Пупиллометрия что это такое
ПУПИЛЛОМЕТРИЯ
ПУПИЛЛОМЕТРИЯ (лат. pupilla зрачок + греч, metreö мерить, измерять) — измерение диаметра зрачка с помощью пупиллометра.
П. применяют при заболеваниях органа зрения и ц. н. с. с целью уточнения локализации патол, процесса, развивающегося в периферических, промежуточных или центральных звеньях иннервации гладких мышц радужки (сфинктера и дилататора зрачка), от взаимодействия которых зависит величина зрачка. П. показана также при проведении фармакол. проб (закапывание в конъюнктивальный мешок р-ров кокаина, адреналина, атропина), т. к. позволяет выяснить состояние симпатической и парасимпатической иннервации мышц радужки.
Для более точной диагностики и научных исследований применяют метод графической динамической регистрации величины зрачка — пупиллографию (см.).
В клин, практике П. чаще осуществляют с помощью пупиллометра Гааба — линейки с изображенными на ней черными кружочками диаметром от 1.5 мм до 8 мм, диаметр каждого из них отличается от предыдущего на 0,5 мм (рис.). П. производят в светлой комнате при рассеянном освещении, исследуемый смотрит вдаль поверх головы исследующего. Линейку приставляют к виску исследуемого и, сравнивая размер зрачка с размерами кружков на линейке, определяют диаметр зрачка. Затем исследуют другой глаз для сравнения диаметра зрачков обоих глаз и выявления анизокории (см.). Точность измерения пупиллометром Гааба составляет 0,5 мм.
При оценке результатов П. необходимо учитывать значительные физиол. колебания ширины зрачков в зависимости от освещенности, направления взгляда (напряжения аккомодации и конвергенции), возраста, общего состояния пациента, функции эндокринной системы и др. В условиях дневного рассеянного освещения патологическим считают стойкое уменьшение диаметра зрачка менее 3 мм и увеличение его более 5 мм.
За рубежом используют и другие виды П.: лазерпупиллометрию, аппликационную и телевизионную П.
Библиография: Вопросы нейроофтальмологии, под ред. И. И. Меркулова, т. 7, с. 5, Харьков, 1961, библиогр.; Смирнов В. А. Зрачки в норме и патологии, М., 1953, библиогр.; Crain В. J. Future applications of pupillometry, J. Amer, optom. Ass., v. 51, p. 203, 1980; H a-a b O. Atlas und Grundriss der Ophthalmoskopie und ophthalmoscopischen Diagnostik, München, 1900; Roth N. Optometrie implications of pupillometry, J. Amer, optom. Ass., v. 50, p. 727, 1979; Sala-d i n J. J. Television pupillometry via digital time processing, Invest. Ophthalm. Vis. Sei., v. 17, p. 702, 1978.
Пупиллометрия что это такое
ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России
ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России
ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России
ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России
ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России
ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России
Пупиллометрия как метод мониторинга фотореакции в нейрореанимации
Журнал: Журнал «Вопросы нейрохирургии» имени Н.Н. Бурденко. 2021;85(3): 117-123
Ошоров А.В., Александрова Е.В., Мурадян К.Р., Сосновская О.Ю., Соколова Е.Ю., Савин И.А. Пупиллометрия как метод мониторинга фотореакции в нейрореанимации. Журнал «Вопросы нейрохирургии» имени Н.Н. Бурденко. 2021;85(3):117-123.
Oshorov AV, Aleksandrova EV, Muradyan KR, Sosnovskaya OYu, Sokolova EYu, Savin IA. Pupillometry as a method for monitoring of pupillary light reflex in ICU patients. Zhurnal Voprosy Neirokhirurgii Imeni N.N. Burdenko. 2021;85(3):117-123.
https://doi.org/10.17116/neiro202185031117
ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России
Представленный обзор литературы знакомит читателя с современным методом мониторинга диаметра и реактивности зрачка у пациентов с поврежденным мозгом и дает полное представление о диагностических и прогностических возможностях автоматизированной инфракрасной пупиллометрии, которая должна занять достойное место в комплексной оценке функционального состояния мозга у больных, нуждающихся в нейрореанимационной помощи. По мнению авторов, внедрение пупиллометрии в клиническую практику нейрореанимации улучшит прогнозирование исходов при остром церебральном повреждении разной этиологии, а также повысит качество неврологического мониторинга у пациентов с отеком мозга и внутричерепной гипертензией.
ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России
ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России
ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России
ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России
ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России
ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России
Правила измерения межзрачкового расстояния
Как ни странно, данная тема является самой наболевшей темой, касающейся работы специалистов в области медицинской оптики и оптометрии
Начало обсуждения можно найти по этой ссылке.
Измерение межзрачкового расстояния с помощью пупиллометра
Ранее нами были рассмотрены правила измерения межзрачкового расстояния (PD) линейкой при зрении вдаль и вблизи, а сегодня поговорим об особенностях измерения PD с помощью пупиллометра. Пупиллометр – это компактный ручной прибор, предназначенный для быстрого и точного измерения межзрачкового расстояния, как монокулярного, так и бинокулярного, при взгляде на предметы, находящиеся на различном расстоянии – от бесконечности до 30 см. Оптический рынок предлагает различные модели пупиллометров, которые условно можно разделить на две группы: рефлективные и нерефлективные. При использовании рефлективного пупиллометра вертикальную риску прибора совмещают с роговичным рефлексом глаз, а в случае нерефлективного пупиллометра – с центром зрачка (рис. 1).
Рис. 1. Совмещение вертикальной риски пупиллометра:
а – со световым рефлексом на роговице (рефлективный пупиллометр); б – с центром зрачка (нерефлективный пупиллометр)
Рефлективный пупиллометр
Рассмотрим измерение PD с помощью данного прибора на примере рефлективного пупиллометра, поскольку порядок работы с рефлективным и нерефлективным пупиллометром аналогичен. Различие заключается лишь в том, с чем совмещают вертикальную риску прибора: с центром зрачка или со световым рефлексом на роговице.
Принцип действия рефлективного пупиллометра основан на корнеальном рефлексе, то есть на отражении световой марки от роговицы. Внутри корпуса данного вида пупиллометра имеется источник света в виде мишени, в центр которой должен смотреть пациент. Специалист при этом видит на роговице пациента отражение света в виде световой точки – корнеального рефлекса (рис. 2). Передвигая специальные клавиши (ползуны) на корпусе пупиллометра, специалист совмещает вертикальные риски прибора с корнеальным рефлексом глаз пациента. Результаты измерений PD отображаются на цифровом табло (рис. 3). Значения PD, полученные с помощью пупиллометра, точнее таковых при измерении линейкой, поскольку величина погрешности пупиллометра составляет не более ±0,5 мм, а линейки – ±1,0 мм.
Рис. 2. Глаза пациента, наблюдаемые специалистом через окуляр рефлективного пупиллометра
Рис. 3. Процедура измерения межзрачкового расстояния с помощью пупиллометра
Так как же поступить специалисту, если пупиллометр и линейка дают разные результаты? Какие значения вносить в очковый рецепт? С этим вопросом я обращалась ко многим моим зарубежным коллегам. Их мнение таково: с точки зрения оптики глаза предпочтительнее учитывать оптический центр роговицы, как самой сильной преломляющей линзы глаза, то есть данные, получаемые с помощью рефлективного пупиллометра. Если же его в салоне оптики нет, тогда PD измеряют линейкой. В этом случае рекомендуется проводить измерения несколько раз, выводя из полученных данных среднее арифметическое значение PD. При этом все опрошенные мной специалисты были едины в одном: проверять результаты пупиллометра линейкой неправильно!
В частности, французские коллеги приводят такое теоретическое обоснование этого положения. Условно в глазном яблоке они выделяют следующие оси (рис. 4):
При взгляде вдаль двумя глазами все эти оси становятся параллельными, за исключением оптической оси (рис. 5).
Рис. 4. Расположение осей в схематическом глазу (правый глаз):
– оптическая ось; 
– визирная ось; 
– зрительная ось; 
– офтальмометрическая ось; 
– ось взгляда
Условные обозначения: S – центр роговицы; Р – центр зрачка; N, N’ – узловые точки глаза, C – центр кривизны передней поверхности роговицы; Q’ – центр вращения глаза; f’ – центральная ямка желтого пятна
Рис. 5. Расположение глазных осей правого (а) и левого (б) глаза при взгляде вдаль: – оптическая ось; – визирная ось; – зрительная ось; – офтальмометрическая ось; – ось взгляда
Условные обозначения см. на рис. 4
Теоретически нужно измерять расстояние между зрительными осями, так как они проходят через центральные ямки желтого пятна, но технически это сделать невозможно. Поэтому измеряют расстояние между визирными осями, то есть центрами зрачков, либо между офтальмометрическими осями, то есть центрами кривизны роговицы. В первом случае получают анатомическое расстояние, во втором – физическое. Анатомическое расстояние измеряют линейкой, а физическое – с помощью рефлективного пупиллометра. Обычно физическое расстояние меньше анатомического приблизительно на 0,25–0,50 мм монокулярно, то есть при измерении линейкой бинокулярное межзрачковое расстояние будет на 0,5–1,0 мм больше значения, полученного с помощью рефлективного пупиллометра.
Алгоритм работы с пупиллометром и противопоказания к его применению
Правила измерения PD с помощью пупиллометра следующие:
Рис. 6. Положение рукоятки установки рабочего расстояния во время измерения PD при зрении вдаль (а) и вблизи (б)
Рис. 7. Положение рукоятки окклюдера при исследовании:
а – правого глаза пациента (при этом левый глаз прикрыт); б – его левого глаза (при этом правый глаз прикрыт)
Пупиллометр не используется, если у пациентов:
Рекомендации относительно средств измерения PD
Некоторые специалисты, к сожалению, измеряют PD с помощью авторефрактометра. Этот метод непригоден для выписки рецепта, особенно при назначении очковых линз сложного дизайна, требующих точной центровки. Во-первых, авторефрактометр дает значение лишь бинокулярного PD, а для монтажа современных высокотехнологичных очковых линз необходимо указывать в очковом рецепте PD, измеренное монокулярно. Во-вторых, во время перемещения головки авторефрактометра от правого глаза к левому пациент может сдвинуть голову или повернуть шею, что приведет к искажению результатов измерения.
При покупке пупиллометра для салона оптики рекомендуется выбирать ту его модель, которая позволяет реально измерить PD при зрении на разных расстояниях. Дело в том, что с помощью некоторых моделей это можно сделать лишь для дали, а для ближних дистанций значение PD просто рассчитывается с помощью заложенного в пупиллометре алгоритма. Таким образом, прибор показывает PD, каким оно должно быть, а не какое на самом деле имеется у пациента.
Практика показывает, что хорошо оснащенный салон оптики является необходимым условием качественной работы специалиста и успешного подбора средств коррекции зрения. Пупиллометр, позволяющий точно и быстро проводить один из этапов обследования рефракционного пациента, должен стать неотъемлемой частью оборудования каждого оптического салона.
Автор: Г. С. Кригер, канд. мед. наук, врач-офтальмолог, преподаватель спецдисциплин Центра медицинской техники и оптики ГАПОУ КП № 11 (Москва)
Печатная версия перевода статьи опубликована в журнале «Современная оптометрия» [2020. № 2 (132)].
По вопросам приобретения журналов и оформления подписки обращайтесь в отдел продаж РА «Веко»:
ЦНС, наркотики и рок-н-ролл: история про прибор, который заставил нас пить, не спать и не моргать
Одно из самых забавных применений алгоритмов машинного зрения – это возможность определять скорость реакции нервной системы человека по реакции зрачка на свет.
Это может использоваться для оценки адекватности человека, его готовности к сложной, опасной и ответственной работе (пилот самолета, оператор АЭС, диспетчер метро и т.п.).
Раньше «пинг» делался простой реакцией зрачка на свет фонарика. Например, так делает фельдшер скорой. Но можно оценивать ещё и скорость реакции, что даёт куда больше информации. Мы нашли способ автоматизировать это, определяя зрачки на камере со съёмкой 40 fps. Вычислительная сложность невысокая, 3-5 тысяч сравнений на кадр — полный реалтайм:
Данные пупиллометрии здорового человека
По скорости реакции зрачка на свет (сужение и восстановление диаметра зрачка после вспышки) можно оценить скорость прохождения нервного импульса, а также скорость его последующей обработки в нервной системе.
То есть да, это – своеобразный пинг вашей ЦНС. Выглядит эта штука как 3D-очки.
Вот наш прототип. Обычно мы встраиваем его в диагностические терминалы (то есть из устройства торчат вот эти очки), но бывает – используем и отдельно. Можно сделать красивее, но смысла особого нет, это предсерийный образец:
Что это даёт?
Ещё конце XVII века врачи начали замечать, что пациенты в разных состояниях по-разному реагируют на свет. Спустя почти 300 лет исследования подхватил мэтр Экхард Хесс, который также сделал вывод, что на скорость реакции зрачка влияет усталость и виды мысленного напряжения перед оценкой. В целом – скорость расширения зрачка после вспышки света (адаптации к темноте) может служить мерилом степени возбуждения нервной системы. В 1982 году Хесс же доказал, что зрачки больше раскрываются, когда вы смотрите на предмет, который вам интересен. Показывал он испытуемым-мужчинам, конечно, фото девушек. Потом постепенно перешли к более тонким материям – любимой еде, кандидату от своей партии и так далее. Потом перешли к измерению ментальной нагрузки. Чем интенсивнее человек думает, тем медленнее расширяются зрачки. Тогда мозг «нагружали» арифметикой. Сегодня бы мы сказали, что процессы параллелятся, и когда вычислительная мощность мозга чем-то занята, оценка окружающего состояния по освещению ведётся медленнее. Осталось недоказанным предположение, что расширенные зрачки служат одним из аттракторов в невербальной коммуникации.
Ещё позднее стали появляться исследования, численно связанные с влиянием на зрачковый рефлекс различных видов мысленного напряжения (внимательное рассмотрение предметов, проведение вычислений в уме) и нервных расстройств (депрессия, повышенная возбудимость и т.д.).
Как работает прибор
Это такие большие очки или бинокль. Вам надо заглянуть внутрь на несколько секунд, там инфракрасные светодиоды и видеокамеры.
Если быть более точным, используются: светодиоды инфракрасного спектра — для подсветки глаз, они невидимы для человеческого зрения; светодиоды видимого спектра — с белым светом, для вспышки; цифровая камера для ИК-диапазона с объективом и ещё маленький диод-метка для фокусирования взгляда во время проведения обследования. В «бинокле» также умещается управляющая плата, разъемы и прочий обвес.
Сначала он распознаёт вас по радужке, чтобы вы не принесли чужие глаза. Само обследование после аутентификации длится от 6 до 8 секунд, обследуемый плотно прикладывает к глазам маску устройства так, чтобы исключить внешнюю засветку. В первые 1-2 секунды происходит адаптация к темноте. В это время зрачки расширяются примерно до 5-6-7 миллиметров, пытаясь отдать на сетчатку максимум света, чтобы можно было распознать хоть что-то. Мы подсвечиваем глаза инфракрасным светодиодом, — для человека этот диапазон не виден, и зрачок на него не реагирует. Смотрите, зрачки большие и красивые:
После достижения максимального диаметра зрачка в течение 200 мс загораются диоды белого света (световой стимул). Начало светового стимула принимается за ноль по шкале времени при построении пупиллограммы – графика зависимости изменения диаметра зрачка от времени. Нас интересует следующие 5 секунд после вспышки. Точка Dmin (максимальное сжатие сфинктеров зрачков) выглядит вот так:
Цифровая камера регистрирует изображения двух глаз с частотой не менее 40 кадров в секунду. Управляющее программное обеспечение (ПО) находит на каждом кадре зрачок и определяет его диаметр.
Дальше зрачок постепенно расширяется.
Основная задача: нам нужно получить пупиллограмму, то есть график реакции зрачка на свет. Распознаём видео, убираем шум в данных (у нас много опорных кадров) и получаем в итоге график (это пример моего коллеги, условно-здорового человека):
Пупиллограмма содержит три важных участка: латентную область, область сужения зрачка и область восстановления. Ключевыми параметрами латентной области является начальный диаметр зрачка (DN) и время задержки реакции зрачка от начала светового воздействия (TL). Вторая область графика характеризуется минимальным диаметром (Dmin) и временем сужения (TC), третья область – точками восстановления диаметра зрачка на 50, 66 и 75 процентов амплитуды сужения. Пупиллограмма может быть признана непригодной для оценки, если человек закрыл глаза во время светового воздействия, слишком часто моргал или особенно сильно водил глазами из стороны в сторону. Некорректные результаты можно получить и для испытуемого в цветных линзах.
Затем ПО анализирует эти параметры, самые главные из которых – скорость сужения и скорость расширения зрачка. После этого делается вывод об адекватности человека и его готовности к сложной и опасной работе.
Графики людей сильно уставших, после сильного недосыпа или в состоянии опьянения, алкогольного или наркотического – будут отличаться от графиков людей в адекватном состоянии. Особенно хорошо разница будет заметна, если вначале мы получим эталон – обследуем человека, когда он в нормальном состоянии, а позже – в ненормальном.
Тесты
Мы тестировали прибор на примерно 760 сотрудниках компании в разных условиях (включая корпоративы и дни после них). Всего 3496 измерений до публикации (новые добавляются каждый день). Самое сложное – это не столько распознавание, сколько оценка получаемого графика. Мы ещё в рамках теста ездили по разным интересным клиникам, где пациентам с известным диагнозом (например, хронический алкоголизм) предлагалось добровольно поучаствовать в исследовании. Испытуемых в наркотическом опьянении для репрезентативной выборки найти сложнее. В рамках исследования мы сотрудничали с несколькими наркологическими клиниками, где проходят лечение пациенты с наркотической зависимостью и психическими расстройствами. Они в медицинских целях принимают такие классы средств, как транквилизаторы, антидепрессанты, нейролептики, антиконвульсанты и седативные вещества, поэтому база накопилась довольно большая.
Нужно было отлаживать алгоритм, собирать больше данных о пациенте и так далее. У каждого человека могут быть индивидуальные особенности реакции зрачка на свет. Самые первые варианты алгоритма иногда выдавали вообще смешные вещи из-за сложностей распознавания. Так вот один раз мы чуть не госпитализировали самого доктора.
По ходу развития проекта и подключения наших бета-тестеров, мы выстроили такую систему, в которой пациент не может сознательно обмануть устройство в «лучшую» сторону. В худшую – может, с помощью ряда мер, но применение как раз должно отсеивать непригодных (например, водителей автобуса перед рейсом) от полностью боеготовых специалистов.
Мы можем проводить оценку, сравнивая с эталоном после медосмотра или с общечеловеческим эталоном для такого типа людей. Поэтому прямо сейчас берём нужные данные из кадрового досье пациента, либо собираем анамнез вот так на полевом приборе (это интерфейс врача):
Если устройство встраивается в диагностический терминал – карточки пациента и данных текущего измерения достаточно для построения очень точной гипотезы.
Предполагается, что диагностический терминал не исключает медосмотр специалистом лично, но в разы ускоряет его. А при условии замера на аппарате всех ключевых показателей (пупиллометр, алкотестер, измеритель давления) – возможно направлять на личный медосмотр только тех, в отношении кого у диагностического терминала появились хотя бы минимальные сомнения, а это уже могут быть 20 человек из 100.
Откуда берётся карточка? Напомним, раз уж мы встроили камеры в «бинокль», и раз уж мы всё равно распознаём что-то с них, глупо не воспользоваться распространёнными библиотеками распознавания человека по радужке, благо это очень давно решаемая задача. Вот мы и получаем ID пациента, и можем подтягивать его предыдущие данные.
Вот бета-тестеры самоотверженно пожертвовали собой:
Возникли проблемы с линзами:
Даже прозрачные однодневные линзы приводят к снижению выраженности зрачкового рефлекса, что очень похоже на усталость и алкогольное опьянение. Мы предполагаем, что это связано с уменьшением общего количества света, который попадает в глаза, при использовании линз. Этот эффект необходимо обязательно учитывать при анализе таких графиков, поэтому наш интерфейс содержит обязательный вопрос о линзах перед началом обследования.
Сейчас мы продолжаем дорабатывать алгоритмы и методологию. Нужно набирать большую статистику для повышения точности. Прибор уже работает как хороший наркотестер, но мы хотим большего. Сейчас статистика не позволяет делать никаких достоверных диагностических заключений. Кроме того, для хорошей диагностики состояния конкретного человека требуется провести сначала несколько нормальных измерений его зрачковой реакции, чтобы потом с высокой вероятностью после какого-либо воздействия отловить отклонения от нормы — это к вопросу инструкции по эксплуатации для персонала АЭС. Мы стремимся улучшить алгоритм, уменьшить ошибки первого и второго рода. Безопасники и специалисты по обеспечению соблюдения ТБ благостно кивают, глядя на эту работу.