Введение к работе
Актуальность темы. Для изучения биофизических закономерностей, характерных для различных видов движений биообъектов, и, в частности, движения органа зрения человека, актуальна разработка способов количественной регистрации характера движений, основанных на использовании новой экспериментальной базы - ЭВМ в сочетании с видеоаппаратурой и аналого-во-цифровым преобразователем. Традиционные способы фиксации характеристик движений биообъектов основаны в большинстве случаев на использовании так называемых косвенных методов измерений, основанных на регистрации электрических потенциалов, возникающих при движении мышц. К таким методам относится, например, электрокардиография, электроокулогра-фия. Методы эти характеризуются трудно учитываемой погрешностью, их применение, например, для анализа движения глаз связано с дискомфортом для обследуемого, необходимостью индивидуальной калибровки. Разработка методов количественного определения характеристик движения глаз актуальна в связи с тем, что нистагменная реакция служит диагностическим показателем при проведении специальных медицинских исследований, возможностью использования нистагма в качестве модели для изучения биофизических закономерностей регулирования движением глаз, в качестве симптома для выявления патологии среднего уха, мозговых структур, зрительно-нервного или глазодвигательного аппарата. Таким образом, исследование видов и механизмов движения глаз, свойств и нарушений этих движений представляет интерес для биофизиков, офтальмологов, нейрофизиологов, психологов, отоларингологов, физиологов. Исследованию нистагма, разработке и применению методов его регистрации посвяшено большое число публикаций, которые обобщены в монографиях Э.С. Аветисова, Ю.Б. Гиппенрейтера, Е.А Склюта и СТ. Цемахова, ВА Филина, Е.А Курашвили и В.И. Бабияка, АР. Шахновича, ВА Кислякова и В.П. Неверова, коллектива авторов под редакцией Б.Ф. Ломова, Н.Ю. Верпшеса, АА Митьнина и других. Поэтому разработка систем для объективной регистрации движений глаза с использованием новых измерительных технологий представляет собой актуальную научную проблему, имеющую важное значение для медицинской практики.
Целью работы являлось исследование возможности создания систем для непосредственной регистрации движений, в том числе в условиях внешних периодических световых воздействий и их использование при хирургическом лечении нистагма.
Научная новизна и практическая значимость работы состоит в том, что предложен новый, основанный на использовании компьютерной видеотехнологии, способ количественного контроля движений глазного яблока при нистагме и устройства для его реализации, апробированный у детей с различным характером нистагма, предложен новый способ компьютерного синхронного определения нистагма двух глаз и устройства jm іти г"їліппцічі Показана
РОС НАЦИОНАЛЬНА»
РИБЛНОТЕКЛ J
2ЪЯЩ
возможность судить о степени синхронности движения глаз, в том числе в случаях, когда визуально их движение неразличимо. Впервые установлено, что внешние периодические световые воздействия могут изменять амплитуду и частоту нистагма, приводить к уменьшению его амплитуды или полному его исчезновению, захвату частоты нистагма частотой внешнего светового раздражителя. Впервые показана возможность использования лазерных интерференционных систем для определения характерной частоты и амплитуды тремора глаз. Новые способы определения характеристик нистагма и устройства для их реализации защищены патентами и свидетельствами (Пат. РФ № 2193337, свид. РФ № 25157, Пат. РФ № 2221475) и внедрены в Клинике глазных болезней Саратовского государственного медицинского университета и в Московском НИИ глазных болезней им. Гельмгольца.
Исследования выполнялись в рамках следующих программ Минобразования РФ:
«Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники». Подпрограмма:" Технологии живых систем ". Раздел: " Биомедицинская техника". НИР " Лазерная диагностика патологии органов зрения". Код НИР: 208.03.02.005.2001-2002 г.г.
«Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники». НИР "Разработка нанодиагностических процедур для биомедицинских технологий". 2001-2002 г.г.
«Инновационная деятельность высшей школы». Подпрограмма 202.03 «Инновационные научно-технические проекты по приоритетным направлениям науки и техники». НИР "Создание лазерного автодинного измерителя нанометровых вибраций и перемещений". 2001-2002 г.г.
"Научные исследования высшей школы в области производственных технологий". НИР «Разработка видеосистем для изучения и анализа микрообъектов и создания учебно-научных видеоприложений для высшего и среднего образования». 1998-2000 г.г.
Достоверность результатов диссертации обеспечивается применением стандартной вычислительной техники и измерительной аппаратуры, воспроизводимостью полученных результатов, успешным внедрением полученных результатов в медицинскую практику.
На защиту выносятся следующие положения:
Определение на видеоизображении глаза с помощью ЭВМ центра зрачка и запись траектории движения этой точки позволяет исследовать характер движения глазного яблока, в частности, при нистагме.
Одновременное получение видеоизображения обоих глаз, расположенных на экране компьютера один над другим с минимальным расстоянием между ними, синхронное определение на видеоизображении каждого глаза
центра зрачка позволяют объективно оценивать параметры нистагма, в том числе характер изменений, происходящих после хирургического лечения. Сравнивая траектории движения правого и левого глаз, можно судить о степени синхронности их колебаний.
Внешнее периодическое световое воздействие может приводить к полному или частичному уменьшению амплитуды нистагма, а иногда к возникновению эффекта синхронизации, заключающегося в "захвате" частоты нистагма частотой внешнего светового воздействия.
Для определения характерной частоты и амплитуды тремора глаз могут быть использованы лазерные автодинные интерференционные системы.
На защиту также выносится группа новых способов измерения движений глаз и устройств для их реализации, созданных в ходе выполнения исследований.
Апробация работы.
Работа выполнена на кафедре физики твердого тела Саратовского государственного университета и в клинике глазных болезней Саратовского государственного медицинского университета в 2000-2004 г.г. Основные положения и полученные в ходе выполнения диссертационной работы результаты докладывались и обсуждались на Российской научно-технической конференции «Медико-технические технологии на страже здоровья» 25-30 сентября 2000г. в Геленджике, на Второй Российской конференции «Физика в биологии и медицине» 24-26 апреля 2001г. в г. Екатеринбурге, на Международном симпозиуме «Близорукость, нарушения рефракции, аккомодации и глазодвигательного аппарата» 18-20 декабря 2001г. в Москве, на Юбилейной конференции, посвященной 100-летию клиники глазных болезней СГМУ, «Офтальмология в начале XXI века»19-21 сентября в Саратове, на 4-ой научно-технической конференции «Медико-технические технологии на страже здоровья. — Медтех. - 2002» 7-13 октября 2002г. в Турции в г. Анталия, на 51-Всемирном салоне инноваций, инвестиций и новых технологий «Eureka-2002» 12-17 ноября в Бельгии в Брюсселе, на Междисциплинарной конференции с международным участием «Новые биоэнергетические и телемедицинские технологии 21 века для диагностики и лечения заболеваний человека" 23-25 июля 2003 г. в Петрозаводске, на 5-й Международной конференции «Радиоэлектроника в медицине» 1-2 октября 2003г. в Москве, на Научно-практической конференции «Терапевтические методы лечения в офтальмологии» 18-19 декабря 2003г. в Саратове. Представленное на 51-Всемирном салоне «Eureka-2002» «Устройство для измерения нистагма» было отмечено дипломом и золотой медалью с отличием.
По материалам исследований, выполненных при работе над диссертацией, опубликована 21 работа, в том числе 9 статей в научных журналах и сборниках материалов конференций, 9 опубликованных тезисов докладов на
научных конференциях, 2 патента на изобретения и свидетельство на полезную модель.
Личный вклад автора выразился в формулировке целей исследований, отдельных признаков изобретений, проведении обследований больных с нистагмом, в том числе до и после лечения, в личном проведении хирургического лечения, участии в формулировании научных выводов.
Диссертация состоит из введения, 5 разделов, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем диссертации составляет 104 страницы машинописного текста и иллюстрирована 49 рисунками. Список литературы содержит 75 наименований и изложен на 10 страницах.