CC BY
46
УДК 617.7-007-07
Бердникова Е.В., Солянникова О.В., Экгардт В.Ф., Тур Е.В.
Южно-Уральский государственный медицинский университет E-mail: [email protected]
ОЦЕНКА ЦВЕТНОСТИ И МОРФОМЕТРИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИСКА ЗРИТЕЛЬНОГО НЕРВА В НОРМЕ И У БОЛЬНЫХ ПЕРВИЧНОЙ ОТКРЫТОУГОЛЬНОЙ ГЛАУКОМОЙ
В статье описан способ оценки цветности и морфометрических показателей диска зрительного нерва, отражающий его состояние и динамические изменения при первичной открытоу-гольной глаукоме, который может быть использован при наблюдении больных в качестве средства объективной оценки размеров экскавации и нейроретинального ободка диска зрительного нерва, а также для контроля степени деколорации диска зрительного нерва.
Ключевые слова: первичная открытоугольная глаукома, диск зрительного нерва, фотодокументирование, динамическое наблюдение.
Актуальность
Первичная открытоугольная глаукома (ПОУГ) характеризуется прогредиентным течением, относится к числу наиболее распространенных заболеваний органа зрения и занимает лидирующую позицию в причинах инвалидности по зрению [1], [2], [3]. Одними из ведущих критериев прогрессирующего течения ПОУГ является деколорация диска зрительного нерва (ДЗН) и увеличение площади его экскавации [4]. В настоящее время для оценки этих параметров применяют такие способы, как HRT (Heidelberg Retina Tomograph, гейдельбергская ретинальная томография) и OCT (Optical Coherence Tomography, оптическая когерентная томография) [5]. Однако в ходе данных исследований не может быть количественно оценена степень деколорации ДЗН, а также автоматизированное выделение границ ДЗН и экскавации и снижает точность исследования. Нами предложен «Способ оценки цветности и морфо-метрических показателей диска зрительного нерва» (заявка на патент РФ №2013157704 (089852) от 24.12.2013)
Цель
Разработать способ количественной оценки цветности и морфометрических показателей диска зрительного нерва в ходе анализа изображений, получаемых при фотодокументировании глазного дна здоровых лиц и больных ПОУГ.
Материалы и методы
Для разработки способа количественной оценки цветности и морфометрических показателей ДЗН проведено одномоментное когор-
тное исследование. Для достижения вышеуказанной цели проанализированы 1128 изображений глазного дна 243 пациентов (341 глаз), из них 107 глаз здоровых лиц и 234 глаза больных глаукомой, среди которых 140 снимков глазного дна больных с I стадией ПОУГ, 645 снимков - больных со II стадией и 236 снимков - больных с III стадией глаукомы. Всем пациентам, включенным в исследование, выполнялась офтальмоскопия с фотодокументированием глазного дна на мидриатической фундус-камере KOWA RC-XV3 (Япония).
Выборка больных с глаукомой включала 128 человек (234 глаза), 73 (57%) мужчины, 55 (43%) женщин в возрасте от 40 до 70 лет, средний возраст составил 59,0±6,8 лет.
Оценка изображения глазного дна в области ДЗН производилась на персональном компьютере с помощью «Программы оценки цветности и морфометрических показателей диска зрительного нерва» (заявка на государственную регистрации программы для ЭВМ №2014Э09702) с оценкой размеров ДЗН вации и нейроретинального ободка (НРО) и количественным определением цветности ДЗН.
Оценку цветности по системе Red-Green-Blue (RGB) и морфометрических показателей ДЗН осуществляют следующим образом. Производится съемка глазного дна пациента с помощью фундус-камеры, оснащенной фотоаппаратом. Взгляд пациента фиксируется на внешнем фиксационном устройстве, позиция которого контролируется для получения четкого изображения глазного дна в области ДЗН. Съемка производится под увеличением 2,7 (угол 35°). Оценка изображения производится на персо-
нальном компьютере с помощью разработанной нами программы.
Первоначально вручную из файла с изображением глазного дна пациента выделяется зона интереса ДЗН (файл 1), в последующем из него (также вручную) выделяется следующая зона интереса - экскавация ДЗН (файл 2). Третья зона (область НРО) формируется за счет удаления зоны экскавации из зоны ДЗН. Каждый из трех файлов оценивается отдельно. Одновременно программа оценивает до 7 файлов, что удобно при обследовании пациента в динамике.
Программа считывает ширину и высоту рисунка, далее последовательно проходит по всем пикселям рисунка, суммируя в отдельных переменных все значения R, G и B каждого из пикселей. Если пиксель белого цвета, то значения цвета R, G, B не добавляются к суммам Sum(R), Sum(G), Sum(B). После этого мы получаем суммарные значения для каждого цвета Sum(R), Sum(G), Sum(B), и, разделив суммы составных цветов на общее количество пикселей, получаем значение среднего цвета: Avg(R)=Sum(R)/N, Avg(G)=Sum(G)/N. Avg(B)= Sum(B)/N. Затем программа вычисляет площадь, высоту и ширину экскавации в пикселях в графическом файле, запечатленного на рисунке (при этом все остальное пространство рисунка должно быть заполнено белым цветом). Площадь будет вычисляться именно по небелой зоне.
Третьим этапом вычисляется площадь и толщины НРО по восьми направлениям (верхний, нижний, носовой, височный, верх-не-носовой, верхне-височный, нижне-носовой, нижне-височный сегменты). Вычисления так же основаны на анализе небелого пространства рисунка.
Всем пациентам с ПОУГ выполнялось стандартное офтальмологическое обследование, которое включало в себя визометрию, кинетическую квантитативную периметрию, статическую компьютерную периметрию (СКП), биомикроскопию, обратную офтальмоскопию, офтальмо-тонометрию и тонографию, гониоскопию, определение порога электрической чувствительности и лабильности зрительного нерва. Кинетическую квантитативную периметрию выполняли на шаровом проекционном периметре Karl Zeiss Jena (Германия), СКП - на автоматизированном анализаторе поля зрения Humphrey-620 (США) с использованием программы порого-
вого тестирования светочувствительности сетчатки в пределах 30 градусов от точки фиксации (центр 30-2) и определением порога светочувствительности фовеолярной области. Тономет-рические и тонографические исследования выполняли с помощью тонометров Маклакова. Определение порога электрической чувствительности (ПЭЧ) и лабильности зрительного нерва производилось с помощью электростимулятора офтальмологического микропроцессорного «ЭСОМ» (МНПП «НЕЙРОН», Уфа, Россия).
Статистический анализ выполнен с использованием пакета прикладных программ 6,0. Количественные и порядковые данные каждой из групп обработаны методами описательной статистики и представлены в виде средней арифметической и её стандартной ошибки (М±т). Показатели в группах сравнивали с помощью и-критерия Манна-Уитни. О значимости соответствующих взаимосвязей судили по коэффициентам корреляции Спир-мена (Rs), различия считали достоверными при р<0,05, описаны только достоверные корреляции. Для осуществления корреляционного анализа показателей цветности и морфометричес-ких показателей диска зрительного нерва с клиническими и инструментальными параметрами, полученными при обследовании, была использована выборка больных с глаукомой.
Результаты и обсуждение
Данные количественной оценки цветности ДЗН в норме и у больных ПОУГ представлены в таблице 1.
Таким образом, при переходе первой стадии глаукомы во вторую происходит статистически значимое уменьшение показателя Avg(R), характеризующего красный компонент цвета ДЗН. Площадь ДЗН достоверно увеличивается по мере прогрессирования глаукоматозного процесса, что согласуется с данными литературы [6].
При выполнении корреляционного анализа получена отрицательная корреляционная связь показателей Avg(R) и Avg(G) с возрастом пациента (г = -0,15 и г = -0,11 соответственно) и положительная Avg(B) со стадией ПОУГ (г = 0,07).
Данные, полученные при оценке показателей экскавации ДЗН, представлены в таблице 2.
Таким образом, имеет место достоверное увеличение размеров и площади экскавации ДЗН у больных ПОУГ в сравнении со здоровы-
ми пациентами и по мере прогрессирования глаукомы, что может быть использовано при верификации диагноза начальной глаукомы и как критерий прогрессирования ПОУГ.
При корреляционном анализе показателей экскавации ДЗН получены следующие резуль-
Таблица 1. Показатели цветности ДЗН
таты. Отмечена положительная корреляционная связь площади экскавации ДЗН со стадией глаукомы и уровнем ВГД (rs=-0,50 и rs=-0,34 соответственно) и положительная связь отношения площади экскавации ДЗН к площади ДЗН с этими же показателями (rs = -0,49 и rs = -0,3118
по системе RGB и площадь ДЗН, M±m
Показатель Здоровые пациенты Больные ПОУГ
I стадия II стадия III стадия
n=107 глаз n=140 глаз n=645 глаз n=236 глаз
Avg(R) 134,7±3,1 137,8±3,0** 127,1±1,2** 130,9±2,2
Avg(G) 171,5±3,0 175,0±2,8 170,5±1,2 175,6±2,0
Avg(B) 222,8±2,62 223,8±2,0 225,6±0,7 225,6±1,3
Площадь ДЗН, пиксели 60049±1778* 63908+1811*' ** 77139+1380**' *** 85829+2175***
* - достоверное отличие между группами здоровых пациентов и больных с I стадией ПОУГ, р<0,05, критерий Манна-Уитни ** - достоверное отличие между группами больных с I и II стадиями ПОУГ, р<0,05, критерий Манна-Уитни *** - достоверное отличие между группами больных со II и III стадиями ПОУГ, р<0,05, критерий Манна-Уитни
Таблица 2. Морфометрические показатели экскавации ДЗН, М±т
Показатель Здоровые пациенты Больные ПОУГ
I стадия II стадия III стадия
n=107 глаз n=140 глаз n=645 глаз n=236 глаз
Площадь экскавации ДЗН, пиксели 11019±425* 16314+684*'** 28100+846**'*** 41948+2048***
Высота экскавации ДЗН, пиксели 101,7±3,7* 119,5+3,4*'** 150 9+2 2**' *** 175,6+4,6***
Ширина экскавации ДЗН, пиксели 103,8±3,9* 129,8+3,3*'** 162,4+2,2**'*** 188,9+4,4***
Отношение площади экскавации ДЗН к площади ДЗН 0,19±0,01* 0,25+0,01*'** 0,35+0,01**'*** 0,46+0,01***
* - отличие между группами здоровых пациентов и больных с I стадией ПОУГ, р<0,05, критерий Манна-Уитни ** - отличие между группами больных с I стадией и больных со II стадией ПОУГ, р<0,05, критерий Манна-Уитни ***- отличие между группами больных со II стадией и больных с III стадией ПОУГ, р<0,05, критерий Манна-Уитни
Таблица 3. Морфометрические показатели состояния нейроретинального ободка, М±т
Показатель Здоровые пациенты Больные ПОУГ
I стадия II стадия III стадия
n=107 глаз n=140 глаз n=645 глаз n=236 глаз
Площадь НРО, пиксели 49029±1683 47593±1432 4903940±78 9 43880±1135***
Толщина НРО в верхнем сегменте, пиксели 86,64±3,2* 76,87±2,82,7** 80,56±1,4 78,77±2,3
Толщина НРО в нижнем сегменте, пиксели 85,83±3,1 84,37±2,4 80,93±1,5 79,90±2,4
Толщина НРО в височном сегменте, пиксели 75,26±3,3 78,01±2,9 79,70±1,3 72,26±2,3***
Толщина НРО в носовом сегменте, пиксели 97,23±2,9* 86,02±2,3** 86,82±1,3 77,37±2,3***
Толщина НРО в верхне-височном сегменте, пиксели 82,71±3,4 78,38±2,9 83,11±1,4 78,11±2,4
Толщина НРО в верхне-носовом сегменте, пиксели 96,63±3,3* 84,35±2,8** 85,35±1,4 79,60±2,3***
Толщина НРО в нижне-височном сегменте, пиксели 78,93±3,2 83,52±2,7 82,42±1,4 77,12±2,4***
Толщина НРО в нижне-носовом сегменте, пиксели 95,68±2,9* 91,18±2,7 85,12±1,4 80,38±2,4***
*- отличие между группами здоровых пациентов и больных с ПОУГ, р<0,05, критерий Манна-Уитни
** - отличие между группами здоровых пациентов и больных с I стадией ПОУГ, р<0,05, критерий Манна-Уитни
***- отличие между группами больных со II стадией и больных с III стадией ПОУГ, р<0,05, критерий Манна-Уитни
соответственно), что соответствует данным литературы [6].
Кроме этого, происходит увеличение ширины экскавации ДЗН по мере увеличения стадии глаукомы и уровня ВГД (га—0,41 и гз=-0,32 соответственно), а также увеличение высоты экскавации в зависимости от этих же показателей (гз=-0,36 и гз=-0,28 соответственно)
Данные, характеризующие состояние НРО представлены в таблице 3.
Отмечается достоверное снижение площади НРО при переходе II стадии ПОУГ в III стадию, достоверных различий при переходе в другие стадии и со здоровыми пациентами не получено. Аналогичные изменения происходят с показателями толщины НРО в некоторых сегментах. Кроме этого, в ряде сегментов происходит достоверное снижение толщины НРО у больных с глаукомой по сравнению со здоровыми пациентами (таблица 3). Также имеет место достоверное снижение толщины НРО в верхнем, верхне-носовом и носовом сегментах у больных с I стадией глаукомы в сравнении со здоровыми пациентами, что согласуется с развитием скотом в зоне Бьерума в начале глауко-матозного процесса.
При корреляционном анализе получены следующие результаты: положительная корреляция толщины НРО в большинстве (7 из 8) сегментов с возрастом пациента (гв составил от 0,11 до 0,23 для всех коэффициентов корреляции). Толщина НРО в нижнем, носовом, нижне-носовом и верхне-носовом сегментах уменьшается по мере увеличения стадии глаукоматозного процесса (г = -0,06; г = -0,16; г = -0,11 и г = -0,13 соответственно). Та же самая зависимость наблюдается между толщиной НРО в носовом, нижне-носовом и верхне-носовом сегментах и уровнем ВГД (гв = -0,14; г = -0,08 и г = -0,09 соответственно).
Корреляционный анализ показателей цветности и морфометрических показателей ДЗН с данными офтальмологического статуса пациента был выполнен на когорте больных с ПОУГ при первичном их обращении. Были обнаружены следующие зависимости.
Площадь, высота и ширина экскавации ДЗН имеют отрицательную корреляционную связь с остротой зрения с максимально переносимой коррекцией (гв = -0,19; гв = -0,16 и гз = -0,20 соответственно). Также выявлена отрицательная корреляция этих показателей состояния экскавации ДЗН и результатов статической компьютерной периметрии - светочувствительностью сетчатки в области фовеа (гв = -0,25; гз = -0,23 и гв = -0,15 соответственно) и суммарной светочувствительностью сетчатки (гв = -0,33; г = -0,22 и гв = -0,22 соответственно).
Аналогичные зависимости обнаружены между полученными характеристиками экскавации и состоянием периферических границ поля зрения. Получена сильная отрицательная корреляционная зависимость между характеристиками экскавации ДЗН и суммарным полем зрения по 8 меридианам (гв = -0,41; гв = -0,29 и гз = -0,24 соответственно) и положительная - между характеристиками экскавации ДЗН и максимальным сужением поля зрения (г = 0,39; г = 0,27 и г = 0,22 соответственно), причем величины коэффициента корреляции были одинаковыми при исследовании границ поля зрения объектами диаметром 1 и 5 мм. Площадь и высота экскавации ДЗН имели положительную, а площадь НРО - отрицательную корреляцию с ПЭЧ зрительного нерва (гв = 0,17; гв = 0,21 и гз = -0,07 соответственно), что отражает изменения при про-грессировании глаукомы.
Заключение
Предложенный способ оценки цветности и морфометрических показателей диска зрительного нерва адекватно отражает состояние и динамические изменения диска зрительного нерва при первичной открытоугольной глаукоме и может быть использован при динамическом наблюдении больных как средство объективной оценки размеров экскавации и нейроретинального ободка диска зрительного нерва, а также для контроля степени деколорации диска зрительного нерва.
30.09.2014
Список литературы:
1. Либман, Е.С. Современные позиции клинико-социальной офтальмологии / Е.С. Либман // Вестник офтальмологии, 2004. - 1(120). - С. 10-12.
2. Либман, Е.С. Слепота и инвалидность вследствие патологии органа зрения в России / Е.С. Либман, Е.В. Шахова // Вестник офтальмологии - 2006. - 1(122). - С. 35-37.
3. Quigley, H.A. Number of people with glaucoma worldwide / H.A. Quigley. - Br. J. Ophthalmol. - 1996. - 5. - P. 389-393.
4. Компьютерная диагностика заболеваний зрительного нерва / С.Н. Федоров [и др.] // 7-й съезд офтальмологов России: Тез. докл. - М., 2000. - С. 186-187.
5. Сравнительный анализ морфометрических показателей диска зрительного нерва у пациентов с первичной открытоуголь-ной глаукомой по данным оптической когерентной томографии и ретинальной томографии / Л.А. Голубина [и др.] // Вестник офтальмологии. - 2012. - Т. 128. - № 4. - С. 32-34.
6. Курышева, Н.И. Глаукомная оптическая нейропатия / Н.И. Курышева. - М.: МЕДпресс-информ, 2006.
Сведения об авторах:
Бердникова Екатерина Викторовна, ассистент кафедры глазных болезней Южно-Уральского государственного медицинского университета Министерства здравоохранения Российской Федерации, е-шаИ: [email protected]
Солянникова Ольга Владимировна, доцент кафедры глазных болезней Южно-Уральского государственного медицинского университета Минздрава России, кандидат медицинских наук, е-шаП: [email protected]
Экгардт Валерий Федорович, профессор кафедры офтальмологии факультета дополнительного профессионального образования Южно-Уральского государственного медицинского университета Минздрава России, доктор медицинских наук, е-mail: [email protected]
Тур Елена Владимировна, ассистент кафедры глазных болезней Южно-Уральского государственного медицинского университета Минздрава России, кандидат медицинских наук, е-mail: [email protected]
