Сканирующая лазерная поляриметрия сетчатки
Сканирующая лазерная поляриметрия — метод измерения толщины слоя нервных волокон сетчатки при тестировании глаукомы. При реализации метода используется эффект поляризованного света.
Одним из основных приборов, применяемых для таких измерений, является сканирующий лазерный поляриметр GDx-VCC.
Однако голландское исследование показало, что в то время как существует корреляция между стандартной автоматизированной периметрией и измерениями GDX-VCC у пациентов с глаукомой, предполагая, что измерения GDX-VCC хорошо соотносятся с функциональными потерями при глаукоме, у здоровых людей они не нашли практически никакой корреляции между периметрией и измерениями GDX-VCC. Это ставит под сомнение его прогностическую ценность и предполагает возможность ошибочных прогнозов. см: «The Relationship between Standard Automated Perimetry and GDx VCC Measurements», Nicolaas J. Reus and Hans G. Lemij…. From the Glaucoma Service, The Rotterdam Eye Hospital, Rotterdam, The Netherlands.
К сведению, первый прототип этого инструмента был разработан около 10 лет назад, и был впервые выпущен в продажу как GDX анализатор нервного волокна (Laser Diagnostic Technologies Inc). Продукт второго поколения называется GDX Access. Поле зрения составляет 15 градусов и визуализация не требует расширения зрачка. Поляризованное лазерное сканирование глазного дна создаёт монохроматическое изображение. Состояние поляризации света изменяется (запаздывание), как он проходит через две лучепреломляющие ткани (роговицу и слой нервных волокон сетчатки). Двойное лучепреломление роговицы устраняется (частично) с помощью патентованного ‘компенсатора роговицы’. Величина запаздывания света, отражённого от дна преобразуется в толщину нервного слоя. Проблема неоптимальной компенсации двойного лучепреломления роговицы в настоящее время решается производителем путём аппаратных и программных изменений. Лазерное сканирование GDX измеряет толщину слоя нервных волокон сетчатки, которое является лишь первой частью сканирования вашего глаза, который повреждён глаукомой.
Прежде, чем мы пойдём дальше, давайте опишем основной инструмент GDX. Этот инструмент используют GaAIAs диодный лазер в качестве источника света. Этот диод будет излучать поляризованный свет. Источник He-Ne (632,8 нм) и аргон (514 нм).
Поляризационный модулятор в этом инструменте изменяет состояния поляризации на выходе лазера. Линейно поляризованный пучок от лазера затем проходит через вращающийся четвертьволновой ретардер.
Блок сканирования в данном инструменте используется для перемещения луча по горизонтали и вертикали на сетчатке. Сфокусированный луч 35 мкм в диаметре.
Этот инструмент также имеет детектор поляризации. Он используется для обнаружения поляризованного света, который отражается от роговицы. Он также используется для анализа изменений в поляризации отражённого излучения. Этот элемент состоит из второго синхронно вращающегося четвертьволнового ретардера и линейного поляризатора в передней части фотодетектора. Затем выходные данные оцифровываются и хранятся в компьютере.
Концепция прибора[править | править код]
В GDX анализаторе нервных волокон измеряется толщина слоя нервных волокон сетчатки (RNFL) с помощью сканирующего лазерного поляриметра на основе двулучепреломляющих свойств RNFL. Измерение производится начиная от 1,75 диаметра диска концентрическими кругами к периферии диска.
Прибор проектирует поляризованный пучок света в глаз. Как этот свет проходит через ткани NFL, он изменяется и замедляется. Детекторы измеряют изменение и превращают его в толщину блоков, которые отображаются графически. Мера модуляции GDx вокруг эллипса не зависит от оптики диска и соотношений самых толстых участков сверху или снизу в височных или носовых регионах.
Поле зрения составляет 15 градусов и визуализация не требует расширения зрачка. Производится поляризованное лазерное сканирование глазного дна и создание монохроматического изображения. Состояние поляризации света подвергается изменению (запаздыванию),так как он проходит через двулучепреломляющие ткани (роговицу и RNFL).
Двулучепреломление роговицы устраняется (частично) с помощью ‘компенсатора роговицы’. Величина запаздывания света, отражённого от дна преобразуется в толщину слоя нервных волокон сетчатки.
Для сканирующей лазерной поляриметрии сетчатки(SLP), роговица, хрусталик, и сетчатка трактуются как линейные ретардеры (оптические элементы, которые вводят запаздывание освещающего пучка).
Линейный ретардер имеет ось наименьшей скорости распространения и ось быстрой, и эта пара осей ортогональны друг другу.Поляризованный свет проходит при более высокой скорости, когда его вектор электрического поля совмещён с быстрой осью ретардера.
В отличие от этого, поляризованный свет проходит на более низкой скорости, когда его вектор электрического поля совмещён с осью наименьшей скорости ретардера.
Оптическая система[править | править код]
В этой модели, измерительный луч проходит через три линейных ретардера: компенсатор роговицы (CC), роговицу (С), и равномерный радиальный ретардер (R), которые представляли собой участки двойного лучепреломления в сетчатке (например, околососковый RNFL или макулы) и сохраняющий поляризацию отражатель (PPR).
Ретардеры[править | править код]
Во-первых, запаздывание (то есть, изменение поляризации) пропорционально толщине RNFL. В этом инструменте существуют четыре ретардера поляризованного луча в процессе измерения:
1. Первые два линейных ретардера имеют эквивалентное запаздывание и образуют VCC.
2. Третий линейный ретардер является сочетанием роговицы и переднего сегмента хрусталика.
3.Четвёртый линейный ретардер, с распределёнными радиально осями, является двулучепреломляющей структурой сетчатки (RE; либо околососковый RNFL или волокна Henle).
Когда поляризованный свет проходит через двулучепреломляющую среду, один из двух компонентов волн, распространяющихся под 90 градусов друг к другу оказывается запаздывающей по отношению к другой. Степень полученного фазового сдвига прямо пропорционально количеству микротрубочек, через которые проходит свет, которое, в свою очередь, прямо пропорционально толщине RNFL. На рисунке выше показан этот процесс.
RNFL не является единственной видом двулучепреломляющих структур глаза. Структуры переднего сегмента, такие как роговица, также сдвигают фазу поляризованного света. Так последний инструмент включает компенсирующее устройство или так называемый ‘компенсатор роговицы’, который предназначен, чтобы удалить часть сигнала, генерируемого передним сегментом.
Это устройство состоит из двух оптических ретардеров, которые поворачиваются относительно друг друга, чтобы оператор мог установить компенсатор на любое значение между 0 нм и 120 нм. Поворот устройства на любой оси может компенсировать двулучепреломление переднего сегмента в любой ориентации до 120 нм по магнитуде.
Медленная ось R была ориентирована радиально, и расстояние вокруг R измерялось от горизонтального меридиана носа под углом β. В каждой точке, поэтому, быстрая ось R была R = β + 90°. Радиальное изменение запаздывания в этом случае не влияет на результаты анализа. Измеряемый луч отражался на более глубоком слое и возвращался назад через три ретардера в эллипсометр.
Отражение от глазного дна имеет высокую степень сохранения поляризации и отражатель в модели (сохраняющий поляризацию отражатель [PPR]) как предполагалось, сохранит полностью состояние поляризации падающего пучка, исключая фазу 180° из-за разворота в обратную сторону. Каждый оптический компонент в данной модели испытывает двойной проход измерительного луча.
Что значит двулучепреломляющий?[править | править код]
Двойное лучепреломление кристаллом кальцита, положенным на бумагу с текстом
Двулучепреломляющей является среда, имеющая отношение или характеризующаяся как среда двойного лучепреломления. На этой картине мы видим кристалл кальцита положенный на бумагу с текстом, показывающий двойную рефракцию.
Инструмент[править | править код]
Компоненты:
1. SLP
2. VCC, состоящий из двух одинаковых ретардеров
3. Передний сегмент глаза (А)
4. Двоякопреломляющую структуру сетчатки (RE), такую как RNFL или волокнистый слой Генле, и глазного дна в качестве PPR.
Клиническая интерпретация[править | править код]
Клиническая интерпретация дана на основе результатов GDX анализатора нервного волокна от компании Carl Zeiss Meditec.
Во-первых, этот инструмент используется для измерения толщины слоя нервных волокон в нашей сетчатке. Но, GDX может дать монохроматическое изображение. Тогда как эта система будет анализировать и давать цвета для определённых значений различной толщины.
Представляет толщину RNFL толстых участков в красных и жёлтых цветах и тонких участков в синих и зелёных цветах.
Для здорового глаза, изображение будет иметь жёлтый и красный цвет в верхних и низних участках NFL. Но, при глаукоме, на изображении будет отсутствие красного и жёлтого цветов. Сверху и снизу более равномерный синий внешний вид. Изображение показывает, что глаз на поздней стадии заболевания.
Карта девиации[править | править код]
Карта девиации показывает расположение и величину RNFL сужения по отношению к нормальному значению. Это нормальное значение сформировалось как среднестатистическое значение представителей различных культур. Дефекты имеют цветовую маркировку на основе вероятности нормальности (например жёлтый означает, что вероятность не превышает 5% для этого RNFL такое положение нормально). Здоровый глаз имеет чёткую карту девиации.
Дополнительное представление даёт TSNIT график. TSNIT строится по принципу височный-верхний — носовой — нижний-височный. Этот график отображает значения толщины по расчётным кругом от Т до S, N и обратно на Т. Площадь нормальных значений заштрихована. Измерения для левого глаза помечены «ОS», а для правого глаза «OD». Дефект указывается, если измеренное значение падает ниже затенённой области.
Сравнительная база данных GDX[править | править код]
Обширная база данных имеет важное значение для точного обнаружения глаукомы. В этом приборе используется база данных из 540 обычных глаз. Субъекты являются многонациональным от 18 до 82 лет. База данных содержит также данные 262 глаз с глаукомой, используемые для определения способности NFI различать нормальный глаз и подверженный глаукоме.
Ссылки[править | править код]
- Precise RNFL analysis for glaucoma case detection, diagnosis, and management retrieved from Beasley D. S., 2001, Optometric Management, Exploring the advantages of nerve fiber analysis in glaucoma retrieved from https://findarticles.com/p/articles/mi_qa3921/is_200101/ai_n8942204/pg_1
- Henderer J., 2000, Chat Highlights GDx Nerve Fiber Analyzer retrieved from https://web.archive.org/web/20090516045559/https://www.willsglaucoma.org/supportgroup/chat08302000.html
- Understanding Nerve Fiber Layer Analysis, Handbook of Ocular Disease Management retrieved from https://web.archive.org/web/20090310112612/https://www.revoptom.com/HANDBOOK/oct02_sec4_9.htm
- Carl Zeiss Meditec Klinische Losungen, GDx (нем.). Дата обращения 11 декабря 2010.
- Charles M. (2003). Ophthalmic Lasers. Philadelphia, Pennsylvania: Butterworth Heinemann
- Josef Flammer, Melanie Eberle, Elisabeth Meier, Mona Pache: Glaukom. Verlag Hans Huber, ISBN 3-456-83353-9.
Источник
Описание
Диагностика глаукомы основана, как правило, на изучении состояния ВГД, головки зрительного нерва, зрительных функций и СНВС. У оценки каждого из этих параметров свои трудности. Одна из главных характеристик любого измеряемого параметра — субъективность или объективность. Методы, основанные на откликах пациентов, субъективны, часто с большой вариабельностью.
При использовании субъективных методов для точного распознавания результатов могут требоваться экспертные оценки высокого уровня (например, оценка фотографий головки зрительного нерва, выполненная более и менее опытными врачами различается). Объективные методы в клинической практике менее распространены. Однако структурный и количественный анализ с использованием устройств формирования изображений, дающий объективную и легко распознаваемую информацию, получает всё большее распространение. Один из таких методов — лазерная поляриметрия, выполняемая лазерным поляриметром GDx VCC компании Carl Zeiss (Германия) (рис. 19-1).
Качественная и количественная оценка состояния глаукомной нейропатии, объёма перипапиллярной атрофии, толщины нервных волокон в зоне головки зрительного нерва в динамике. Используется при диспансерном обследовании пациентов.
• Первичная глаукома (открыто — и закрытоугольная).
• Вторичная глаукома.
• Подозрение на глаукому.
• Атрофия зрительного нерва различного генеза.
• Заболевания зрительного нерва.
Сниженная прозрачность сред глаза:
• помутнения роговицы различного генеза (кератиты, отёк, травматические рубцы):
• выраженное помутнение хрусталика (незрелая катаракта);
• диффузные грубые помутнения СТ (гемофтальм, эндофтальмит).
Плохая фиксация взора у пациента (например, при остроте зрения ниже 0,1).
Подготовка к работе прибора проста. При включении происходит его автоматическая настройка. Для начала исследования необходимо знать дату рождения, фамилию и имя пациента, а также его рефракцию.
Принцип работы прибора
Область исследования — зона вокруг ДЗН — место максимальной концентрации нервных волокон. СНВС состоит из упорядоченных пучков параллельных аксонов. Аксоны имеют микротрубочки — цилиндрические внутриклеточные органеллы диаметром меньше длины световой волны. Высокоупорядоченная (параллельная) структура микротрубочек — источник двойного лучепреломления (расщепление световой волны на две поляризованные части). Эти части движутся с разными скоростями, в результате чего создаётся относительный сдвиг по фазе — задержка. Величина сдвига по фазе, или задержки, пропорциональна толщине СНВС, полученной методом гистологии.
Сканирующий лазерный поляриметр — софокусный лазерный офтальмоскоп со встроенным эллипсометром для измерения суммарной задержки света, отражённого от сетчатки. При использовании сканирующей лазерной поляриметрии формируются изображение отражённого света и схема задержки в перипапиллярной области сетчатки. Величина задержки определяется детектором и преобразуется в толщину (в микронах).
Измерение на устройстве GDx VCC выполняется сканированием луча ближнего инфракрасного лазера (780 нм) по растру. При этом формируется изображение с полем 40° по горизонтали и 20° по вертикали, включающим перипапиллярную и макулярную области. Общее время сканирования — 0,8 с.
Для каждого измерения GDx VCC формирует два изображения: отражательное и изображение задержки. Отражательное изображение создаётся с использованием света, отражённого непосредственно от поверхности сетчатки, и представляется на экране дисплея и в распечатках как изображение глазного дна. Изображение задержки — схема величин задержки, преобразующаяся в толщину СНВС с использованием коэффициента 0,67 нм/мкм.
Точная локализация места поражения
При наложении фотографии глазного дна на карту СНВС, полученную при помощи GDx VCC, отмечается полное совпадение с топографией пучков нервных волокон, различаемых на фундус-изображении. Такая точная локализация позволяет оценить степень поражения при прогрессировании глаукомы.
Оценка полученных результатов
По результатам измерений в 128×128 точках GDx VCC отображает полученную информацию в виде различных карт и схем, а также рассчитывает ряд диагностических параметров, обеспечивая врача исчерпывающей информацией для постановки диагноза.
Для оценки полученных результатов используется нормативная база данных. В ней содержатся нормативные значения толщины СНВС на перипапиллярном участке сетчатки. База данных характеризует нормальные трёхмерные сечения СНВС как в виде абсолютных значений толщины, так и в виде структуры или формы сечения. В процессе сложного анализа данные сечения СНВС сравнивают с шаблонами из базы данных, определяя обусловленные заболеванием потери СНВС. В ходе этого анализа также отслеживаются небольшие изменения в динамике, наблюдаемые при прогрессировании заболевания. Результаты анализа — схема толщины, схема отклонений, график «висок-верх-нос-низ-висок» и выходные параметры, такие, как характеризующий нейронную сеть индикатор нервного волокна.
В базу данных включены и нормальные, и глаукомные результаты. Данные пациентов с глаукомой использовались для создания классификатора индикатора нервного волокна, используемого для обнаружения и распознавании структур с глобальными потерями СНВС, обусловленными глаукомой. Эти данные применялись для оценки параметров, чтобы определить лучшие дискриминаторы, отделяющие норму от глаукомы. Они также определяют, как СНВС и параметры изменяются в зависимости от тяжести заболевания.
База данных (нормы и глаукомы) была собрана на серийном GDx VCC в соответствии со строгим протоколом, одобренным внешним наблюдательным советом. Данные собирали в шести лечебных центрах в США с сентября 2001 г.
Список карт и показателей исследования: контрольное фундус-изображение, карта толщины слоя нервных волокон, карта отклонений от нормативной базы, график распределения нервных волокон по окружности вокруг ДЗН (с указанием границ нормативных значений), график симметрии OD-OS. Диагностические параметры: зональные и средние значения толщины, степени симметрии, рассчитанные на основе анализа всего комплекса данных, индекс состояния нервных волокон, карта и графики сопоставления последовательных анализов.
Глаукомная программа позволяет с достаточной вероятностью заподозрить глаукомные изменения ДЗН. Параметры определяются из значений толщины СНВС вдоль расчётной окружности. Эти параметры автоматически сравниваются с нормативной базой данных, при этом определяется вероятность их соответствия норме. Нормальные значения печатаются зелёным цветом, патологические значения имеют цвет, соответствующий величине вероятности (рис. 19-2).
Цветовая кодировка значений вероятности совпадает с кодировкой схемы отклонения: тёмно-синий цвет представляет 5% вероятности соответствия норме, светло-синий — 2% вероятности, жёлтый цвет — 1%, красный — 0,5% (рис. 19-3).
На основании одного этого обследования при диспансеризации можно заподозрить глаукому у пациента.
Технические характеристики прибора
• Источник лазерного излучения: диодный лазер GaAlAs с номинальной длиной волны 780 нм (фактической — 780-798 нм), с первичной мощностью 40 мВт.
• Фиксационный лазерный источник: диодный лазер 635 нм. с первичной мощностью 5 мВт.
• Пусковой лазерный источник: диодный лазер 650 нм, <500мкВт (полностью внутри).
• Классификация лазера: Класс I.
• Максимальная мощность на роговице: 3,0 мBт.
• Область измерений: 40 на 20°.
• Разрешение: 256 на 128 пикселей на 8 бит.
• Воспроизводимость: измерения толщины < 15 мм/пиксель, 50 мкм поперечные.
• Коррекция аметропии: от 10 до +5 D.
• Механическое перемещение: действующий во всех направлениях джойстик.
• Время получения данных: < 1 с.
• Нормативная база данных: регулируемые для разного возраста нормы с разным происхождением.
• Размеры: 14х10″х24″.
• Дисплей: встроенный цветной ЖК дисплей.
• Питание: 100-240 В, 50-60 Гц.
• Потребляемая мощность: < 400 ВА.
• Вес: 21 кг.
• Температура воздуха: 18-24°С.
• Влажность воздуха: 20-60%.
Исследование проводят без контакта с глазом. Каких-либо осложнений после исследования не отмечено.
—
Статья из книги: Офтальмология. Национальное руководство | Аветисов С.Э.
Источник
