Способ раннего выявления возрастной макулярной дистрофии сетчатки

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, и может быть использовано для диагностики возрастной макулярной дистрофии сетчатки. Осуществляют световое возбуждение аутофлуоресценции глазного дна. Используют световой сигнал светодиода с пиковой длиной волны 488 нм. Регистрируют интенсивность возбужденной аутофлуоресценции в спектральной области 1, соответствующей диапазону 530-580 нм, и в спектральной области 2, соответствующей диапазону 600-650 нм. С помощью математической обработки получают значения величин интегральных интенсивностей сигналов аутофлуоресценции I1 и I2 в спектральных областях 1 и 2 соответственно. Диагностический критерий рассчитывают как отношение I1 к I2. При значении диагностического критерия, превышающем величину 1,15, констатируют наличие патологического процесса. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области медицины, конкретно к офтальмологии, и может быть использовано для выявления возрастной макулярной дистрофии сетчатки (ВМД) на ранних доклинических стадиях развития заболевания, когда еще не проявляются клинические симптомы развития болезни.

Согласно данным ВОЗ [Ophthalmology. 2000. V. 107. Р. 2224-2232], ВМД является ведущей причиной слепоты в развитых странах и занимает третье место среди причин слепоты во второй половине жизни после глаукомы и диабетической ретинопатии. От потери центрального зрения страдает более 30% населения старше 75 лет. Терминальная стадия ВМД (слепота) встречается у 1,7% всего населения старше 50 лет и около 18% населения старше 85 лет. В России заболеваемость ВМД составляет 15 человек на 1000 населения [Либман Е.С., Шахова Е.В. Материалы VII съезда офтальмологов России. 2000. С. 209-214].

Главным фактором риска возникновения заболевания является возраст, при этом важную роль играют как генетические факторы, так и факторы окружающей среды, в том числе - воздействие света. [Островский М.А. Успехи биологической химии. 2005. Т. 45. С. 173-204]. Развитие ВМД сопровождается патологическими изменениями ретинального пигментного эпителия (РПЭ) и в конечном счете - гибелью фоторецепторных клеток сетчатки. В настоящее время заболевание считается практически неизлечимым, поэтому важной задачей является как можно более раннее выявление ВМД с целью принятия своевременных защитно-профилактических мер, позволяющих замедлить развитие этой тяжелой глазной патологии и сохранить хорошее качество жизни пациента на долгие годы.

Комплекс функционально-диагностических оптических методов клинической диагностики ВМД включает регистрацию аутофлуоресценции (АФ) глазного дна, оптическую когерентную томографию (ОКТ), флуоресцентную ангиографию (ФАГ). Общим недостатком этих методов является то, что они позволяют диагностировать патологию на стадии, когда уже проявляются клинические признаки заболевания. Метод ФАГ, кроме того, является инвазивным и небезопасным для здоровья пациента.

Наиболее часто для обнаружения патологических изменений комплекса сетчатка/РПЭ применяют метод регистрации АФ глазного дна [Schmitz-Valckenberg S. et al. Perspectives in imaging technologies. In: Holz F.G., Schmitz-Valckenberg S., Spaide R.F., Bird A.C. (eds) Atlas of fundus autofluorescence imaging. Springer-Verlag, Berlin: Springer-Verlag; 2007. P. 331-338]. В его основе лежит получение изображения, создаваемого, главным образом, собственной флуоресценцией т.н. «пигмента старости» - липофусциновых гранул (ЛГ), которые образуются и накапливаются в клетках РПЭ в результате неполной лизосомальной деградации фагосом в процессе старения и особенно интенсивно - при развитии дегенеративных заболеваний сетчатки и РПЭ. Флуоресцентные свойства ЛГ обусловлены, в основном, наличием в них конъюгатов полностью-транс ретиналя, т.н. бисретиноидов - бис-ретинилиден этаноламин (А2Е) и др., и продуктов их фотоокисления и фотодеградации [J.R. Sparrow, et al. Prog. Retin. Eye Res. 2012. V. 31. N 2. P. 121-135]. Показано, что количественный и качественный состав этих продуктов меняется в процессе развития патологии [Т.В. Feldman, et al. Anal. Bioanal. Chem. 2015, V. 407, N 4, P. 1075-1088 и Wu Y., et al. Proc. Natl. Acad. Sci. 2010, 107:7275-80].

Для регистрации АФ глазного дна обычно используют конфокальный лазерный сканирующий офтальмоскоп - ретинальный анализатор HRA-2 (Heidelberg, Германия) или более доступные по стоимости фундус-камеры, (см., например [US 7648239 В2, опубл. 19.01.2010]), которые, как показано в работе [Park S.P., et al. Ophthalmic. Surg. Lasers Imaging Retina. 2013, 44(6):536-43.], лишь незначительно уступают ретинальному анализатору HRA-2 по контрастности изображения. АФ в РПЭ возбуждают с использованием лазерного излучения с длиной волны 488 нм. В результате получают т.н. картину АФ, представляющую собой монохромное изображение, созданное флуоресценцией химических соединений (бисретиноидов и продуктов их фотоокисления и фотодеградации), входящих в состав ЛГ в клетках РПЭ в длинноволновой области от 500 нм. В качестве иллюстрации на Фиг. 1 показаны АФ изображения глазного дна в норме (а) и при развившейся патологии - ВМД (б). Изображение глазного дна в норме выглядит монотонно серым с черными сосудами за счет экранирования АФ и черным диском зрительного нерва за счет отсутствия флуорофоров. В макулярной области имеется овальная зона плавного снижения флуоресценции с почти черной фовеолой, что обусловлено большей плотностью РПЭ и наличием в нем макулярного пигмента. Наличие в картине АФ глазного дна с патологическими изменениями (Фиг. 1б) более темных участков, соответствующих гипоаутофлуоресценции, и более светлых участков, соответствующих гипераутофлуоресценции, свидетельствует о протекании дегенеративных процессов в сетчатке и РПЭ.

Таким образом, АФ глазного дна является одним из наиболее широко используемых неинвазивных методов диагностики ВМД, позволяющим диагностировать ранние фенотипические изменения в РПЭ, которые являются предвестниками прогрессирования этой патологии. Согласно национальному руководству по офтальмологии [Офтальмология: Национальное руководство. Под редакцией Аветисова С.Э., и др. М.: ГЭОТАР-Медиа. 2014 г. 736 с.] исследование глазного дна методом АФ рекомендовано для оценки динамики процесса (или прогрессирования) ВМД. Следует отметить, что анализ картины АФ глазного дна дает подробную качественную информацию, позволяющую обнаружить патологические зоны, дифференцировать различные формы патологии, однако он не позволяет дать количественную оценку выявленных изменений. Степень прогрессирования заболевания оценивается специалистом субъективно путем сравнения полученной картины с нормой. Метод не позволяет обнаружить патологию на ранней доклинической стадии заболевания, когда еще не проявляются клинические симптомы заболевания, а картина АФ глазного дна еще практически не отличается от нормы. Тем не менее, на основании результатов многих исследований показано, что метод АФ необходимо совершенствовать с целью расширения его диагностических возможностей для получения большей информации в отношении диагностики и прогноза ВМД [Аветисов С.Э., и др. Вестник офтальмологии. 2009. N 6. с. 37-42].

В настоящее время предпринимаются попытки анализа спектральных характеристик АФ с целью использования этих данных для ранней диагностики ВМД. Так, в патенте [US 6371615 В1, опубл. 16.04.2002] и более поздней работе тех же авторов [Schweitzer D, et. al. Ophthalmologe. 2009. 106(8):714-22] для ранней доклинической диагностики патологических процессов ВМД предложено использовать количественный подход, основанный на результатах измерения времени жизни (времени затухания) АФ (fluorescence lifetime imaging microscopy FLIM). Авторами показано, что в коротковолновом диапазоне регистрируемые времена жизни АФ глазного дна у здоровых людей ниже, чем у пациентов с ВМД. Измерения проводят с использованием офтальмоскопа FLIO (fluorescence lifetime imaging ophthalmoscope), созданного на базе известного конфокального лазерного сканирующего офтальмоскопа (Heidelberg, Германия), который позволяет получить хорошо воспроизводимые данные о времени жизни АФ, детектируемой в области макулы. Возбуждение АФ глазного дна осуществляют импульсами пикосекундного лазера с пиковой длиной волны 446 нм, после чего детектирование времени жизни АФ проводят в двух спектральных областях 490-560 нм и 560-700 нм. Полученные экспериментальные кинетические кривые обрабатывают математически с получением значений времен жизни АФ в обозначенных выше спектральных областях. По мнению авторов, такого рода данные могут быть использованы в качестве диагностического параметра, который позволит обнаруживать развитие патологии на самых ранних этапах ее развития, когда еще нет клинических проявлений заболевания. Вместе с тем, необходимо отметить недостатки такого анализа, накладывающие ограничения на возможность его применения в практической офтальмологии. Для реализации способа, предполагающего измерение пикосекундных временных диапазонов времени жизни АФ, необходимо использовать высокоточное дорогостоящее офтальмологическое оборудование, недоступное для массового использования. Стоит также отметить, что предлагаемая длина волны возбуждения АФ 446 нм, в отличие от используемой в практике длине волны возбуждающего света 488 нм, находится в спектральной области поглощения хрусталика, что также может затруднять получение необходимых данных. Вызывает сомнение надежность получаемых результатов, поскольку сложные экспериментальные кинетические зависимости, отражающие совокупность вкладов АФ большого количества флуорофоров, содержащихся в ЛГ и других тканях глаза, аппроксимируются относительно простыми двух- или трех-экспоненциальными кривыми, что не позволяет получить надежный количественный диагностический критерий.

В качестве прототипа принят способ ранней диагностики ВМД, описанный в заявке [US 2003/0004418 A1, опубл. 02.01.2003], в которой использован подход, основанный на сопоставлении величин интенсивности АФ в разных спектральных диапазонах после воздействий на определенные участки глазного дна источником света с различными длинами волн. Метод включает воздействие на глазное дно светового потока в диапазоне длин волн 400-490 нм или лазерного излучения в диапазоне длин волн 690-900 нм (в описании также приведены сведения и об УФ облучении при 364 нм) и измерение интенсивности возбужденной АФ в двух различных спектральных диапазонах - в области 410-530 нм, соответствующей флуорофорам мембраны Бруха и друз, и в области 505-700 нм, соответствующей, в основном, флуорофорам ЛГ в РПЭ. Затем определяют соотношение величин интенсивностей АФ, полученных в разных спектральных диапазонах, и сравнивают их с заранее определенным набором значений, соответствующих норме. Описанный способ имеет ряд недостатков. Реализация способа требует использования сложного и дорогостоящего оборудования, позволяющего генерировать возбуждающий свет в различных световых диапазонах. Многократное световое воздействие в процессе обследования светом различной длины волны и длительности импульса может быть некомфортно и небезопасно для пациента. Регистрация возбужденной АФ и измерение сравниваемых интенсивностей АФ происходит в диапазонах, соответствующих АФ широкого круга флуорофоров различной природы, локализующихся в различных тканях глаза. Это существенно усложняет анализ полученных данных и не позволяет выявить специфические особенности, связанные именно с развитием ВМД. Предлагаемый «полуколичественный» подход к диагностике заболевания, основанный на сравнении полученных данных с набором референтных значений, оставляет возможность неоднозначной трактовки результатов исследования.

Техническая проблема, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в разработке доступного для широкого применения в практической офтальмологии способа выявления ранних доклинических стадий развития ВМД, основанного на использовании спектрального количественного параметра, характеризующего специфические изменения АФ глазного дна, связанные с развитием ВМД.

Поставленная задача решена предлагаемым способом выявления ВМД, включающим световое возбуждение АФ глазного дна, регистрацию интенсивности возбужденной АФ в заданных спектральных диапазонах и последующую математическую обработку данных с получением диагностического критерия, отличающимся тем, что для возбуждения АФ используют световой сигнал светодиода с пиковой длиной волны 488 нм, регистрируют интенсивность возбужденной АФ в спектральном диапазоне 1, соответствующем диапазону 530-580 нм, и в спектральном диапазоне 2, соответствующем диапазону 600-650 нм, с помощью математической обработки данных получают значения величин интегральных интенсивностей сигналов АФ I1 и I2 в спектральных диапазонах 1 и 2 соответственно, а диагностический критерий рассчитывают как отношение I1 к I2, при этом при значении диагностического критерия, превышающем величину 1,15, констатируют наличие патологического процесса.

Ниже приведены перечень и описание фигур чертежей, поясняющих сущность изобретения:

Фиг. 1. Картина АФ глазного дна в норме (а) и при ВМД (б). Фотографии предоставлены ФГУ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова Росмедтехнологии».

Фиг. 2. Спектры флуоресценции суспензий клеток РПЭ (вверху) и результаты ВЭЖХ-анализа хлороформных экстрактов флуорофоров, содержащихся в этих суспензиях (внизу) для доноров в возрасте 59 лет («норма» и «патология»). Длина волны возбуждающего света 488 нм. Спектры нормализованы по длине волны 592 нм. Спектр, обозначенный «н», соответствует норме, «п» - патологии. На хроматограммах пики в области 1 соответствуют продуктам фотоокисления и фотодеградации бисретиноидов (флуорофоров), пики в области 2 соответствуют А2Е (бис-ретинилиден этаноламину) и его изомерным формам.

Фиг. 3. Усредненные спектры флуоресценции суспензий клеток РПЭ, полученных из кадаверных глаз доноров разного возраста в группах «норма» (n = 10) и «патология» (n = 7). Длина волны возбуждающего света 488 нм. Спектры нормированы по длине волны 592 нм.

Фиг. 4. Спектры флуоресценции суспензий клеток РПЭ из кадаверных глаз доноров в возрасте 59 лет («норма» и «патология») с указанием спектральных диапазонов I1 (530-580 нм) и I2 (600-650 нм), используемых для получения диагностического критерия К.

Фиг. 5. Блок-схема (А) и принципиальная оптическая схема (Б) устройства для осуществления заявляемого способа.

1 - Глазная линза;

2 - Светоделитель;

3 - Изображающий блок;

3.1 - Промежуточный объектив;

3.2 - Изображающий объектив;

4 - Дихроичный светоделитель;

5 - Датчик изображения диапазона 1;

6 - Датчик изображения диапазона 2;

7 - Осветительный блок;

7.1 - Источник света, включающий светодиод синего диапазона;

7.2 - Конденсор;

7.3 - Дихроичный светоделитель;

7.4 - Изображающая линза системы освещения;

7.5 - Световолоконный жгут;

7.6 - Проекционная система;

7.7 - ИК-светодиод;

7.8 - Конденсор.

F - Спектральный фильтр

М - Диафрагма

В основе предлагаемого способа лежат результаты многолетних исследований авторов по сравнительному спектральному анализу флуорофоров в составе ЛГ из клеток РПЭ, выделенных из кадаверных глаз, соответствующих «норме» (отсутствие прижизненного офтальмологического заболевания), и «патологии» (наличие клинических признаков прижизненной ВМД). Эксперименты проводили на кадаверных глазах в соответствии с Законом РФ от 22 декабря 1992 г. N 4180-1 «О трансплантации органов и (или) тканей человека» с изменениями и дополнениями от 20 июня 2000 г., 16 октября 2006 г., 9 февраля, 29 ноября 2007 г., 23 мая 2016 г. До начала эксперимента каждый глаз был тщательно осмотрен врачом-офтальмологом для определения наличия клинических признаков ВМД («патология») или их отсутствия («норма») на глазном дне.

Были исследованы образцы суспензии клеток РПЭ, полученные из индивидуальных кадаверных глаз двух групп доноров: группа «норма» включала 10 образцов, полученных от доноров в возрасте 27-68 лет, не имевших при жизни офтальмологических заболеваний, группа «патология» включала 7 образцов, полученных от доноров в возрасте 59-88 лет, страдавших при жизни ВМД. На Фиг. 2 в качестве примера показаны спектры флуоресценции суспензий клеток РПЭ и определенные при помощи ВЭЖХ-анализа, составы хлороформных экстрактов флуорофоров из этих суспензий, полученных из кадаверных глаз от доноров в возрасте 59 лет, соответствующие «норме» и «патологии». Из рисунка видно, что, независимо от возраста доноров, спектры флуоресценции имеют одинаковый характер и содержат две характерные полосы с максимумами в области 556 и 592 нм. В спектрах, соответствующих «норме», более выражен максимум при 592 нм, а на длине волны 556 нм наблюдается плечо. В спектрах образцов, полученных от доноров с прижизненной ВМД («патология»), более выражен максимум при 556 нм и менее - при 592 нм. Другими словами, в случае «патологии» наблюдается нарастание интенсивности полосы в области 556 нм, что свидетельствует о накоплении в ЛГ продуктов фотоокисления и фотодеградации бисретиноидов, спектры флуоресценции которых сдвинуты в более коротковолновую область по сравнению с бисретиноидами [Feldman et al, Anal. Bioanal. Chem. 2015, V. 407, N 4, P. 1075-1088]. Об этом же говорят и приведенные на Фиг. 2 данные ВЭЖХ-анализа образцов, соответствующих «норме» и «патологии». Сравнительный ВЭЖХ-анализ хлороформных экстрактов показывает значительные отличия в количественном и качественном составе продуктов в образцах, полученных из кадаверных глаз без патологии и с визуально наблюдаемыми признаками ВМД. При наличии «патологии» набор пиков в области 1 более разнообразный, при этом наблюдается увеличение их относительного содержания по сравнению с «нормой».

На Фиг. 3 сопоставлены усредненные, нормированные по длине волны 592 нм, спектры флуоресценции образцов суспензии клеток РПЭ для групп «норма» и «патология», полученные от доноров разного возраста. Спектры были получены путем усреднения индивидуальных спектров флуоресценции образцов суспензии клеток РПЭ, полученных из каждого кадаверного глаза, с указанием стандартного отклонения в каждой точке спектра. Из рисунка видно, что в отсутствие патологии («норма») усредненный спектр АФ имеет выраженный максимум в области 592 нм и плечо при 556 нм, тогда, как в усредненном спектре флуоресценции, характеризующем «патологию», полоса в области 556 нм имеет большую интенсивность по сравнению с «нормой». При нормировании всех спектров на длине волны 592 нм становится очевидным, что для группы «патология» интенсивность флуоресценции в диапазоне 530-580 нм заметно возрастает, а в спектральном диапазоне 600-650 нм падает. Наблюдаемое изменение спектра флуоресценции свидетельствует о накоплении продуктов фотоокисления и фотодеградации бисретиноидов ЛГ, которое является индикатором развития патологического процесса [Т.В. Feldman, М.А. et. al. Anal. Bioanal. Chem. 2015. V. 407, N 4, P. 1075-1088]. Следует отметить, что эти продукты также являются сильными флуорофорами и проявляют фототоксические свойства. Повышенное содержание продуктов фотоокисления и фотодеградации бисретиноидов в ЛГ указывает на то, что органы зрения донора подвергались интенсивному воздействию света, результатом чего и стало накопление этих продуктов. Важно учитывать и тот факт, что одновременно с фотоокислением и фотодеградацией бисретиноидов происходит и образование активных форм кислорода, которые, как известно, могут приводить к перекисному окислению липидов и повреждению клеточных структур. Все эти процессы в совокупности инициируют или усугубляют прогрессирование ВМД и постепенно из доклинической фазы, когда ни в картине АФ, ни в субъективных ощущениях пациента болезнь еще не обнаруживается, переходит на стадию гибели клеток сетчатки и РПЭ, ведущей к слепоте. Последствия таких процессов накапливаются постепенно: с течением времени образование продуктов фотоокисления и фотодеградации бисретиноидов уже вносит свой вклад в спектральную картину АФ глазного дна, демонстрируя показанные выше изменения спектральных характеристик, тогда как клинические признаки наличия этих дегенеративных процессов проявятся позднее.

Результаты, полученные при исследовании образцов, соответствующих как «норме», так и «патологии», показали, что закономерности изменения количественного и качественного состава флуорофоров, а также их спектральные характеристики практически не зависят от возраста доноров, а определяются только наличием или отсутствием патологических изменений в РПЭ, имеют характерные, хорошо воспроизводимые особенности, которые могут быть использованы в качестве экспериментальной основы для разработки диагностического признака наличия патологии. Изменение спектров АФ, обусловленное наличием продуктов фотоокисления и фотодеградации бисретиноидов в ЛГ, может являться диагностическим признаком наличия ранней доклинической стадии заболевания.

Согласно заявляемому способу количественный параметр К, характеризующий отличие спектра АФ глазного дна при наличии патологии от спектра АФ в норме и принятый нами в качестве диагностического критерия, определяется отношением

где I1 - интегральная интенсивность сигнала АФ в диапазоне 1, соответствующем длинам волн 530-580 нм, I2 - интегральная интенсивность сигнала АФ в диапазоне 2, соответствующем длинам волн 600-650 нм (Фиг. 4), т.е. в тех диапазонах спектра, в которых наблюдаются максимальные отличия интенсивности флуоресценции для групп «норма» и «патология».

Под интегральной интенсивностью в спектральных диапазонах 1 и 2 в контексте данного описания понимают следующие величины:

где x, y - координаты точек на глазном дне (или в изображении глазного дна) в пределах заданной области Ω.

Анализ экспериментальных данных показывает, что для группы «норма»

в то время, как для группы «патология»

Таким образом, группы «норма» и «патология» вполне сепарабельны по данному критерию, который мы предлагаем использовать в качестве количественного диагностического признака, характеризующего наличие патологического процесса: полученное при обследовании пациента значение K, превышающее величину 1,15, свидетельствует о наличии ВМД.

В отличие от широко используемого в настоящее время метода регистрации АФ, при котором диагноз ВМД ставится на основании субъективно определяемых качественных отличий в картине АФ пациента и картине АФ, соответствующей усредненной норме (Фиг. 1), предлагаемый нами критерий носит объективный количественный характер. При этом благодаря высокой чувствительности используемых спектральных методов анализа, значение диагностического критерия К, превышающее 1,15, может указывать на наличие такой ранней стадии заболевания, когда не только не проявляются клинические симптомы, но и визуальная картина АФ еще практически не отличается от нормы.

Существенные отличия заявляемого способа от прототипа состоят в следующем.

1. Согласно прототипу для возбуждения АФ тканей глазного дна используют световое воздействие с различными спектральными характеристиками - от УФ (364 нм) до импульсного лазерного ИК излучения в области 690-900 нм. Реализация способа требует использования сложного и дорогостоящего оборудования, позволяющего генерировать возбуждающий свет в различных световых диапазонах. Многократное световое воздействие в процессе обследования светом различной длины волны и длительности импульса может быть некомфортно и небезопасно для пациента. В отличие от прототипа, в настоящем изобретении используют только возбуждающий свет светодиода с пиковой длиной волны 488 нм, что позволяет проводить обследование с помощью обычного, доступного для массового использования офтальмологического оборудования в щадящем для пациента режиме, предполагающем однократное миллисекундное (длительность от 1 мс до 200 мс) импульсное световое воздействие на глаз. При этом оказывается возможным выявить изменения в интенсивности АФ в определенных спектральных диапазонах, связанные с накоплением в РПЭ специфических продуктов, указывающих на развитие ВМД. Использование светодиодного источника освещения позволяет избежать спекл-модуляции, интерференционных артефактов, которые могут привести к неравномерности освещения глазного дна. Согласно прототипу регистрация возбужденной АФ и измерение сравниваемых интенсивностей АФ происходит в диапазонах длин волн 410-530 нм и 505-710 нм, соответствующих АФ широкого круга флуорофоров различной природы, локализующихся в различных тканях глаза. Это существенно усложняет анализ полученных данных и не позволяет выявить специфические особенности, связанные с развитием ВМД. Настоящее изобретение, основанное на исследовании более тонких спектральных особенностей АФ в диапазоне 530-650 нм, позволяет повысить надежность выявления ВМД, поскольку именно в этом спектральном диапазоне проявляются количественные и качественные различия в сигналах АФ, связанные с накоплением в РПЭ специфических продуктов, сопровождающих развитие ВМД.

2. В отличие от прототипа, предлагаемый способ выявления ВМД основан на использовании конкретного количественного параметра, характеризующего соотношение интенсивности АФ содержащихся в РПЭ продуктов фотоокисления и фотодеградации бисретиноидов в тех узких спектральных областях, в которых отличия между «нормой» и «патологией» проявляются в максимальной степени. Это позволяет получить надежный объективный результат обследования пациента, не зависящий от субъективных факторов и предшествующего опыта проводящего обследование специалиста.

Для реализации способа может быть использовано простое, доступное для массового применения оборудование, например стандартная фундус-камера с модернизированным, как описано ниже, источником света, и снабженная дополнительным блоком, обеспечивающим возможность детектирования сигналов АФ в разных спектральных диапазонах 530-580 нм и 600-650 нм, соответствующих диапазонам 1 и 2, в которых наблюдаются максимальные отличия в сигналах АФ для «нормы» и «патологии» (см. Фиг. 4).

На Фиг. 5 показана блок-схема А и принципиальная оптическая схема Б устройства, позволяющего реализовать предлагаемый способ. Элементы 1-3 и 7 соответствуют устройству обычной фундус-камеры, позволяющей получать качественную картину АФ глазного дна. Глазная линза 1 расположена между глазом и светоделителем 2, соединенным с изображающим блоком 3, содержащим промежуточный объектив 3.1 и изображающий объектив 3.2. Дополнительный блок включает дихроичный светоделитель 4, предназначенный для спектрального разделения изображений, и два датчика изображений 5 и 6, позволяющие независимо одновременно или поочередно детектировать сигналы в разных спектральных диапазонах. В качестве датчика изображения целесообразно использовать матричные фотодетекторы. Для обеспечения механической прочности конструкции элементы 4-6 могут быть объединены в моноблок. Устройство снабжено осветительным блоком 7, включающим источник света 7.1, в качестве которого могут быть использованы различные узкополосные или широкополосные источники света, снабженные пропускными фильтрами для получения спектрального диапазона 480-490 нм, конденсор 7.2, дихроичный светоделитель 7.3, изображающую линзу системы освещения 7.4, световолоконный жгут 7.5 и проекционную систему 7.6.

В качестве источника света 7.1. целесообразно использовать светодиодный источник высокой эффективности, например, источники со спектрами «Royal Blue» и «Blue» (430-530 нм). Спектр типа «Royal Blue» характеризуется более высокой эффективностью возбуждения флуоресценции, однако при значительном старении хрусталика характерные для него спектральные компоненты могут им сильно поглощаться. Выбор того или иного источника возбуждающего света зависит от возрастного среза диагностируемых пациентов. Примером серийно выпускаемых источников данного типа являются светодиоды XLamp® XQ-E, производимые компанией Сrее (США). Данные источники могут излучать до 1 Вт световой мощности при управляющем токе 800 мА, что более чем достаточно для возбуждения АФ даже с учетом потерь в формирующей оптике.

Устройство работает следующим образом: излучение светодиода 7.1 собирается конденсором 7.2 и в виде квазипараллельного пучка поступает на дихроичный светоделитель 7.3, где полностью отражается делительной гранью и направляется на изображающую линзу системы освещения 7.4, назначение которой - совмещение углового и линейного размеров изображения источника с параметрами входной приемной апертуры стекловолоконного жгута 7.5. Стекловолоконный жгут 7.5. служит для транспортировки излучения от источника света 7.1. к оптическому модулю устройства и преобразования его апертуры из круговой в кольцевую, как показано на Фиг. 5Б. Следует отметить, что использование стекловолоконного жгута не является обязательным, и систему освещения можно разместить непосредственно в оптическом модуле. В этом случае в фокальной плоскости линзы 7.4 следует установить кольцевую диафрагму М. Проекционная система 7.6 создает изображение кольцевой светящейся апертуры (выходной торец световолоконного жгута 7.5 или диафрагмы М) в плоскости светоделителя 2, который выполняют в виде зеркала с отверстием таким образом, что излучение освещения отражается от зеркальной поверхности, а центральное отверстие используют для наблюдения. Это позволяет реализовать принцип разделения зрачков, предполагающий, что в конструкции устройства зрачок для освещения не перекрывается со зрачком наблюдения, что позволяет получить высококачественное изображение сетчатки, свободное от мешающего действия бликов от роговицы и линз оптической системы. Следует отметить, что реализация принципа геометрического разделения зрачков является полезной опцией, улучшающей эксплуатационные характеристики прибора, однако, при наблюдении АФ РПЭ геометрическое разделение зрачков не является обязательным, поскольку блики от возбуждающего излучения эффективно подавляются спектральными фильтрами F. В этом случае светоделитель 2 можно выполнить в виде дихроичного зеркала, отражающего излучение с длиной волны до 500 нм и пропускающего излучение диапазонов 1 и 2. При этом можно исключить преобразование апертуры световолоконным жгутом 7.5 и применение диафрагмы М и,тем самым сделать конструкцию еще более простой и дешевой.

Для обеспечения комфорта проходящих обследование пациентов начальное наведение прибора целесообразно проводить на невидимом ИК-излучении. С этой целью устройство комплектуют ИК-светодиодом 7.7, излучающим, предпочтительно, в диапазоне 740-850 нм, и конденсором 7.8. Дихроичный светоделитель 4 должен пропускать излучение в диапазоне 740-850 нм на матричный фотодетектор 6, при этом изображение, регистрируемое детектором, визуализируется на видеомониторе (на схеме не показан) и используется оператором для наведения - фокусировки и совмещения входного зрачка прибора со зрачком глаза испытуемого.

Глазная линза 1 создает изображение освещенной кольцевой апертуры в плоскости зрачка исследуемого глаза, что обеспечивает равномерную засветку глазного дна. Изображение глазного дна строится в промежутке между линзой 1 и светоделителем 2. Промежуточный объектив 3.1 переносит это изображение с необходимым увеличением в промежуточную плоскость перед объективом 3.2, который служит для проецирования изображения глазного дня в необходимом масштабе на датчики изображения 5 и 6. Спектральное разделение изображений в спектральных диапазонах 1 и 2 производится дихроичным светоделителем 4. В качестве датчиков изображений (матричных фотодетекторов) могут быть использованы распространенные ПЗС или КМОП матричные датчики изображений, например сенсор IMX174, выпускаемый компанией SONY (Япония). Датчики изображений располагают с таким расчетом, чтобы каждому элементу разрешения картины I1(x, y) соответствовал элемент разрешения I2(x, y). Как правило, один элемент оптического разрешения соответствует 2-4 пикселям матричного детектора. При размере пикселя сенсора IMX174, равном 5,8 мкм, необходимая точность совмещения элементов изображения на датчиках изображения 5 и 6 составляет 10-20 мкм, что вполне достижимо на текущем уровне развития техники. При необходимости дополнительная коррекция совмещения возможна методами цифровой обработки изображений.

Для упрощения конструкции дихроичного светоделителя 4 в схеме целесообразно применить предварительный фильтр F из цветного стекла, который пропускает излучение в диапазонах 1 и 2 и поглощает в диапазоне 480-490 нм, например фильтр ЖС17.

Изобретение осуществляют следующим образом.

После завершения описанного выше процесса наведения, ИК-светодиод 7.7 выключают и включают светодиод 7.1 на время от 1 до 200 мс. Длительность экспозиции подбирается оператором, исходя из яркости и контрастности зарегистрированных изображений, и зависит от углового поля зрения прибора прозрачности сред исследуемого глаза и других факторов. Исследование можно проводить в режиме одновременной или поочередной фиксации датчиками изображения интенсивности АФ в диапазонах 1 и 2. В первом варианте в момент экспозиции оба датчика синхронно регистрируют сигналы АФ глазного дна в соответствующих спектральных диапазонах 1 и 2. По второму варианту регистрация происходит поочередно, то есть при одной экспозиции глазного дна получают изображение в спектральном диапазоне 1, а при второй - в спектральном диапазоне 2. Этот вариант менее комфортен для обследуемого, т.к. предполагает двукратную световую экспозицию. Кроме того, возникают технические проблемы, связанные с подвижностью глаза, вследствие чего на двух зарегистрированных поочередно изображениях будут иметь место относительные смещения. Для точного сопоставления элементов разрешения I1(x, y) и I2(x, y) потребуется достаточно сложная математическая обработка. Кроме того, при смещении глаза может возникнуть частичное виньетирование излучения подсветки зрачком глаза, что повлияет на интенсивность подсветки и внесет искажения в расчетные величины. Таким образом, вариант проведения исследования с одновременной регистрацией изображений в спектральных диапазонах 1 и 2 является предпочтительным.

Зарегистрированные сигналы поступают в компьютер, где подвергаются цифровой обработке с получением значений величин I1 и I2, Алгоритм расчета основан на зависимости интенсивности сигнала АФ от длины волны детектирования в заданной области глазного дна Ω с учетом приведенных выше соотношений (2) и (3). Отношение полученных значений дает величину диагностического критерия К. При значениях К выше 1,15, констатируют наличие патологического процесса развития ВМД даже в случае отсутствия клинических признаков заболевания, таких как детектируемое изменение картины АФ глазного дна или субъективных жалоб пациента.

1. Способ диагностики возрастной макулярной дистрофии сетчатки, включающий световое возбуждение аутофлуоресценции глазного дна, регистрацию интенсивности возбужденной аутофлуоресценции в заданных спектральных диапазонах и последующую математическую обработку данных с получением диагностического критерия, отличающийся тем, что для возбуждения аутофлуоресценции используют световой сигнал светодиода с пиковой длиной волны 488 нм, регистрируют интенсивность возбужденной аутофлуоресценции в спектральной области 1, соответствующей диапазону 530-580 нм, и в спектральной области 2, соответствующей диапазону 600-650 нм, с помощью математической обработки получают значения величин интегральных интенсивностей сигналов аутофлуоресценции I1 и I2 в спектральных областях 1 и 2 соответственно, а диагностический критерий рассчитывают как отношение I1 к I2, при этом при значении диагностического критерия, превышающем величину 1,15, констатируют наличие патологического процесса.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для его осуществления используют фундус-камеру, снабженную дихроичным фотоделителем и двумя датчиками изображения, фиксирующими аутофлуоресценцию в областях 1 и 2 соответственно.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что датчики изображения фиксируют аутофлуоресценцию в областях 1 и 2 одновременно.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что датчики изображения фиксируют аутофлуоресценцию в областях 1 и 2 поочередно.

5. Способ по пп. 2-4, отличающийся тем, что в качестве датчиков изображения используют матричные фотодетекторы.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области медицины, а именно к офтальмологии. Для достижения рефракционного эффекта при коррекции положения, ранее имплантированного интрастромального кольца MyoRing у пациентов с кератоконусом, определяют корригируемую величину сферического компонента рефракции в зависимости от величины, направления смещения, а также параметров самого кольца MyoRing.

Изобретение относится к средствам управления отображением. Технический результат заключается в увеличении качества отображаемого объекта.

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, и может быть использовано для определения времени ультразвукового воздействия при хирургии возрастных катаракт.

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, и может быть использовано для дооперационного определения риска осложнений при хирургическом лечении катаракты.

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, и может быть использовано для дооперационного определения риска осложнений при хирургическом лечении катаракты.

Изобретение относится к области медицины, а именно к офтальмологии. Для выбора тактики лечения пациентов с возрастными изменениями хрусталика проводят офтальмологическое обследование.

Изобретение относится к области медицины, а именно к офтальмологии. Для выбора тактики лечения пациентов с возрастными изменениями хрусталика проводят офтальмологическое обследование.

Изобретение относится к медицине. Офтальмологическая линза с механизмом окрашивания на основе события содержит: участок мягкой линзы, причем участок мягкой линзы содержит полимеризованную реакционную мономерную смесь; и механизм окрашивания на основе события.

Изобретение относится к медицине. Офтальмологическая линза с механизмом окрашивания на основе события содержит: участок мягкой линзы, причем участок мягкой линзы содержит полимеризованную реакционную мономерную смесь; и механизм окрашивания на основе события.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к офтальмологии, и может быть использована для определения локализации макулы при ретинопатии недоношенных (РН). Предложен способ определения локализации макулы при ретинопатии недоношенных с помощью компьютерной морфометрии при визуализации диска зрительного нерва, имеющего нормальное строение.

Группа изобретений относится к медицине. Офтальмологическое устройство имеет систему анализа глазной жидкости и содержит многоэлементную кольцевую несущую вставку, содержащую передний элемент вставки и задний элемент вставки, соединённые и вместе герметизированные; источник энергии, герметизированный внутри несущей вставки; микрожидкостную аналитическую систему, герметизированную внутри несущей вставки и находящуюся в электрическом соединении с источником энергии, причем микрожидкостная аналитическая система при функционировании выполнена с возможностью измерения одного или более свойств пробы глазной жидкости; процессор, образующий часть упомянутой несущей вставки и выполненный с возможностью выполнения программы, включающей в себя предварительно запрограммированные пороговые значения для одного или более свойств глазной жидкости, и вывода сигнала, когда результаты измерений находятся за пределами соответствующих предварительно запрограммированных пороговых значений; и искусственную пору, соединяющую микрожидкостную аналитическую систему с глазной жидкостью, внешней по отношению к офтальмологическому устройству. Способ отслеживания уровней глюкозы содержит этапы, на которых: программируют офтальмологическое устройство пороговыми значениями для нормальной концентрации биомаркеров глюкозы; помещают офтальмологическое устройство в контакт с передней поверхностью глаза; получают пробу глазной жидкости с помощью микрожидкостного элемента офтальмологического устройства; измеряют одно или более свойств глазной жидкости с помощью одного или более компонентов датчика офтальмологического устройства; применяют алгоритм для компенсации временной задержки при изменении измеряемых свойств в отношении состояния, вызвавшего ненормальный уровень глюкозы; обрабатывают результаты измерения одного или более свойств глазной жидкости для определения того, находится ли концентрация биомаркеров глюкозы в пределах запрограммированных пороговых значений; идентифицируют состояние, вызвавшее изменение уровней глюкозы. Применение данной группы изобретений позволит осуществлять контроль текучей среды небольшого объема. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, и может быть использовано для диагностики возрастной макулярной дистрофии сетчатки. Осуществляют световое возбуждение аутофлуоресценции глазного дна. Используют световой сигнал светодиода с пиковой длиной волны 488 нм. Регистрируют интенсивность возбужденной аутофлуоресценции в спектральной области 1, соответствующей диапазону 530-580 нм, и в спектральной области 2, соответствующей диапазону 600-650 нм. С помощью математической обработки получают значения величин интегральных интенсивностей сигналов аутофлуоресценции I1 и I2 в спектральных областях 1 и 2 соответственно. Диагностический критерий рассчитывают как отношение I1 к I2. При значении диагностического критерия, превышающем величину 1,15, констатируют наличие патологического процесса. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх