй непрозрачной полусфере по меньшей мере по трем окружностям на одинаковом расстоянии друг от друга.

Целесообразно, чтобы оси максимального излучения светодиодов, установленных в полусферах, были размещены под углом к главной оптической оси левого и правого глаза от 10 до 80 град угловых.

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

В дальнейшем изобретение поясняется предпочтительным вариантом его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых: фиг. 1 изображает блок-схему устройства для регистрации локальной электроретинограммы согласно изобретению; фиг. 2 изображает схему расположения светодиодов, установленных в полусфере согласно изобретению; фиг. 3 изображает блок-схему второго варианта выполнения устройства для регистрации локальной электроретинограммы согласно изобретению; фиг. 4 изображает пробную очковую оправу с установленными в ней полусферами для закрепления светодиодов согласно изобретению; фиг. 5 изображает электрод-присоску (продольный разрез), предназначенный для установки на центральной части глазного яблока согласно изобретению; фиг. 6 изображает топологическую карту, т.е. схему расположения точек, в которых осуществляется регистрация КЧСМ для отображения на экране дисплея, а также зарегистрированные величины КЧСМ для правого глаза согласно изобретению.

Устройство для регистрации локальной электроретинограммы содержит электрод-присоску 1 (фиг.1), предназначенный для установки на глазное яблоко между верхним 2 и нижним 3 веком глаза 4. Электрод 1 соединен с предварительным усилителем 5, выход которого через блок 6 гальванической развязки соединен с микропроцессором 7.

Устройство содержит управляемый источник 8 света, электрически связанный с микропроцессором 7, который содержит средство 9 для генерации импульсов, средство 10 для формирования импульсов, подключенные к запоминающему устройству 11.

Устройство содержит пробную очковую оправу 12, в которой закреплены две непрозрачные полусферы 13 и 14.

В качестве управляемого источника 8 света использовано множество (в описываемом варианте тридцать девять штук) двухцветных/трехцветных светодиодов 15, размещенных в одной непрозрачной полусфере 13 по меньшей мере по трем окружностям 16, 17, 18 (фиг.2) на одинаковом расстоянии друг от друга.

Устройство содержит дисплей 19 для индикации критической частоты слияния мельканий (КЧСМ) и для отображения электроретинограммы для каждого проверяемого участка сетчатки глаза 4.

Микропроцессор 7 входом 20 связан с персональной ЭВМ 21, а выходом 22 - с входами светодиодов 15.

Кнопки для управления подачей сигналов на управляемый источник 8 света являются элементами клавиатуры 23 персональной ЭВМ 21.

Устройство содержит также два дополнительных двухцветных светодиода 24, 25, каждый из которых размещен в центральной части правой и левой полусфер 13, 14 соответственно и электрически связан с выходом 26 микропроцессора 7.

В другом варианте выполнения управляемый источник 8 света содержит дополнительное множество двухцветных/трехцветных светодиодов 27 (фиг.3), размещенных во второй непрозрачной полусфере 14 по меньшей мере по трем окружностям 16, 17, 18 на одинаковом расстоянии друг от друга.

Направленность максимального излучения светодиодов 15, установленных в полусферах 13, 14, находится под углом α к главной оптической оси а-а и в-в левого и правого глаза соответственно и это угол находится в пределах от 10 до 80 град угловых.

Полусферы 13, 14 закреплены в пробной очковой оправе 12 (фиг.4) с возможностью поворота по часовой или против часовой стрелки.

Электрод-присоска 1 (фиг. 5) содержит цилиндрический корпус 28, внутри которого на выступе 29 соосно установлен оптический элемент 30 для фокусировки светового пятна. В качестве оптического элемента 30 использована выпуклая линза, причем выпуклая часть линзы направлена в сторону сетчатки глаза. На корпусе 28 со стороны глаза закреплен кольцевой электрод 31, подключенный к средству 9 для генерации импульсов (не показано). Электрод 31 состоит из цилиндрической и конической частей, при этом диаметр цилиндрической части электрода соответствует среднему диаметру роговицы глаза. А наклон конической части соответствует среднему радиусу кривизны роговицы. Электрод 31 выполнен из серебра или золота.

Имеется также цилиндрическая насадка 32, установленная на корпусе 28 соосно с ним. Между корпусом 28 и цилиндрической насадкой 32 расположена прокладка 33 из диэлектрического материала.

Внутри цилиндрической насадки 32 выполнена перегородка 34, в которой выполнено множество отверстий 35 для размещения источника 36 света. В описываемом варианте источник 36 света содержит множество оптических светодиодов. Оси с-с отверстий 35 размещены под углом β к оси а-а- глаза, который находится в пределах от 10 до 80 град
Множество оптических светодиодов связаны со средством 10 для формирования импульсов микропроцессора 7.

В корпусе 28 выполнено отверстие 37 для размещения трубочки 38, соединенной с вакуумным насосом (не показан) для создания разрежения в полости 39 корпуса 28 после его закрепления на глазе 4 около 410 мм вод.столба. Предусмотрен контроль разрежения, не допускающий падения давления ниже безопасного для глаза предела при помощи манометра (не показан).

Работа устройства для регистрации локальной электроретинограммы осуществляется следующим образом.

Для снятия электроретинограммы с левого глаза пациента инструктируют во время исследования постоянно фиксировать взгляд на центральном светящемся светодиоде 25 (фиг.1), установленном в правой полусфере 14, или на центральной точке полусферы. А на светодиоды 15 и светодиод 24 в левой полусфере 13 последовательно по нескольким окружностям 16, 17, 18 подается мелькающий световой сигнал красного, зеленого или синего цвета с увеличивающейся частотой мельканий, начиная с 5-10 Гц по программе ЭВМ 21 для диагностики различных зон поля зрения. Цвет сигнала определяется цветом замеряемого сообщества колбочек, т. е. для макулярной зоны требуется красный цвет, для парамакулярной зоны - зеленый цвет, для периферии - в основном синий цвет.

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

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

При этом цифровые показания частоты слияния мельканий для каждой точки стимуляции по радиусу и по окружностям 16, 17, 18 фиксируются, выводятся на принтер (не показан), на дисплей 19 и запоминаются в памяти ЭВМ. Обследуют все 39 точек. Затем переходят к обследованию другого глаза аналогичным образом.

По результатам обследования составляют топологическую карту (фиг.6). Показатели частоты слияния мельканий или появления мельканий фиксируют по ответам пациента или пациент сам нажимает на кнопку в момент изменения частоты светового сигнала.

Источники 24, 25 света работают в двух режимах - в режиме фиксации взора для одного глаза и в режиме исследования КЧСМ при нескольких градациях яркости.

Сначала проверяют центральную макулярную зону С1 (фиг.6) на красный стимул, так как в макуле сосредоточены в основном красные колбочки с длиной волны 630 нм. Определяют КЧСМ, а затем исследуют восемь точек по первой от центра окружности 18 на красный и зеленый цвет. Затем переходят на вторую окружность 17 и третью окружность 16 на красный, зеленый и синий цвет последовательно.

Предусмотрен режим адаптации. Для адаптации вначале подается одновременно на все поле зрения, т.е. на все светодиоды 15 красного, зеленого и синего цвета, сигналы при частоте выше 60 Гц или постоянным светом в течение двух-трех минут. Таким образом осуществляют засвечивание белым светом. После этого на фоне белого света предъявляют цветные стимулы с изменением частоты мельканий.

Для возбуждения макулярной области сетчатки глаза 4 используют светодиод 24, установленный в центральной части полусферы 13. Для возбуждения парамакулярной и периферической зоны сетчатки глаза 4 используют светодиоды 15, расположенные по окружностям, которые включаются поочередно группами по 3-4, образуя кольцо, или все сразу для адаптации парамакулярной зоны для выделения парамакулярной зоны.

Затем очковую оправу 12 снимают с глаз пациента и на глазное яблоко устанавливают электрод-присоску 1 (фиг.1). В полости 39 цилиндрического корпуса 28 создают разрежение. Корпус прикасается к роговице глаза и сразу присасывается.

Подают световые стимулы, вызывающие биопотенциалы сетчатки, которые снимают с помощью электрода 31. Через предварительный усилитель 5 и блок 6 гальванической развязки сигнал поступает в микропроцессор 7 в запоминающее устройство 11, где сигнал накапливается.

Накопленное значение электроретинограммы запоминается и с выхода микропроцессора поступает в ЭВМ 21 и отражается на дисплее 19.

Зарегистрированные потенциалы усредняются и хранятся в блоке памяти, из которого подаются в ЭВМ. Использование 39 источников света позволяют стимулировать раздельно макулярную, парамакулярную зоны или периферическую зону, а также всю сетчатку. Это позволяет расширить возможности диагностирования как локальной, так и суммарной электроретинограммы и повысить точность исследования.

Устройство для регистрации локальной электроретинограммы позволяет осуществлять раздельную стимуляцию отдельных участков сетчатки светом с различной длиной волны от красного до синего с предварительным исследованием критической частоты слияния мельканий, повысить точность регистрации локальной ретинограммы, диагностировать макулярную, парамакулярную и периферическую зоны сетчатки, а также дифференцировать функцию нейронов первого и второго порядка от нейрона третьего порядка, характеризующего заболевание зрительного нерва.

Пример 1. Пациентка Н., 63 года.

Поля зрения показали абсолютные и относительные скотомы в центральной зоне зрения в пределах 6-11 град КЧСМ в центре составило 26 Гц. Макулярная электроретинограмма в несколько раз ниже нормы.

Был поставлен диагноз - макулярная дегенерация, связанная с возрастом.

Пример 2. Пациент А., 14 лет.

Показатели КЧСМ в макуля в норме и равны 42 Гц. На периферии резкое снижение КЧСМ на 40 Гц от нормы. В верхней половине глазного дна (OD). Локальная электроретинограмма в этой зоне в 5 раз ниже, чем в OS, где локальная электроретинограмма была в пределах нормы. Был поставлен диагноз - постконтузионная отслойка сетчатки.

Формула изобретения

1. Устройство для регистрации локальной электроретинограммы, содержащее управляемый источник света и электрод-присоску для снятия электроретинограммы, выполненный с возможностью установки на роговицу глаза и соединенный с предварительным усилителем, электрически связанным с микропроцессором, отличающееся тем, что оно содержит пробную очковую оправу, в которой закреплены две непрозрачные полусферы, микропроцессор, выполненный на средствах генерации и формирования импульсов, подключенных к запоминающему устройству, персональную ЭВМ, дисплей для индикации критической частоты слияния мельканий для каждого проверяемого участка сетчатки и отображения электроретинограммы для каждого участка сетчатки проверяемого глаза, электрод-присоска содержит цилиндрический корпус, внутри которого соосно с ним установлен оптический элемент для фокусировки светового пятна, выпуклая часть которого направлена в сторону сетчатки глаза, цилиндрическую насадку, установленную на корпусе соосно с ним, внутри которой выполнена перегородка с множеством отверстий для размещения светодиодов, оси которых размещены под углом к оси глаза 10-80°, электрод присоска и управляемый источник света выполнены с возможностью электрической связи с микропроцессором, который связан с выходом предварительного усилителя через блок гальванической развязки, со входами светодиодов и персональной ЭВМ, а элементы клавиатуры которой являются кнопками для управления подачей сигналов, причем управляемый источник света выполнен в виде множества двухцветных/трехцветных светодиодов, размещенных в одной непрозрачной полусфере, по меньшей мере, по трем окружностям на одинаковом расстоянии друг от друга.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит два дополнительных двухцветных светодиода, каждый из которых размещен в центральной части правой и левой полусфер соответственно и электрически связан с микропроцессором.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что управляемый источник света содержит дополнительное множество светодиодов, размещенных во второй непрозрачной полусфере по меньшей мере по трем окружностям на одинаковом расстоянии друг от друга.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оси максимального излучения светодиодов, установленных в полусферах, размещены под углом 10-80° к главной оптической оси и левого и правого глаза соответственно.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что полусферы закреплены в пробной очковой оправе с возможностью поворота по часовой или против часовой стрелки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6