способ регистрации магнитно вызванных потенциалов для оценки состояния зрительных путей

Формула изобретения

Способ регистрации магнитно вызванных потенциалов для оценки состояния зрительной системы, включающий воздействие коротким по длительности стимулом и регистрацию вызванных ответов в течение 500 мс, начиная от момента подачи стимула, в виде усредненного аналогового или цифрового сигнала, отличающийся тем, что в качестве стимула используют импульсное магнитное поле с индукцией 1-2 Тл и длительностью импульса 0,2-0,3 мс на правый и левый глаз попеременно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии и функциональной диагностике, и может быть использовано также для диагностики состояния зрительной системы у больных с неврологической и нейрохирургической патологией.

Известен способ лечения заболеваний зрительного тракта путем воздействия импульсным магнитным полем 0,1-0,25 Тл, синхронизированным с частотами электрической активности мозга одновременно с чрескожной стимуляцией зрительного нерва, путем электростимуляции области век и с фотостимуляцией ежедневно в течение 15-20 минут по 10-15 сеансов (патент RU 2128485).

Однако данный метод обладает недостатками. Индукция импульсного магнитного поля 0,1-0,25 Тл не может вызывать потенциал действия в сетчатке и зрительном нерве и тем самым невозможно регистрировать вызванный ответ.

Наиболее близким, выбранным нами в качестве прототипа, является способ диагностики усредненного вызванного потенциала мозга и устройство для его осуществления (патент RU 2109482 С1). Сущность способа заключается в том, что воздействуют на субъекта коротким по длительности сигналом определенной величины, максимальное значение которого меньше величины сигнала, соответствующего болевому синдрому. Записывают его в течение 500 мс, начиная от момента подачи сигнала, в виде усредненного аналогового/цифрового сигнала. Устанавливают область поиска компонентов Р2, N2 длиннолатентного вызванного потенциала в интервале от момента подачи сигнала до 340 мс. Выделяют два временных интервала, определяют на них максимальное и минимальное значения сигнала и вычисляют модуль разности между максимальным и минимальным значениями сигнала. Затем сравнивают полученное значение модуля разности с величиной К, где К - установленный экспериментально коэффициент, по которому судят о наличии длиннолатентного вызванного потенциала мозга. При регистрации зрительных вызванных потенциалов используют вспышку света или вспышку экрана кинескопа.

Однако данный метод обладает недостатками. Вспышка света или вспышка экрана кинескопа малоэффективны или совсем неэффективны для возбуждения фоторецепторов при зрелой катаракте, при закрытых глазах, поражении фоторецепторов. Даже если зрительный нерв, зрительный тракт и зрительная кора сохранны - вызванные ответы при этом методе получить не удается.

Задачей изобретения является увеличение диапазона диагностических возможностей методики для оценки состояния зрительной системы, особенно в случаях поражения оптических сред глаз и у больных, которые не могут контролировать открытие глаз.

Поставленная задача достигается тем, что с помощью катушки создают импульсное магнитное поле длительностью 0,1-0,3 мс в проекции левого и правого глаза попеременно, максимальную индукцию магнитного поля обеспечивают в интервале 1,0-2,0 Тл, в момент импульса магнитного поля синхронно запускается регистрация вызванных ответов через электроды, расположенные в проекции коркового звена зрительного анализатора, и усредняется 50-100 ответов.

Информативным объективным методом оценки состояния зрительного нерва и вышележащих отделов зрительных путей являются исследования зрительных вызванных потенциалов. Метод регистрации ЗВП в 50-е годы начат работами C.D. Dawson. Исследование ЗВП дает возможность получить объективную информацию о состоянии зрительного нерва, объективно оценить остроту зрения и ее коррегируемость, провести дифференциальную диагностику функциональных и органических нарушений, провести оценку зрительных нарушений и их динамику при лечении, тестировать состояние зрительного тракта и коры, нарушения полей зрения, обнаружить наличие патологии в зрительной специфической и неспецифической афферентации у больных с нарушениями сознания.

Считается, что формирование основных пиков ЗВП непосредственно связано с электрической активностью пирамидных клеток зрительной коры (нейронов III - IV слоя). Условно такая клетка может рассматриваться как диполь, одним из полюсов которого является тело клетки, а другим - расположенный ближе к поверхности коры апикальный дендрит. Поступление возбуждающего импульса в пирамидный нейрон сопровождается деполяризацией его тела с возникновением положительного внутриклеточного потенциала: тело клетки становится как бы положительным, а апикальный дендрит - отрицательным полюсом диполя. Внеклеточно при этом формируется в области тела клетки - отрицательный, а в области дендрита - противоположный по знаку потенциал, который уже непосредственно участвует в формировании ЗВП, регистрируемого с поверхности головы. Быстрое распространение возбуждения на апикальный дендрит пирамидной клетки сопровождается реверсией полярности диполя. Затем следует восстановление исходного состояния нейрона, и каждое из таких динамических превращений вносит свой вклад в изменение полярности ЗВП, по существу являющихся суммарной результирующей электрических сдвигов, происходящих в больших клеточных массивах головного мозга.

Наиболее выраженные и постоянные компоненты ЗВП регистрируются в диапазоне до 250 мс, и соответственно получение всех компонентов ЗВП возможно при генерации не более 4 комплексов ЗВП в секунду. Такие полностью сформированные ЗВП называют транзиторными или фазическими. При увеличении частоты зрительной стимуляции происходит наслоение последующих вызванных ответов на предыдущие и (на частотах выше 6-8 в сек) формирование непрерывного ритмического ответа, называемого ЗВП устойчивого состояния, или установившимися. Преимуществами последних являются стандартность и меньшая вариабельность, поэтому ЗВП устойчивого состояния предпочтительны для объективной оценки остроты зрения, рефракции. Однако они не выявляют нарушений формы и менее удобны в плане изучения временных характеристик ЗВП. Поэтому при демиелинизирующих и воспалительных заболеваниях и в других сложных для диагностики случаях патологии зрительно-нервных путей необходимо применение транзиторных ЗВП.

Созданы многочисленные модификации метода регистрации ЗВП, различающиеся прежде всего характером зрительной стимуляции, позволяющие исследовать и активировать различные функционально-анатомические структуры ("каналы") в зрительной системе, а именно каналы "формы" и "яркости" (реализующие соответственно функции различия зрительных образов и световой чувствительности). Наиболее адекватным стимулом для первого из них является реверсия паттерна с мелкими клетками, для второго - вспышка света.

По типу стимуляции ЗВП можно подразделить на световые и электрические (ЗЭВП). Световые же разделяются на вспышечные (вЗВП, flash), паттерновые (пЗВП, pattern), смешанные и лазерные.

По способу предъявления стимула можно выделить ЗВП: на включение (onset, apperanse), на выключение (offset), реверсивные (на обращение, reversal) и другие (на движение, смещение и пр.). Различные модификации, особенно в сочетании, дают возможность наиболее полно определить характер и степень поражения зрительных путей.

Предъявление неструктурированных стимулов используется для получения вспышечных ЗВП. ЗВП на вспышку могут быть разделены на первичные, или ранние, компоненты ответа, возникающие до 100 мс после подачи стимула и вторичные, или поздние, компоненты ответа свыше 100 до 240 - 300 мс. На основе данных картирования было показано, что ранние компоненты вЗВП возникают преимущественно в первичной зрительной коре, а более поздние - в теменной области, что позволяет соответственно рассматривать эти зоны в качестве "первичных" и "вторичных" генераторов вЗВП. В виде стимула чаще всего используется светодиодная вспышка от матрицы светодиодов, вставленных в специальные очки. Ответ на вспышку светодиодной матрицы эквивалентен стандартной вспышке при темновой адаптации глаза. Основным преимуществом применения ЗВП на светодиодную вспышку является возможность обследования больных с низкой остротой зрения (меньше 0,1), а также больных с невозможностью рефракции или фиксации взора.

Основное клиническое применение вЗВП находят при оценке состояния зрительного нерва при травматическом его повреждении, при наследственных и других атрофиях зрительного нерва, для оценки зрения при различных зрительных агнозиях и повреждениях зрительной коры, у больных с нарушениями прозрачности оптических сред глаза и нистагме, для оценки состояния зрительных функций у больных с нарушениями сознания.

Анализ ЗВП начинается с идентификации основных компонентов ответа: N75, Р100, N145, Р200, причем Р100 наиболее устойчивый компонент, N75 наиболее вариабельный. N75 - первый небольшой компонент является преимущественно результатом стимуляции желтого пятна и является потенциалом ближнего поля - 17 поле по Бродману, генерируется конвекситальной областью, выходящей на поверхность коры. Р100 - самый большой по амплитуде и наиболее воспроизводимый компонент ЗВП. Является результатом генерации в коре стриатума - 17-18-е поле. N145 - эта волна имеет более широкую топографию по средней линии независимо от симуляции левого или правого поля зрения. Р200 и более поздние компоненты ответа имеют противоречивое происхождение, чаще локализуются в лобно-центральной области, генерируются преимущественно неспецифическими системами таламуса и стволовых структур мозга.

Причиной увеличения латентности при заболеваниях ЗН, как полагают, являются замедление проведения импульсов в демиелинизированных волокнах, что имеет место при оптических невритах, а также десинхронизация афферентной посылки вследствие разной скорости проведения возбуждения в волокнах ЗН. Снижение амплитуды ЗВП считается признаком аксиальной дегенерации волокон зрительного нерва, которая имеет место при его атрофиях и сосудистых поражениях. Амплитуда Р100 более чувствительна к заболеваниям глаза и сетчатки, чем показатели латентности.

Интерес к изучению влияния электромагнитного поля (ЭМП) на живые организмы и биологические процессы уходит своими корнями в глубокое прошлое. Несмотря на кажущееся многообразие действующих в природе сил, т.е. энергетических взаимодействий между материальными объектами, оказывается, что подавляющее большинство из них являются электромагнитными силами.

В 1985 г. группа ученых Шеффилдского университета во главе с A.Barker создала магнитный стимулятор, способный возбуждать моторную кору человека. Эта методика стала называться транскраниальной магнитной стимуляцией - ТМС, а дальнейшее использование этой методики для стимуляции периферических нервов и спинномозговых корешков привело к общему названию - магнитная стимуляция (МС). При магнитной стимуляции в катушке стимулятора происходит генерация электромагнитного импульса, которая, проникая через прилежащие ткани, достигает нервной системы (головного мозга, спинномозговых корешков или периферических нервов). В результате электромагнитной индукции в нервных тканях генерируется переменное электрическое поле, которое приводит к появлению в них импульса тока. Прохождение через мембрану нервной клетки электрического тока приводит к деполяризации и развитию потенциала действия, который дальше распространяется по нервным волокнам. Магнитные стимуляторы обычно состоят из мощного конденсатора, стимулирующей катушки и блока управления. От конструкции катушки во многом зависят параметры стимуляции. Глубина проникновения магнитного поля прямо пропорциональна диаметру используемой катушки и силе тока, проходящего через нее. Соотношение между напряженностью импульсного магнитного поля и индуцированным электрическим током в ткани является сложным явлением, зависящим от многих факторов, таких как геометрия индуктора и его размеры, глубина залегания и анатомические особенности стимулируемой структуры.

Все более широкое использование ТМС в медицине с диагностической и лечебной целью, безусловно, связано с определенными преимуществами метода перед использованием транскраниальной электрической стимуляции мозга. Магнитное поле способно без изменений проникать через любые анатомические структуры и соответственно возбуждать ткани, прикрытые костными и мышечными образованиями. Падение напряженности индуцированного электрического поля при магнитной стимуляции существенно меньше, чем при использовании электрического тока. Болевые ощущения при ТМС отсутствуют, так как интенсивность индуцированного электрического поля недостаточна для возбуждения болевых рецепторов кожи, в связи с этим открываются широкие возможности для использования этого метода. Также ТМС не требует предварительной обработки кожных покровов, а возможность стимуляции с некоторого расстояния позволяет использовать метод при наличии у пациентов открытых ран, повязок, инфекционных процессов. Возможность свободно перемещать стимулирующую катушку используется для быстрого определения оптимальной точки стимуляции.

При воздействии на зрительную кору человека ТМС с определенными параметрами могут возникать преходящие дефекты полей зрения в виде скотом, а при применении ТМС с другими специально заданными параметрами проявление скотом значительно уменьшается и может полностью исчезать.

Способ осуществляется следующим образом.

С помощью катушки магнитного стимулятора Нейро-МС (Россия) или Cadwell MES-10 (USA) создают импульсное магнитное поле (фиг. 1). Диаметр катушки магнитного стимулятора - от 2 до 8 см. Длительность магнитного импульса 0,1-0,3 мс. Катушку располагают попеременно в проекции левого и правого глаза исследуемого.

Индукцию магнитного поля обеспечивают в интервале 1,0-2,0 Тл. В момент импульса магнитного поля синхронно запускается регистрация вызванных ответов через электроды, расположенные в проекции коркового звена зрительного анализатора.

Процедура наложения электродов при записи магнитных зрительных вызванных потенциалов (МЗВП) (использовались позолоченные электроды), способ их расположения на голове исследуемых для монополярного (с индифферентными объединенными ушными электродами) отведения биоэлектрической активности симметричных затылочных, теменных, центральных и лобных областей коры соответствовали стандартной схеме (система 10-20%).

МЗВП усредняли по 50-100 ответам под постоянным визуальным контролем. Количественными характеристиками ЗВП служили амплитуды основных отклонений, измеряемые от вершины предыдущего пика, и их латентность.

Регистрация МЗВП производилась на 8-канальном нейроусреднителе "Viking IVP" фирмы Nicolet (USA) (фиг. 2), с фильтром высоких частот 100 Гц и с фильтром низких частот 0,2 Гц. Сопротивление электродов было не выше 5 кОм. Биоэлектрическая активность фиксировалась на магнитный носитель.

На фиг. 3 показана схема регистрации ЗМВП.

Полученные результаты могут быть проиллюстрированы следующими примерами:

Наблюдение 1. Испытуемый М-ов Е.Л., 1957 г.р. Практически здоров, острота зрения с правого и левого глаза - 1,0. Травм ЦНС не было. Проведена регистрация МЗВП с затылочной области (О1 и О2). Верифицируются негативный и позитивный компоненты с латентным временем 65 и 85 мс, амплитудой 2,0 и 2,2 мВ (фиг. 4).

Наблюдение 2. Больной Л-ва, 1967 г.р. Диагноз: Частичная атрофия зрительных нервов.

Проведена регистрация МЗВП с затылочной области (О1 и О2). Верифицируются негативный и позитивный компоненты с латентным временем 80 и 100 мс, амплитудой 0,15 и 0,2 мВ (фиг. 5).

Использование предлагаемого способа позволяет получать следующие эффекты:

1. Регистрировать магнитные зрительные вызванные ответы у здоровых испытуемых.

2. Р егистрировать магнитные зрительные вызванные ответы у больных с поражениями зрительной и нервной системы.

3. У больных с поражением оптических сред глаза позволяет регистрировать магнитные зрительные вызванные ответы.

4. У детей без фиксации зрения и контроля открывания глаз позволяет регистрировать магнитные зрительные вызванные ответы.

5. У больных, находящихся в коме и вегетативном состоянии (закрытые глаза), позволяет регистрировать магнитные зрительные вызванные ответы.

6. На основании полученных данных методика позволяет оценить состояние зрительного нерва, зрительного тракта и первичной зрительной коры.

Предлагаемый метод может быть использован для диагностики состояния зрительной системы у больных с офтальмологической, неврологической и нейрохирургической патологией.