Введение к работе
Актуальность проблемы.
Глаукома является распространённой патологией у людей старше 40 лет. По данным Минздрава, в России в 2007 г. было зарегистрировано 1 млн. 25 тыс. больных глаукомой, из них 805 тысяч находились на диспансерном учете. В нашей стране за последние 10 лет уровень слепоты вследствие глаукомы вырос почти в 3 раза: с 8 до 22 на тысячу населения, а в структуре первичной инвалидности глаукома как основная причина выросла более чем в два раза: с 14 до 29% (Либман Е.С., 2009).
Наиболее эффективной профилактикой слепоты, а значит и инвалидности от глаукомы является её ранняя диагностика. Вопросы ранней диагностики глаукомы разрабатываются уже на протяжении многих лет. В начале 60-х годов прошлого века организаторы здравоохранения Советского Союза впервые попытались провести широкомасштабное выявление глаукомы в ранних стадиях болезни. Так, согласно приказам МЗ РСФСР, МЗ СССР от 1964, 1976 гг. всем лицам старше 40 лет 1 раз в 3 года выполнялась обязательная офтальмотонометрия. Это был самый массовый в истории мировой медицины скрининг на глаукому. Но, как показало время, такой подход проблему не решил. В результате оставалась раньше и сохраняется теперь высокой (36–60%) доля больных, диагностируемых в поздних стадиях болезни (Козлова Л.П., 1980; Еричев В.П., 2009; Либман Е.С., 2009). Одной из причин низкой выявляемости действительно больных и преимущественно в запущенных стадиях болезни оказалась неадекватная оценка глаукоматозного процесса только по состоянию офтальмотонуса. В связи с этим в настоящее время осуществляется переход от скрининга, основанного только на измерении внутриглазного давления (ВГД), к тонкой оценке структурных и функциональных изменений диска зрительного нерва (ДЗН) в поиске начальной глаукомы (Волков В.В., 2008).
В настоящее время, по данным зарубежной литературы, наиболее распространенным в мире скринингом на глаукому является Frequency-Doubling Technology (FDT) Perimetry – периметрия с иллюзией удвоения пространственной частоты (Iwasaki A. et al., 2002; Fogagnolo P. et al., 2005; Pierre-Filho P. et al., 2006; Ferreras A. et al., 2007; Horn F.K. et al., 2007; Mowatt G. et al., 2008). Созданный в 1997 году в США для ранней диагностики глаукомы новый метод периметрии – FDT-периметрия на основе идеи австралийского ученого Т. Maddess (1991) использовать зрительную иллюзию удвоения низкой пространственной частоты, открытую D.H. Kelly (1966), получил широкое распространение за рубежом. С тех пор во многих научно-исследовательских медицинских учреждениях США, Европы и Азии изучаются возможности нового метода, прежде всего, в качестве скрининга на глаукому.
По многочисленным публикациям, в ранней диагностике глаукомы FDT-периметрия по сравнению с «золотым» стандартом в исследовании поля зрения – стандартной автоматической периметрией (SAP) на компьютерном анализаторе поля зрения «Humphrey» является более чувствительной и специфичной, а также менее вариабельной при повторных исследованиях (Quigley H.A., 1998; Chauhan B.C., Johnson C.A., 2000; Maddess T.L., James A.C., 2000; Spry P.G. et al., 2001; Johnson C.A., 2004; Brush M.B. et al., 2004; North R.V., 2006; Horani A., 2007).
Преимущество новой технологии периметрии в раннем выявлении глаукомы перед традиционной периметрией (белый объект на белом фоне) большинство зарубежных ученых объясняет специфичностью используемого стимула, на который преимущественно реагируют крупные по размеру ганглиозные клетки сетчатки (ГКС), так называемые My-клетки, на которые приходится всего лишь 15–25% от популяции клеток магно-системы зрительно-нервного пути, ответственной за «пространственное зрение». Именно My-клетки отвечают за нелинейный компонент зрительного пути, обеспечивая восприятие движения и смену контрастов, и благодаря их физиологической деятельности у человека в норме возникает зрительная иллюзия удвоения низкой пространственной частоты, предъявленной в условиях высоких временных модуляций. Вследствие более крупных размеров эти клетки при глаукоме страдают первыми, а поскольку их мало, и они имеют реже перекрывающиеся рецептивные поля, то их поражение проявляется у больного в самом начале болезни нарушениями в ощущении данной иллюзии (Quigley H.A. et al., 1987; Maddess T.L., Henry J.,1992; Maddess T.L., James A.C., 2000; Johnson C.A., Samuels S.J., 1997; Pammer K., Wheatley C., 2001; White A.J. et al., 2002). Поэтому FDT-периметрию относят к специфическим психофизическим методам, способность которых исследовать состояние различных клеточных субпопуляций зрительно-нервного пути находит объяснение в достижениях современной нейрофизиологии. К специфическим методам периметрии относят коротковолновую (сине-желтую) периметрию (SWAP), в большей степени исследующую состояние ганглиозных клеток кониоцеллюлярной системы, которая отвечает за информацию об оттенках синего и желтого цвета. А такой, например, широко распространенный за рубежом периметрический тест как высокоразрешающая периметрия (HPRP), полагают, избирательно оценивает парво-систему зрительно-нервного пути, которая отвечает за «объектное зрение».
На первой согласительной встрече членов Ассоциации международного глаукомного общества (AIGS), которая проходила в США в 2003 году и была посвящена структуре ДЗН, а также специфическим функциональным тестам исследования поля зрения при глаукоме, был принят ряд официальных заявлений (Glaucoma Diagnosis: Structure and Function, 2004). В частности, было признано, что SAP не является единственно оптимальным тестом для ранней диагностики глаукомы. SWAP, возможно, раньше, чем SAP определяет признаки прогрессирования глаукоматозного процесса. FDT-периметрия обладает также высокой чувствительностью и специфичностью в выявлении глаукомы. По результатам пока ограниченного количества исследований, возможно, FDT-периметрия будет полезна для мониторинга поля зрения при глаукоме.
В 2007 году в рамках Международного конгресса по глаукоме, проходившего в Сингапуре, был организован симпозиум на тему «SWAP or Doublе?», на котором выступили с докладами известные в мире своими работами в области диагностики глаукомы ученые, обсуждая достоинства и недостатки результатов новейших специфических функциональных тестов (SWAP и FDT-периметрии) по исследованию поля зрения при выявлении и мониторинге глаукомы по сравнению с данными SAP (International glaucoma review, 2008). Так, P. Sample в своем докладе, построенном на результатах собственных исследований (Sample P.A. et al., 2006, 2008), показала, что из четырех периметрических методов, наиболее широко использующихся в настоящее время в мировой офтальмологической практике (SAP, HPRP, SWAP и FDT-периметрия), наиболее чувствительной в ранней диагностике глаукомы является FDT-периметрия.
Несмотря на явное преимущество FDT-периметрии, P. Sample все же рекомендует для ранней диагностики глаукомы использовать два или более вида специфических периметрических тестов не только для исключения ошибок вследствие артефактов или вариабельности результатов периметрии, но и потому, что каждый из приведенных тестов предположительно в наибольшей степени исследует определенную субпопуляцию ГКС. Предполагается, что у разных больных с открытоугольной глаукомой (ОУГ) первыми могут повреждаться разные по специфической чувствительности ГКС. В результате дискуссии, в которой, с одной стороны выступали в качестве пропагандистов новейших специфических периметрических методов P. Sample, J. Flanagan, C. Johnson, а с другой – в роли их оппонентов A. Heijl, T. Garway-Heath, M. Patella, эксперты пришли к общему мнению. В частности, FDT-периметрия может претендовать на значимое место в массовом скрининге населения на глаукому, но с обязательным привлечением в последующем к отобранному контингенту с положительными результатами теста других морфофункциональных методов исследования ДЗН для уточнения окончательного диагноза. В настоящее время нет убедительных доказательств, что SWAP или FDT-периметрия имеют преимущества перед SAP при мониторинге глаукоматозного процесса, этот вопрос нуждается в дальнейшем изучении.
В российском «Национальном руководстве по глаукоме для поликлинических врачей» (2008) рекомендуется при первом обращении пациента с подозрением на глаукому, помимо визометрии, тонометрии и офтальмоскопии, обязательно исследовать поле зрения. Но, вероятно, в большей степени из-за отсутствия в нашей стране доступных компьютерных периметрических тестов для исследования центрального поля зрения (ЦПЗ) в практике врачей поликлиники до сих пор для выявления глаукомы и для оценки эффективности лечения глаукомных больных в качестве критериев используются, прежде всего, уровень офтальмотонуса, острота зрения и, в лучшем случае, оценка границ периферического поля зрения и данные офтальмоскопии.
До настоящего времени в нашей стране не существует экономически доступного и эффективного скрининга на глаукому, а также экономически доступного и эффективного в рамках диспансеризации функционального мониторинга на основе пороговой периметрии при уже выявленной глаукоме (Волков В.В., 2008), в связи с чем и была выполнена данная работа.
Цель диссертационной работы. Создать новую доступную технологию в виде высокочувствительного и высокоспецифичного метода периметрии для организации на его основе скрининга в группах риска на глаукому, а также мониторинга уже выявленного у больных глаукоматозного процесса.
Основные задачи исследования:
1. Обеспечить медицинскую составляющую в создании программных средств, реализующих технологию получения зрительной иллюзии удвоения пространственной частоты в пороговом варианте, для ранней диагностики глаукомы.
2. Оценить диагностические возможности созданных программных средств у больных глаукомой, а также у здоровых испытуемых и сравнить полученные результаты с данными исследования центрального поля зрения в виде компьютерной периметрии на приборе «Humphrey Field Analyser II», признанной в мировой офтальмологической практике «золотым» стандартом в исследовании поля зрения.
3. Оценить эффективность разработанного метода периметрии с удвоенной пространственной частотой, сравнив различные статистические методы классификации полученных данных путем построения кривой «чувствительность – специфичность».
4. Создать скрининговый вариант периметрии с удвоенной пространственной частотой на основе ранее созданного порогового варианта метода и провести его клиническое изучение у больных глаукомой и у здоровых испытуемых.
5. Сравнить результаты скринингового и порогового вариантов периметрии с удвоенной пространственной частотой, полученные на оригинальном FDT-периметре («Humphrey FDT Visual Field Instrument», США) и с помощью разработанных компьютерных программных методов у одних и тех же больных глаукомой в различных ее стадиях.
6. Провести статистический анализ результатов порогового варианта периметрии с удвоенной пространственной частотой при различных стадиях глаукомы с целью оценки возможности использования этого метода в определении (уточнении) стадии заболевания.
7. Оценить влияние начальных помутнений хрусталика, возрастной макулярной дегенерации на результаты периметрии с удвоенной пространственной частотой.
8. Провести широкое изучение эффективности скринингового варианта периметрии с удвоенной пространственной частотой в выявлении глаукомы при массовой диспансеризации военнослужащих, пенсионеров Министерства обороны и членов их семей на базе офтальмологических отделений ряда гарнизонных и окружных госпиталей МО РФ.
Научная новизна.
Научная новизна исследования заключается в том, что на базе кафедры офтальмологии Военно-медицинской академии совместно с учеными кафедры прикладной математики Санкт-Петербургского Государственного политехнического университета впервые в России в 2003 г. нами создан метод периметрии с удвоенной пространственной частотой в пороговом (патент 2357651 РФ), а в 2007 г. – в скрининговом (патент 2357652 РФ) вариантах
Изучено и показано, что разработанная периметрия с удвоенной пространственной частотой по чувствительности и специфичности не уступает зарубежному методу, а в скрининговом варианте для распознавания начальной глаукомы оказалась более чувствительной.
Предложен для скрининга на глаукому и клинически изучен при диспансеризации военнослужащих, пенсионеров Министерства обороны и членов их семей специфический периметрический метод.
По результатам порогового варианта периметрии с удвоенной пространственной частотой на основании полученных данных разработаны нормативы для уточнения стадии глаукоматозного процесса.
Изучены и оценены степень и характер влияния на результаты FDT-периметрии наиболее распространенных глазных заболеваний – начальной катаракты, возрастной макулярной дегенерации, нередко сопутствующих глаукоме.
Практическая значимость исследований:
– на основе разработки математиками специфического стимула в качестве объекта для тестирования центрального поля зрения создана новая отечественная технология периметрии, которая значительно дешевле зарубежной, т. к. представляет собой программный продукт;
– разработан и внедрен в клиническую практику новый метод специфической периметрии в скрининговом и пороговом вариантах;
– разработанный программный продукт в виде скрининговой периметрии с удвоенной пространственной частотой предназначен для скрининга в группах риска на глаукому, а также при массовой диспансеризации населения в амбулаторной и клинической практике;
– разработанный программный продукт в виде пороговой периметрии с удвоенной пространственной частотой предназначен для мониторинга глаукоматозного процесса в клинической практике;
– скрининговый вариант созданной периметрии с удвоенной пространственной частотой, начиная с 09. 2008 г., проходит широкое клиническое изучение, в том числе в процессе диспансеризации военнослужащих в ряде округов и на флотах, а также в офтальмологических отделениях нескольких гарнизонных и окружных госпиталей МО РФ, МО Украины и нескольких гражданских медицинских учреждений Ленинградской области.
– на основе обобщенных нами результатов клинического изучения созданного метода периметрии подготовлены практические рекомендации и подробная инструкция к использованию отечественных вариантов (порогового и скринингового) периметрии с удвоенной пространственной частотой в офтальмологических подразделениях медицинской службы ВС РФ.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Создан новый отечественный метод компьютерной периметрии с удвоенной пространственной частотой, обладающий высокой чувствительностью и высокой специфичностью в ранней диагностике глаукомы.
2. Классификационная способность построенной математической модели скрининг-диагностики глаукомы (проверенная на матрице обучающей информации и методом скользящего экзамена) оказалась весьма высокой и подтвержденной в процессе диспансеризации военнослужащих в ряде округов и на флотах, а также в офтальмологических отделениях нескольких гарнизонных и окружных госпиталей МО РФ, что позволяет рекомендовать скрининговый вариант периметрии с удвоенной пространственной частотой принять как основу для массовых профилактических осмотров населения в группах риска на глаукому.
3. Классификационная способность построенной математической модели диагностики глаукомы по стадиям (оцененная сопоставлением результатов классификации с исходной классификацией объектов в матрице обучающей информации и проверенная методом скользящего экзамена) оказалась достаточно высокой, что позволяет рекомендовать использовать пороговый вариант периметрии с удвоенной пространственной частотой для функционального мониторинга в клинической практике, в частности, для уточнения стадии болезни и темпов ее прогрессирования.
4. Сочетание в стимуле, использующемся в качестве объекта при периметрии с удвоенной пространственной частотой, одновременно низкой пространственной и высокой временной частоты и, вместе с тем, достаточно большие размеры стимулов позволяют применять данный метод для выявления глаукомы при снижении остроты центрального зрения до 0,5 у больных с начальной катарактой или до 0,3 у больных с возрастной макулярной дегенерацией.
Реализация результатов работы.
Материалы работы используются в диагностической работе клиники, центральной поликлиники и внедрены в учебно-педагогический процесс для слушателей клинической ординатуры и факультета усовершенствования врачей на кафедре офтальмологии Военно-медицинской академии. Результаты исследования внедрены в практическую работу Центральных, окружных и гарнизонных госпиталей Министерства обороны РФ.
Апробация работы.
Основные положения диссертации доложены на Юбилейной научно-практической конференции, посвященной 185-летию основания первой в России кафедры офтальмологии (Санкт-Петербург, 2003), Всероссийской научно-практической конференции «Глаукома: проблемы и решения» (Москва, 2004), Международной конференции «HRT II: клуб Россия 2004» (Москва, 2004), заседании Санкт-Петербургского научного медицинского общества офтальмологов (Санкт-Петербург, 2004), научно-практической конференции «Актуальные вопросы офтальмологии» (Санкт-Петербург, 2005), III Международной конференции «Глаукома: теории, тенденции, технологии» (Москва, 2005), XII офтальмологическом конгрессе с международным участием «Белые ночи» (Санкт-Петербург, 2006), научной конференции для врачей-офтальмологов «Глаукомная школа» (Санкт-Петербург, 2006), IV Международной конференции «Глаукома: теории, тенденции, технологии» (Москва, 2006), собрании российских участников исследования по траватанкомбинированной терапии, организованном фирмой «Alkon» (Antaliya, Turkiye, 2007), VII съезде офтальмологов Республики Беларусь (Минск, 2007), V Международной конференции «Глаукома: теории, тенденции, технологии» (Москва, 2007), заседании Санкт-Петербургского научного медицинского общества офтальмологов (Санкт-Петербург, 2008), научно-практической конференции с международным участием «Глаукома: реальность и перспективы» (Москва, 2008), VI Международной конференции «Глаукома: теории, тенденции, технологии» (Москва, 2008).
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 42 научные работы, в том числе 10 журнальных статей в центральных журналах, рекомендованных ВАК, глава в руководстве для врачей. Получено три патента на изобретение и один патент на полезную модель, а также три удостоверения на рационализаторские предложения. Материалы диссертационного исследования отражены в методических рекомендациях и в отчетах о выполнявшихся плановых научно-исследовательских работах «Пейзаж», «Ксалатан» и по договору № 4/13/3.
Личный вклад автора.
Тема и план диссертации, ее основные идеи и содержание разработаны совместно с научным консультантом и доктором медицинских наук профессором, заслуженным деятелем науки РФ В.В. Волковым на основании многолетних (1999 –2009 гг.) целенаправленных исследований. Результаты исследований, изложенные в диссертации, получены автором лично в ходе детального анализа данных зарубежной литературы о новейшем методе периметрии (Frequency-Doubling Technology Perimetry), предназначенном для ранней диагностики глаукомы, а в дальнейшем при разработке совместно с математиками Санкт-Петербургского Государственного политехнического университета отечественной технологии периметрии в виде программных средств, реализующих технологию получения зрительной иллюзии удвоения пространственной частоты. Автором лично разработаны основные принципы для создания программистами пороговой и скрининговой программы собственной FDT-периметрии, имеющей определенные отличия от зарубежного аналога, а также дизайн пользовательского интерфейса и процедура диагностики. Автором лично проведена апробация созданного метода (выполнено более 2000 исследований) на базе клиники глазных болезней Военно-медицинской академии, а также проанализированы результаты клинического изучения скринингового варианта периметрии с удвоенной пространственной частотой при массовой диспансеризации и у больных глаукомой в офтальмологических отделениях 5 гарнизонных и окружных госпиталей МО РФ и МО Украины. Кроме того, автором подготовлены практические рекомендации и подробная инструкция к использованию отечественных вариантов (порогового и скринингового) периметрии с удвоенной пространственной частотой в офтальмологических подразделениях медицинской службы ВС РФ. Материал был набран лично автором и проанализирован с помощью современных статистических методов, включая многомерные методы анализа медицинских процессов и систем. Во всех совместных исследованиях по теме диссертации автору принадлежит формулирование общей цели и задач конкретной работы, а также анализ полученных данных.
Объем и структура работы.
Диссертация изложена на 294 страницах и состоит из введения, 7 глав, обсуждения результатов и заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы и приложения. Работа иллюстрирована 81 рисунком, содержит 33 таблицы, список литературы включает 277 библиографических наименований, из которых 174 – зарубежных авторов.
![Компьютерная кампиметрия в диагностике и мониторинге больных глаукомой [Электронный ресурс]](/i/i/4317/188823.png "Компьютерная кампиметрия в диагностике и мониторинге больных глаукомой [Электронный ресурс] Чернякова Татьяна Васильевна")