Experience of colour computerized campimetry use
in the diagnosis and determination of treatment efficiency in optic nerve and retina pathology
Method of colour computerized campimetry makes possible sensitivity of retina and optic nerve to colour and achromatic stimuli to determine, as well as the time, needed for patient to perceive and answer for stimulus in visual field. Method is effective not only on clinic stage but also in preclinic pathology and allow to estimate treatment modalities efficiency while using data of brightness sensitivity thresholds and time of sensorimotor reaction changes.
Theoretical fundamentals of colour perception and and time of sensorimotor reaction for stimulus in visual field were put into basis of computer programme «OCULAR» created for investigation of light and colour sensitivity of visual analyser in health and different eye diseases. Estimation of brightness sensitivity thresholds and time of sensorimotor reaction changes and their localisation in visual field and time of especially in comparison gives an essential information about the level of visual analyser’s pathology.
The possibility of use and method’s informativity is illustrated in clinical cases (glaucoma, myopia, macular degeneration, etc.)

Современному состоянию офтальмологии и практическим задачам, которые ставятся клиницистами в текущей работе, должны соответствовать адекватные методы исследования. Компьютеризация медицины помогает найти эффективное решение этой проблемы и оценить состояние функций такого сложного органа, как человеческий глаз. В настоящее время на отечественном рынке представлено более десяти моделей компьютерных периметров различных зарубежных фирм.
Из–за высокой стоимости приобрести современный зарубежный компьютерный периметр достаточно сложно, а отечественные приборы подобного класса пока на рынке отсутствуют. На помощь приходят сравнительно недорогие персональные компьютеры и компьютерные программы, которые отвечают требованиям современной офтальмологической науки и практики и доступны большинству лечебных учреждений.
Методика кампиметрии (исследование поля зрения на плоском экране) известна с середины ХIХ века с работ Graefe (1856) и Bjerrum (1889), показавших возможности ее применения при диагностике различных глазных заболеваний. В отечественной офтальмологии для решения научных и практических задач разработана и используется цветовая компьютерная кампиметрия (А.М. Шамшинова с соавт., 1985–1997 гг.). Метод цветовой кампиметрии разработан МНИИ глазных болезней им. Гельмгольца совместно с научно–исследовательским предприятием “Боян” на основе компьютерного программного комплекса “Окуляр”.
Почему выбран этот метод?
1. По мнению исследователей, поля зрения при большинстве заболеваний сетчатки и зрительного нерва первые дефекты появляются в центральном поле зрения (в пределах 30° от точки фиксации). В то же время информацию центрального поля зрения анализируют нейроны преобладающей части (83%) зрительной коры.
2. Цветовая чувствительность зрительного анализатора является более дифференцированной и совершенной зрительной функцией по сравнению с другими и начинает страдать на самом раннем (доклиническом) этапе развития заболевания.
3. Помимо чувствительности к цветовым и ахроматическим раздражителям, методика включает определение времени, необходимого пациенту для восприятия и ответа на раздражитель в поле зрения, так называемое время зрительно–моторной реакции. Это один из психофизиологических показателей, который также изменяется на ранних стадиях заболеваний сетчатки и зрительного нерва.
4. Исследование поля зрения с помощью персонального компьютера позволяет комплексно решить медицинские проблемы с учетом финансовых реалий нынешнего времени.
Теоретические основы метода
Человеческий глаз воспринимает электромагнитные волны в диапазоне от 400 до 700 нм – видимый белый свет. Он состоит из сочетания световых лучей с различной длиной волны (рис.1.). Когда свет падает на некоторый объект, то часть его поглощается с выделением энергии, а часть отражается; вещество, с помощью которого происходит этот процесс, называется пигментом. При поглощении светового фотона зрительный пигмент меняет свою молекулярную формулу и при этом высвобождает энергию, запуская цепь химических реакций, которые приводят к появлению электрического сигнала, выделению медиатора в синапсе и, в конечном этапе, – зрительного ощущения. Затем включается сложный химический механизм и восстанавливает первоначальную конфигурацию зрительного пигмента.
Сетчатка человеческого глаза содержит четыре типа рецепторов: палочки и три вида колбочек. Каждый тип рецептора содержит свой особый пигмент. Палочки отвечают за способность глаза видеть при слабом свете, в сумерках. Палочковый пигмент – родопсин обладает наибольшей чувствительностью к восприятию света в зеленой части спектра (~ 510 нм) и отражает синие и красные лучи, поэтому он выглядит пурпурным (“зрительный пурпур”). Утверждение, что палочки не участвуют в цветовом зрении, справедливо лишь для фовеолярной области, где они отсутствуют. Установлено, что цветокодирующие нейроны ЦНС получают импульсы и от палочек. Палочки участвуют в цветовом зрении при мезопических условиях и ответственны за восприятие цветового контраста.
Пигменты трех типов колбочек имеют пики поглощения световых лучей в области 430, 530 и 650 нм, и их называют соответственно “синими” или “коротковолновыми”, “зелеными” или “средневолновыми” и “ красными” или “длинноволновыми”.
Солнечный свет, имеющий широкий спектр волн, будет стимулировать колбочки всех трех типов – ощущение будет лишено цвета, т. е. “белым”. Восприятие цветов является результатом неодинакового раздражения колбочек разного типа (согласно трехкомпонентной теории Юнга–Гельмгольца). Всякий цвет можно получить путем смешения трех цветных компонентов в надлежащих пропорциях при условии, что длины их волн достаточно отличаются друг от друга.
Существуют ряд понятий и обозначений, используемых при характеристике цветового зрения.
Основные цвета – три цвета, отстоящие далеко друг от друга по длине волны.
Дополнительные цвета – если длина волны и интенсивность световых лучей подобраны так, что при смешении они дают ощущение “белого” цвета (рис. 2).
Цветовой тон определяется длиной волны излучения.
При разложении белого цвета на спектр составляющих его цветов выделяют: фиолетовый (430 нм), синий (460 нм), голубой (500 нм), зеленый (520 нм), желтый (575 нм), оранжевый (600 нм), красный (650 нм), пурпурный (более 650 нм).
Насыщенность – это интенсивность цветового тона, слабая или сильная окрашенность предмета. Цветовой тон определенной спектральной волны теряет насыщенность при разбавлении его белым цветом или другими составляющими.
Яркость (светлота) – интенсивность световой волны, излучаемой единицей поверхности; величина, характеризующая различия между световыми ощущениями от двух смежных поверхностей. В фотопических условиях на яркость (светлоту) большое влияние оказывает яркость фона. С усилением яркости фона цветовой стимул становится темнее. Наоборот, в мезопических условиях (сумерках) с понижением общей освещенности сине–зеленые цвета становятся светлее, а оранжево–красные – темнее (феномен Пуркинье).
В зрительной системе существуют специальные компенсаторные механизмы, благодаря которым наши цветовые ощущения остаются неизменными при перемене освещения (трансформация цветов).
Постоянство цветовосприятия определяется способностью зрительной системы правильно узнавать окраску предметов в разнообразных условиях освещения.
Теория Юнга–Гельмгольца – трехкомпонентного зрения – не может объяснить все феномены цветоощущения, такие как цветовой контраст, цветовая память, цветовые последовательные образы и др.
Эвальд Геринг в конце ХIХ века предложил свою теорию цветоощущения, явившуюся дополнением к существовавшим ранее теориям. В глазу и в мозге существуют три так называемых оппонентных процесса цветоощущения для восприятия: красного и зеленого цветов; желтого и синего цветов; белого и черного.
Пары красный–зеленый и желтый–синий взаимно антагонистичны, смешиваясь, они дают ощущение белого цвета. Восприятие этих основных цветов происходит в конкретном участке поля зрения и не связано с окружающим фоном.
Помимо цветов радуги существуют еще три цвета. Первый – пурпурный – смесь длинноволновых и коротковолновых лучей (например, смесь красного и синего цветов). Второй вид цвета получается при добавлении белого к любому цвету спектра или к пурпурному цвету, т.е. уменьшается насыщенность цвета. Третий – коричневый – это смесь черного цвета с оранжевым или желтым. Коричневый цвет получается, если желтое или оранжевое световое пятно будет окружено более ярким светом (фоном). Черный или серый цвет появляется тогда, когда от объекта приходит меньше света, чем от окружающих областей. Белый цвет получается, если фон темнее и отсутствует цвет.
Описанные цветопространственные взаимодействия не могут происходить в самой сетчатке.
Цветовоспринимающие нейроны, возбуждающиеся (гиперполяризующиеся) от раздражения одним цветом (например, красным) и деполяризующиеся оппонентным цветовым раздражителем (зеленым), обнаружены в сетчатке, наружном коленчатом теле и коре мозга. Структура оппонентных клеток (красно–зеленых и сине–желтых) и клеток, возбуждающихся при стимуляции светом, независимо от его спектрального состава, усложняется от сетчатки до коры мозга, так же, как их реакции на раздражители. Более высокие уровни зрительной системы (подкорковые зрительные центры и зрительная кора) отвечают за “цвет” в широком смысле слова, включая оттенки черного, белого и серого. Они также ответственны за цветовой и яркостный контраст, за постоянство цветового восприятия в разнообразных условиях освещения (константность цвета).
Одним из психофизических методов, используемых в современной офтальмологии, является измерение времени реакции (ВР).
При воздействии света на глаз возникает зрительное ощущение, сущностью которого является возникновение определенных физико–химических процессов в сетчатке и зрительном нерве, приводящих к возникновению возбуждения соответствующих центров головного мозга. Для прохождения пути: сетчатка – зрительный нерв – головной мозг – ответ пациента должно пройти время, названное временем зрительно–моторной или сенсомоторной реакции (СМР). При этом исследовании пациент в ответ на заранее известный, но внезапно появляющийся сигнал, выполняет то или иное действие – нажимает кнопку, перемещает рычаг и т.п.
Известно, что время реакции зависит не от абсолютных характеристик раздражителя (интенсивность, размер), а от их отношения к окружающему фону. Так, с увеличением контрастности раздражителя по отношению к фону время реакции сокращается.
Длительность действия раздражителя оказывает влияние на время реакции – при удлинении времени действия раздражителя латентный период реакции укорачивается.
Время реакции также зависит от местоположения раздражителя в поле зрения. Причем различными исследователями выводится зависимость изменения времени реакции от изменения остроты зрения (по мере удаления от fovea) и от световой чувствительности сетчатки, которая в свою очередь зависит от количества палочек в данной области, как наиболее чувствительных световоспринимающих элементов в темноте.
Определенное влияние на ВР оказывает функциональное состояние зрительного анализатора. К примеру, после продолжительной темновой адаптации повышается чувствительность периферических отделов поля зрения, что проявляется в укорочении латентного периода СМР.
Латентный период короче при бинокулярном восприятии раздражителя, чем при монокулярном. Время СМР, выполняемое ведущей рукой, короче, чем не ведущей. В процессе упражнений и тренировки время СМР сокращается и стабилизируется. Установлено также, что на время реакции влияет утомление, информированность пациента о месте предъявления стимула, функциональное состояние человека, его возраст.
В 50-е годы при изучении патогенеза неврита зрительного нерва было обнаружено, что ухудшение зрительных функций – не единственное проявление неврита. Он также сопровождается увеличением латентности вызванных потенциалов зрительной коры и двумя менее специфичными симптомами: резким ухудшением видимости таблиц для исследования остроты зрения при понижении их освещенности (“скрытая потеря остроты зрения” – повышение порога контрастной чувствительности) и видение цветных предметов окрашенными более блекло (десатурация – снижение насыщенности цветовосприятия).
В дальнейшем было обнаружено, что увеличение латентности восприятия не сопровождает ухудшение зрительных функций, а предшествует ему, являясь отдельной субклинической стадией патологии (Г.И. Немцеев, 1967).
В 1972 г. в Англии эти данные были подтверждены на основании записи вызванных потенциалов зрительной коры. Однако, поскольку вызванные потенциалы зрительной коры отражают состояние только центральной области поля зрения до 15°, то есть макулы и парамакулы, их применение в ранней и дифференциальной диагностике заболеваний ЗН имеет значительные ограничения, как из–за топики дефектов, так и из–за дороговизны оборудования.
Таким образом, имеется сложная многофакторная зависимость между физиологическими реакциями пациента и условиями проведения исследования.
Приведенные выше теоретические основы цветоощущения и временной реакции на раздражитель в поле зрения легли в основу создания компьютерных программ для исследования световой и цветовой чувствительности зрительного анализатора в норме и при различных заболеваниях.
Применение цветовой компьютерной кампиметрии
У нас была возможность ознакомиться с работой программы цветовой компьютерной кампиметрии “Окуляр”.
Данная программа применяется:
• для выявления органических дефектов в заднем полюсе глаза; при этом возможно использование как красного (к которому более чувствительна колбочковая система), так и зеленого стимулов (на него в равной степени реагируют колбочковая и палочковая системы)
• для выявления начальных патологических изменений в третьем нейроне сетчатки, зрительном нерве; рекомендуется исследование как времени сенсомоторной реакции, так и порога яркостной чувствительности на зеленый стимул на черном фоне, а также синего стимула на желтом фоне.
Оценка наличия и распределения в поле зрения изменений СМР в сопоставлении с наличием дефектов яркостной чувствительности (скотом) дает полезную информацию о поражении сетчатки, зрительного нерва и проводящих путей зрительного анализатора, так как на увеличении времени реакции существенно сказывается лишь патология, затрагивающая длинный аксон ганглиозных клеток (зрительные волокна).
При исследовании порога световой и цветовой чувствительности, а также времени сенсомоторной реакции на стимулы различного спектрального состава, предъявляемые в каждой точке поля зрения (30–40 градусов), у здоровых людей выявлена максимальная чувствительность в центральной части поля зрения на красный и зеленый стимул.
В данной статье мы рассмотрим на клинических примерах возможность применения и информативность следующих методов: определение порога яркостной чувствительности в мезопических условиях красным и зеленым стимулами, а также определение времени сенсомоторной реакции на зеленый стимул. Цветовая компьютерная кампиметрия проводилась больным после традиционного офтальмологического обследования для уточнения диагноза, характера и локализации поражения зрительной системы.
Диагностика начальных патологических
состояний сетчатки и зрительного нерва
Пример 1. Больной Д., 73 лет. OD o/y Ia–b глаукома, OS o/y II b глаукома (рис. 3.1.–3.4.).
На рис. 3.1., 3.3. представлено состояние центрального поля зрения при исследовании красным стандартным стимулом (1 мм2) на сером фоне (мезопические условия). Шкала, отражающая изменения чувствительности в поле зрения, представлена справа от диаграммы поля зрения. Нормальная чувствительность сетчатки представлена красным цветом, остальные цвета шкалы отражают различные уровни снижения светочувствительности. Самые выраженные дефекты обозначаются синим и фиолетовым цветом. На данных диаграммах четко видна разница между распределением светочувствительности центрального поля зрения при начальной (OD) и развитой глаукоме (OS).
Обозначение глаза всегда имеется на диаграмме в левом верхнем углу, височная часть для правого глаза находится на диаграмме справа, а для левого – слева.
Пример 2. Больной З., 70 лет. Ds: OD o/y IIa–b глаукома (рис. 4.1, 4.2.).
На рис. 4.1. и 4.2. представлены результаты исследований одного и того же глаза, проводившиеся зеленым объектом в мезопических условиях. Зеленый цвет активирует как палочки, так и колбочки. На рис. 4.1. исследовался порог яркостной чувствительности, по сути, это исследование – аналог ахроматической пороговой периметрии.
На рис. 4.2. показаны данные исследования времени сенсомоторной реакции (СМР). Определение времени СМР позволяет выявить ранние изменения зрительного анализатора, предшествующие появлению скотом в поле зрения. При сравнении рисунков 4.1. и 4.2. видно более значительное изменение времени сенсомоторной реакции, чем порога яркостной чувствительности.
Пример 3. Больная В. 70 лет, Ds: Ишемический инсульт (рис. 5).
Контроль динамики зрительных функций в ходе лечения
Пример 4. Больной Д., 37 лет. Ds: OD центральная серозная хориопатия (рис. 6).
Как видно из выше приведенных примеров, цветовая компьютерная кампиметрия может быть рекомендована при заболеваниях сетчатки и зрительного нерва различной этиологии, когда необходимо получить представление о распределении снижения световой и цветовой чувствительности глаза и для топической диагностики патологического процесса. Методика легко осваивается врачом и пациентом, существенно повышает точность диагноза и позволяет количественно оценить эффективность лечения.

Литература
1. Ендриховский С. Н. Время сенсомоторной реакции в исследовании зрительных функций. Клиническая физиология зрения. Сборник научных трудов МНИИ им. Гельмгольца. – М., 1993. – с. 261– 276.
2. Немцеев Г.И. Автоматическая сканирующая хронопериметрия – первый опыт применения в дифференциальной диагностике патологии зрительного нерва. Республиканский сборник научных трудов. Патология глазного дна и зрительного нерва. – Москва. 1991. – с. 212 – 217.
3. Немцеев Г. И. Актуальные вопросы современной клинической периметрии. Клиническая физиология зрения. Сборник научных трудов МНИИ им. Гельмгольца. – М., 1993. – с. 277 – 295.
4. Нестерюк Л. И. Цветовая кампиметрия: новые методы ранней диагностики глаукомы.// Материалы 6–й научно–практической конференции офтальмологов Республики Беларусь, – Минск – 1996., – с.62 – 63.
5. Хьюбел Д. Глаз, мозг, зрение. – М., – Мир, 1990. – 239 с.
6. Шамшинова А. М., Волков В. В. Функциональные методы исследования в офтальмологии. – М., – Медицина, 1998 г. – 416 c.
7. Шамшинова А. М., Нестерюк Л. И., Ендриховский С. Н. и др. Цветовая кампиметрия в диагностике заболеваний сетчатки и зрительного нерва.// Вестн. офтальмол. – 1995.– № 2.– с. 24 – 28.