Способ оптической денситометрии структур глаза

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, и предназначено для измерения оптической плотности структур глаза. Проводят спектральную оптическую когерентную томографию. Осуществляют экспорт полученной томограммы в виде цифрового изображения в режиме 8-бит/градации серого и анализ цифрового изображения с оценкой яркости отдельных пикселей. Оценку яркости пикселей проводят в программном обеспечении, позволяющем измерить яркость отдельных пикселей исследуемого объекта на его изображении. Вычисляют среднюю арифметическую яркость и коэффициент оптической плотности по формуле x=y:255*100, где y средняя арифметическая яркость, а x - условная единица оптической плотности. Способ технически прост и доступен, обеспечивает оптическую денситометрию структур глаза размером от 1 мкм с получением достоверных сравнимых результатов для диагностики, определения показаний к лечению, оценки динамики и прогнозирования течения различных заболеваний. 2 пр.

 

Предлагаемое изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, и предназначено для измерения оптической плотности различных структур глаза с помощью спектральной оптической когерентной томографии (СОКТ), и может быть использовано для диагностики, определения показаний к дифференцированному лечению, оценки эффективности терапии и прогнозирования течения ряда офтальмологических заболеваний.

В патогенезе заболеваний сетчатки (ретинопатия недоношенных, возрастная макулодистрофия, наследственные дистрофии сетчатки, субретинальная неоваскулярная мембрана, субретинальные кровоизлияния различного генеза, эксудативная отслойка сетчатки) большую роль играют патологические изменения плотности тканей глаза, которые чаще всего влияют на характер и динамику течения патологического процесса и являются объективными показателями эффективности проводимого лечения.

Современные способы, такие как ультразвуковая денситометрия и гетерохроматическая фликер-фотометрия, позволяют изучить плотность крупных объектов (более 0,5 мм) или только оптическую плотность ретинального пигментного эпителия, но не дают возможность изучения физических свойств различных структур на микроскопическом уровне [Woote B.R., et al. A Practical Method for Measuring Macular Pigment Optical Density // Investigative Ophthalmology & Visual Science, 1999, Vol.40, No. 11; Barthelmes D., Sutter F. K. P., Gillies M. C. Differential Optical Densities of Intraretinal Spaces // Investigative Ophthalmology & Visual Science, 2008, Vol.49, No. 8; Sandberg M.A, Johnson E.J, Berson E.L. The Relationship of Macular Pigment Optical Density to Serum Lutein in Retinitis Pigmentosa // Investigative Ophthalmology & Visual Science, 2010, Vol.51, No. 2].

Одним из способов визуализации структур глаза является спектральная оптическая когерентная томография (СОКТ) - метод, позволяющий достоверно определить морфологические особенности тканей. Возрастающий интерес со стороны офтальмологов к этой методике обусловлен возможностью прижизненного бесконтактного исследования поперечных срезов тканей глаза, высокой точностью диагностики, технической простотой выполнения.

Способы объективной оптической денситометрии с помощью СОКТ в настоящее время отсутствуют, и оценка оптической плотности осуществляется субъективно на основе визуального анализа.

Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является способ того же назначения, включающий оценку оптической плотности различных структур глаза, основанный на субъективном визуальном анализе яркости изображения (или его части), полученного в результате СОКТ [Ferrara D.C., et al. Multimodal fundus imaging in Best vitelliform macular Dystrophy // Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol., 2010, October; 248(10): 1377-1386.]. Недостатком данного способа является субъективность, повышающая риск диагностической ошибки.

Задачей данного изобретения является объективизация способа оптической денситометрии структур глаза.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является возможность исследования оптической плотности микроскопических структур глаза с получением объективных, достоверных результатов для диагностики, определения показаний к лечению, оценки динамики и прогнозирования течения различных заболеваний.

Технический результат достигается за счет измерения яркости отдельных пикселей при анализе получаемых цифровых изображений и вычисления коэффициента оптической плотности.

СОКТ позволяет получить поперечные срезы структур глаза в виде цифровых изображений в 8 бит, градации серого (максимальное значение яркости пикселей - 255) с разрешением до 1 мкм. Существует безусловная зависимость между плотностью изучаемого объекта и характером получаемого изображения на томограммах СОКТ. При этом большей яркости (большей рефлективности) исследуемого участка соответствует большая плотность. Однако оборудование разных производителей (HeidelbergEngineering, Optovue, Topcon, Carl Zeiss, Optopol) отличается различными параметрами настроек яркости. Это обстоятельство затрудняет сравнение результатов исследований, проведенных на разных приборах. Для стандартизации денситометрии нами рассчитан коэффициент оптической плотности, позволяющий получить сравнимые результаты, независимо от оборудования. При этом следует использовать предлагаемую нами формулу расчета коэффициента оптической плотности для любой зоны интереса: х=y:255*100.

Нами были проведены сравнительные исследования по определению оптической плотности структур глаза с помощью вычисленного коэффициента оптической плотности и с помощью визуальной оценки. Результаты показали, что денситометрическая оценка структур глаза с помощью коэффициента оптической плотности позволяет получить наиболее полноценную денситометрическую картину, выявить изменения, не определяемые визуально. Также денситометрическая оценка структур глаза с помощью коэффициента оптической плотности позволяет проводить дифференцированную оценку различных структур, недоступную визуальному анализу.

Способ осуществляется следующим образом: исследование проводят методом спектральной оптической когерентной томографии, например, на приборе Spectralis HRA+OCT фирмы «HeidelbergEngineering» (Германия). Используют режим «офтальмоскопия» в инфракрасном спектре + СОКТ (IR+OCT) в высоком разрешении (HighRes.). Методика исследования бесконтактная. Необходимый диаметр зрачка ≥2,5 мм. Полученный таким образом срез экспортируют в виде цифрового изображения в режиме 8-бит/градации серого в формате, удобном для последующего анализа, например JPEG. Анализ цифрового изображения проводят в программном обеспечении, позволяющем оценить яркость отдельных пикселей, например «Калориметр», входящий в набор стандартных программ операционной системы Mac OS X. Для оценки оптической плотности исследуемого объекта измеряют яркость пикселей на его изображении. При этом, если изображение объекта состоит из нескольких пикселей, то вычисляют среднюю арифметическую яркость. Оценка оптической плотности производится в условных единицах по формуле x=y:255*100, где y яркость пикселя, а x - коэффициент оптической плотности. В последующем можно определить величины коэффициента, характеризующие различные патологические состояния структур глаза.

Изобретение поясняется следующими примерами.

Пример 1. Больной О., 15 лет. Диагноз: ОС - серозная отслойка сетчатки с субретинальным содержимым.

Правый глаз: острота зрения - 1,0

Левый глаз: острота зрения - 0,001 н/к.

Пациенту была произведена СОКТ и обнаружена отслойка нейроэпителия с субретинальным содержимым, содержащим фокусы повышенной оптической плотности и аналогичные фокусы в хориоидеи. Описанным выше способом была произведена оптическая денситометрия субретинального содержимого, вычислен коэффициент оптической плотности. При этом оптическая плотность фокусов соответствовала плотности твердого экссудата, что говорит о воспалительной природе заболевания. Пациенту рекомендована противовоспалительная терапия.

При использовании способа по ближайшему аналогу были выявлены фокусы повышенной оптической плотности, однако дифференцировать органический субстрат не удалось, что свидетельствует о большей значимости предложенного способа для дифференциальной диагностики и выборе тактики лечения.

Пример 2. Больной Т., 10 лет. Диагноз: ОД - ОС - серозная отслойка сетчатки с субретинальным содержимым.

Правый глаз: острота зрения - 0,1 н/к.

Пациенту была произведена СОКТ и обнаружена отслойка нейроэпителия с субретинальным содержимым, содержащим фокусы повышенной плотности. Описанным выше способом была произведена оптическая денситометрия субретинального содержимого, вычислен коэффициент оптической плотности. При этом плотность фокусов соответствовала плотности кровяного сгустка в стадии рассасывания. Пациенту рекомендована рассасывающая терапия.

При использовании способа по ближайшему аналогу были выявлены фокусы повышенной оптической плотности, однако дифференцировать органический субстрат не удалось, что свидетельствует о большей значимости и объективности предложенного способа для дифференциальной диагностики и выбора тактики лечения.

Такая разница в результатах оптической денситометрии в обоих примерах объясняется тем, что при использовании ближайшего аналога невозможно дифференцировать органический субстрат, что затрудняет диагностику и выбор тактики лечения.

Таким образом, предложенный способ обеспечивает получение более точной объективной прижизненной информации об оптической плотности структур глаза бесконтактным способом. Предлагаемый способ позволяет более точно проводить диагностику, определять тактику лечения, проводить оценку эффективности терапии и прогнозирования течения ряда офтальмологических заболеваний. Способ технически прост и доступен.

Способ оптической денситометрии структур глаза, включающий проведение спектральной оптической когерентной томографии, анализ цифрового изображения с оценкой яркости, отличающийся тем, что экспортируют полученную томограмму в виде цифрового изображения в режиме 8-бит/градации серого, проводят оценку яркости отдельных пикселей, вычисляют среднюю арифметическую яркость и коэффициент оптической плотности по формуле x=y:255*100, где x - условная единица оптической плотности, y - средняя арифметическая яркость.