Инфракрасная спектрометрия слезной жидкости в диагностике острых нарушений кровообращения сосудов сетчатки и зрительного нерва Дженгурова Айса Валериевна
Диссертация - 15у.е., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников
Автореферат - 6 у.е., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников
Дженгурова Айса Валериевна. Инфракрасная спектрометрия слезной жидкости в диагностике острых нарушений кровообращения сосудов сетчатки и зрительного нерва : диссертация ... кандидата медицинских наук : 14.00.08 / Дженгурова Айса Валериевна; [Место защиты: ГОУДПО "Российская медицинская академия последипломного образования"].- Москва, 2007.- 123 с.: ил.
Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 10
1.1. Современные представления о слезной жидкости. Слезная жидкость в диагностике заболеваний глаз 11
1.2. Вода и роль изменения ее состояния в развитии патологических процессов 23
1.3. Значение инфракрасной спектроскопии в анализе биологических жидкостей 31
Глава 2. Материал и методы исследования
2.1. Характеристика клинического материала 37
2.2. Методы исследования 43
2.3. Методы статистической обработки материала 50
Глава 3. Результаты собственных исследований
3.1. Влияние способа забора слезной жидкости на показатели ИК-спектра ...53
3.2. Инфракрасная спектрометрия слезной жидкости в диагностике острых нарушений кровообращения сосудов сетчатки и зрительного нерва 56
3.4. Клинические примеры 68
Заключение 80
Выводы 93
Список литературы 96
Введение к работе
Проблемы диагностики заболеваний органа зрения,
сопровождающихся ишемией и гипоксией тканей, остаются одними из наиболее актуальных в современной офтальмопатологии.
Среди причин инвалидности по зрению значительное место занимают различные заболевания сетчатки и зрительного нерва, обусловленные как общими, так и местными нарушениями кровообращения. Результатом развития гипоксии является ухудшение тканевого дыхания и дефицит в клетках молекулярной АТФ, которая служит источником энергии для всех биологических процессов в организме. Особенно чувствительны к гипоксии ткани с высоким уровнем энергетического метаболизма. В глазу к таким тканям относятся сетчатка, зрительный нерв. Следует отметить также, что в связи с анатомическими и физиологическими особенностями этих структур затруднено удаление продуктов патологического обмена, что усиливает и удлиняет негативное действие гипоксии [17, 66, 124, 125].
В настоящее время острые нарушения кровообращения (ОНК) в сосудах сетчатки и зрительного нерва относят к числу наиболее тяжелых форм патологии глаза. Так, тромбозы ретинальных вен занимают около 60% всей острой сосудистой патологии органа зрения и стоят на втором месте после диабетической ретинопатии по тяжести поражения сетчатки и прогнозу [124, 162, 200]. Острая сосудистая патология зрительного нерва составляет 41,6%-50,5% от всех его заболеваний [1, 42, 90]. Нарушение кровообращения в центральной артерии сетчатки (ЦАС) и ее ветвях встречается в 5-10% случаев [116, 123, 132, 201].
ОНК сосудов сетчатки и зрительного нерва в 40-64% протекают как двухсторонний процесс и развиваются в парном глазу в среднем через 2-4 года от момента поражения первого глаза [28, 66].
Вазоокклюзивные заболевания сетчатки и зрительного нерва приводят не только к снижению остроты зрения, но и развитию таких осложнений как неоваскулярная глаукома, рецидивирующие геморрагии сетчатки: Результатом этих осложнений является инвалидизация пациентов, приводящая к профессиональной непригодности. По данным ряда авторов инвалидность после перенесенных заболеваний составляет от 12,3% до 35% [8, 35, 124].
Несмотря на несомненные успехи в диагностике' и лечении сосудистой патологии глаза, число больных с ишемическим поражением сетчатки и зрительного нерва продолжает увеличиваться. Этот рост количества сосудистых заболеваний органа зрения непосредственно связан с широким распространением гипертонической болезни, атеросклероза, сахарного диабета (СД) [70, 132, 141, 157, 164, 174, 176, 199].
При выявлении причинного фактора ОНК сосудов сетчатки и зрительного нерва (особенно у пациентов молодого возраста) также следует исключать первичные и вторичные системные васкулиты, первичный и вторичный антифосфолипидный синдром (АФС) [43, 44, 45, 53, 95, 147].
Исходы ОНК сосудов глазного дна во многом определяются ранней диагностикой.
В настоящее время признанной считается приоритетность неинвазивных исследований биологических жидкостей того или иного органа. При диагностике патологических изменений органа зрения важное значение имеют различные методы исследования слезной жидкости (СЖ) [64,102,113,135,203].
Слеза является активной биологической системой, состав которой характеризует обменные процессы, происходящие не только в омываемых ею тканях, но и в организме в целом, важным обстоятельством является также то, что слеза легко доступная для исследования биологическая среда. В отличие от большинства других биологических жидкостей организма ее можно быстро и просто получить для исследования.
Известно, что нарушения метаболических процессов в органе зрения и соответствующие изменения СЖ могут наступать задолго до манифестации клинических проявлений заболеваний, что открывает широкие возможности для ранней диагностики и профилактики [27, 74, 81, 127]. На современном этапе многочисленные методы исследования СЖ трудоемки, требуют большого количества исследуемого материала, использования дорогостоящего оборудования [158, 166, 223], поэтому существует необходимость создания простых, малозатратных, скрининговых методик, которые бы позволили быстро и просто уточнить диагноз заболевания. Особенно это важно при невозможности проведения традиционных методик исследования у пациентов при помутнении оптических сред глаза, а следует помнить, что при острых вазоокклюзивных заболеваниях глаза эффект терапии зависит от своевременности и адекватности назначенного лечения.
Имеются данные о высокой диагностической значимости метода инфракрасной спектрометрии (ИК-спектрометрии) в исследовании ряда заболеваний. ИК-спектрометрия является одним из современных и перспективных направлений. Методика основана на изучении молекулярных особенностей водной составляющей биологических сред [51, 55].
В связи с этим представляется весьма актуальной разработка новых высокочувствительных методов диагностики и дифференциальной диагностики ишемических заболеваний сетчатки и зрительного нерва. Решению указанной проблемы посвящено данное исследование.
Цель работы
Разработка высокочувствительной методики диагностики острых нарушений кровообращения сосудов сетчатки и зрительного нерва путем регистрации спектральной информации слезной жидкости.
Задачи исследования
Определить показатели пропускания инфракрасного спектра слезной жидкости у пациентов с острыми нарушениями кровообращения сосудов сетчатки и зрительного нерва.
Изучить влияние методов забора слезной жидкости на показатели ее инфракрасного спектра.
Оценить значение метода инфракрасной спектрометрии слезной жидкости в диагностике у больных с острыми нарушениями кровообращения сосудов сетчатки и зрительного нерва.
Определить критерии дифференциальной диагностики у больных с острыми ишемическими заболеваниями сетчатки и зрительного нерва.
Материал и методы исследования
В данной работе представлены данные клинического наблюдения и обследования 113 пациентов (226 глаз) с острыми нарушениями кровообращения сосудов сетчатки и зрительного нерва, находившихся на стационарном лечении в Офтальмологической клинической больнице г. Москвы.
Всем пациентам проводилось офтальмологическое обследование, включающее визометрию, периметрию, офтальмоскопию в прямом и обратном виде, биомикроскопию с 3-х зеркальной линзой Гольдмана, критическую частоту слияния мельканий. При показаниях осуществлялась флюоресцентная ангиография глазного дна.
Физико-химическое исследование включало инфракрасную спектрометрию слезной жидкости пораженного и парного интактного глаза.
Научная новизна
Впервые разработана высокочувствительная методика диагностики острых нарушений кровообращения сосудов сетчатки и зрительного нерва
путем регистрации и обработки спектральной информации водной составляющей слезы.
Выявлены характерные изменения показателей пропускания инфракрасного спектра слезной жидкости у пациентов с тромбозами центральной вены сетчатки или ее ветвей, окклюзиями центральной артерии сетчатки или ее ветвей и у пациентов с передней ишемической оптической нейропатией. Показана диагностическая значимость данного метода для дифференциальной диагностики острых вазоокклюзивных заболеваний сетчатки и зрительного нерва.
Практическая значимость
Разработана методика анализа слезной жидкости с применением инфракрасной спектрометрии, которая дает возможность эффективно проводить диагностику и дифференциальную диагностику тромбозов центральной вены сетчатки и ее ветвей, окклюзии центральной артерии сетчатки и ее ветвей и передней ишемической оптической нейропатии, позволяющая своевременно и правильно диагностировать заболевание и назначить адекватное, патогенетически правильное лечение. Особенно это важно это в тех случаях, когда невозможно исследование глазного дна традиционными методами.
Методика инфракрасной спектрометрии слезной жидкости достаточно удобна экономична и доступна, что позволяет ее использовать в условиях общей лечебной сети -- как в стационаре, так и в поликлинике.
Положения выносимые на защиту
1. Методика диагностики острых нарушений кровообращения сосудов сетчатки и зрительного нерва с использованием инфракрасной спектрометрии слезной жидкости является высокоинформативной и безопасной.
Инфракрасная спектрометрия слезы позволяет проводить диагностику и дифференциальную диагностику острых нарушений кровообращения сосудов сетчатки и зрительного нерва у больных с непрозрачными средами глаз.
В парных интактных глазах у пациентов острыми вазоокклюзивными заболеваниями сетчатки и зрительного нерва протекают сходные патологические изменения.
Способ забора слезной жидкости влияет на показатели пропускания инфракрасного спектра.
Современные представления о слезной жидкости. Слезная жидкость в диагностике заболеваний глаз
На протяжении нескольких последних десятилетий в диагностике большое внимание уделяется изучению биохимического состава различных органов и тканей. Такой интерес связан с тем, что исследования биологических жидкостей конкретного органа или ткани имеют значительные преимущества перед традиционными анализами крови и мочи. Предпочтительно использовать биохимически максимально приближенную к исследуемому объекту биологическую среду, например спинномозговую, плевральную жидкость, бронхиальный секрет и т.д. Для глаза такой диагностической средой является слеза. [102, 137, 170].
СЖ находится в конъюнктивальной полости и постоянно увлажняет наружною поверхность эпителия роговицы и конъюнктивы. Объем слезы постоянно находящийся в полости конъюнктивы здорового глаза составляет 6-7 мкл. СЖ равномерно распределена под влиянием сил поверхностного натяжения, гравитации и движения век [227].
Слеза здорового человека является прозрачной бесцветной жидкостью слабощелочной реакции с относительной плотностью от 1,001 до 1,009 и рН от 6,5 до 7,8. При длительно закрытых веках рН слезы снижается, так как, эпителий роговицы продуцирует в СЖ СО [161]. У новорожденных детей рН слезы выше, чем у взрослых лиц. Осмотические характеристики слезной жидкости соответствуют 0,9% раствору хлорида натрия. Биохимический состав слезы довольно сложен. Только 2% СЖ приходятся на неорганические электролиты и органические вещества различной молекулярной массы и химического состава, остальные же 98% - составляет вода [102, 151, 206, 207, 214].
Неорганическая составляющая слезы представлена ионами микроэлементов: натрия, хлора, калия, кальция, меди, цинка, а также обнаруженными недавно в ее составе другими микроэлементами: барий, марганец, сурьма, хром, серебро, железа. Ионы металлов обеспечивают кислотно-щелочное равновесие и осмотический гомеостаз слезы. Кроме того, они являются важной составляющей частью ферментов, гормонов местного действия и других биологически активных веществ [181].
Органическую основу слезы составляют главным образом белки. Белки обеспечивают нормальную кислотность и онкотическое давление СЖ. Они участвуют в многообразных иммунологических и ферментативных процессах, обладают бактериостатическим и бактерицидым действием. Белки в СЖ, в основном секретируются слезными железами. Всего в слезе выделено 60 фракций белков в основном альбумины (как сывороточные, так и специфичные для СЖ) и глобулины. Общее количество белка в СЖ составляет примерно 20 г/л в базальной слезе и 3-7 г/л в стимулированной. Отмечены возрастные различия белкового состава слезы. В первую неделю у новорожденных уровень общего белка в слезе повышен [37, 185, 195].
В СЖ также обнаружены и свободные аминокислоты в количестве, превышающем уровень их в сыворотке крови в 3-4 раза. Всего выявлено до 20 различных аминокислот [156, 212], также присутствуют различные группы ферментов: оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, синтетазы и другие, что свидетельствует об активном участии слезы в метаболических процессах [210, 230].
Кроме того, в слезе содержатся холестерин (0,2 г/л), холестероиды, триацил-, диацил- и моноцилглицериды, свободные жирные кислоты, фосфолипиды. Общее количество липидов СЖ составляет у мужчин 1,96 г/л, у женщин 2,4 г/л [134].
Из углеводов и продуктов их обмена наибольшее значение представляет глюкоза. По данным ряда авторов ее концентрация в СЖ колеблется от 0,05 до 3,30 ммоль/л [117,120, 134].
Вода и роль изменения ее состояния в развитии патологических процессов
Слеза на 98% состоит из воды, которую согласно современным представлениям, следует рассматривать не только как растворитель, но и как сложное структурированное вещество, составляющее с макромолекулами биологической системы единую упорядоченную структуру с регулярным электромагнитным полем.
Необычные свойства воды, превращающие ее в жидкость уникальную с физической точки зрения, определяют ее огромное биологическое значение. Свойства воды обусловлены особенностью структуры ее молекулы [10]. В молекуле воды три ядра образуют равнобедренный треугольник с двумя протонами в основании и углом НОН, близким к тетраэдическому (105). Из десяти электронов молекулы воды два электрона находятся вблизи ядра кислорода, остальные же восемь движутся попарно по четырем вытянутым эллиптическим орбитам. Оси двух орбит направлены вдоль связей О-Н, оси двух других лежат в плоскости, перпендикулярной НОН, причем угол между ними также близок к тетраэдическому. Таким образом, оси четырех эллиптических орбит направлены к вершинам тетраэдра (рис. 1) [10].
Электроны, движущиеся по орбитам в плоскости, перпендикулярной к плоскости НОН, образуют так называемые удлиненные пары электронов, которые играют очень существенную роль во взаимодействии молекул воды [94]. Эти электроны обуславливают более высокую электронную плотность в периферической части молекулы воды, в отличие той, в которой расположены атомы водорода. Электрические заряды молекулы сосредоточены в вершинах тетраэдра на расстоянии 0,99 А от ядра атома кислорода. Хорошо изученной модификацией воды является лед. Во льду молекулы воды расположены таким образом, что они соприкасаются разноименными полюсами [10]. При контакте молекул воды происходит частичное обобществление электрона и, кроме того, разделение ядра. Такая связь между донором и акцептором электрона называется водородной связью. Кооперативный механизм образования водородных связей между соседними молекулами играет исключительно важную роль в определении свойств воды и льда, в частности, обуславливает ассоциативный характер строения, отличающий воду от других жидкостей [49]. Во льду каждая молекула воды связана со всеми своими четырьмя соседями, образуя максимально возможное число водородных связей. Сплошная сетка водородных связей объединяет все молекулы в единую систему с исключительно ажурной структурой. Протоны в этой сетке находятся не посередине между атомами кислорода, а располагаются ближе к тому кислороду с которым связаны ковалентной связью. Однако, так как строение молекул воды симметрично, фактически у протонов имеется не одно, а два равноправных положения и переходы протона из одного положения в другое могут рассматриваться как переориентация молекул и образование электронных пар [154, 209].
Переходы протонов между двумя возможными состояниями происходят по «туннелю» водородной связи, который облегчает переход по меньшей мере в 70 раз.
Способность протона находится в двух возможных положениях в структуре льда объясняет его аномально высокую подвижность во льду, которая только на порядок ниже подвижности электронов в металлах. Согласно механизму Гротгуса, перемещается не один и тот же протон, а лишь форма его свободного состояния, то есть, протоны присоединяются к ближайшей молекуле воды в цепи упорядоченной последовательности. От этой молекулы отщепляется другой протон и присоединяется к последующей и так далее. Возникает миграция протона сквозь туннели водородных связей, снижающие энергетические барьеры [218, 235, 236]. Таким образом, структура упорядоченных молекул вода-лед обладает способностью дальнодействия. Подвижность протона связана со степенью упорядоченности молекул воды и растет с увеличением упорядоченности. Помимо переноса протонов и, следовательно, гидроксильных ионов ОІГ через структурированную воду возможен перенос электронов с помощью свободных радикалов или гидритных ионов ОН".
Рентгеноструктурные исследования дают возможность представить воду как разломанную решетку льда [78]. Основное отличие структуры жидкой воды ото льда заключается в разрыве части связей под действием усиленных тепловых колебаний решетки [18, ПО]. В воде при комнатной температуре более половины водородных связей разорвано. Оставшиеся связи образуют в микрообластях ассоциаты с максимальным числом связей на молекулу, а следовательно, со льдоподобной структурой, то есть структурированную воду.
Характеристика клинического материала
Клинические наблюдения и исследования выполнены у 113 пациентов (226 глаз) с острыми нарушениями кровообращения сосудов сетчатки и зрительного нерва (55 мужчин - 110 глаз, 58 женщин - 116 глаз, в возрасте от 28 до 86 лет, средний возраст 60,9±2,1), находившихся на стационарном лечении в Офтальмологической клинической больнице г. Москвы.
Больные были разделены на 3 группы в зависимости от выявленной патологии.
1 группа - 52 человека (104 глаза) с тромбозом центральной вены сетчатки (ЦВС) или ее ветвей в возрасте от 43 до 86 лет, средний возраст 57,2±1,1 лет; 30 мужчин - (60 глаз), 22 женщины (44 глаза). Из них с тромбозом ЦВС 35 человек (70 глаз), с тромбозом ветвей ЦВС 17 человек (34 глаза).
2 группа - 26 человек (52 глаза) с окклюзией центральной артерии сетчатки (ЦАС) или ее ветвей в возрасте от 28 до 81 лет, средний возраст 60,2±2,1 лет; 10 мужчин (20 глаз), 16 женщин (32 глаза). Из них с окклюзией ЦАС 15 человек (30 глаз), с окклюзией ветвей ЦАС 11 человек (22 глаза).
3 группа - 35 человек (70 глаз) с передней ишемической оптической нейропатией (ПИОН) в возрасте от 45 до 73 лет, средний возраст 65,4±1,3; 15 мужчин (30 глаз), 20 женщин (40 глаз).
В контрольную группу (группа 4) вошли 30 здоровых лиц (60 глаз) в возрасте от 40 до 61 года, средний возраст 58,8±1,1; 16 мужчин (32 глаз), 14 женщин (28 глаз).
У всех пациентов анализировалась СЖ пораженного и парного интактного глаза. Характеристика обследованных групп представлена в таблице 1.
Особо следует подчеркнуть высокую частоту гипертонической болезни
- 86,7%, из них в 69,0% случаев больных гипертоническая болезнь была II-IIL степени. Наиболее частой клинической формой ИБС среди наблюдавшихся-нами больных была стенокардия - 60 больных (53,1%). У 5 человек (4,4%)1 наблюдался постинфарктный кардиосклероз. У 2 пациентов.(1,8%) имелась, мерцательная аритмия.
Всем больным проводилось комплексное клиническое обследование: Офтальмологические методы включали: визометрию, тонометрию, периметрию, определение критической частоты слияния мельканий (КЧСМ), биомикроскопию, прямую и обратную офтальмоскопию, биомикроскопию периферии глазного дна с 3-х зеркальной линзой, флюоресцентную ангиографию глазного дна (ФАГД).
Острота зрения определялась на проекторе испытательных знаков фирмы «Carl Zeiss», Jena (Германия). Тонометрия производилась тонометром Маклакова весом 10 г и расчетной тонометрической линейкой Б.Л. Поляка, периметрия - на шаровом проекционном периметре фирмы «Carl Zeiss» Jena (Германия) и компьютерном периметре «Периком». Для определения КЧСМ использовались приборы «Светотест» и «Flashest» (Россия). Для-биомикроскопии использовали щелевую- лампу фирмы «Carl Zeiss», Jena (Германия). Прямая офтальмоскопия осуществлялась электрическим офтальмоскопом фирмы «Welch Allyn» (США) при широком зрачке. больного. Для осмотра периферии сетчатки использовали 3-х зеркальную линзу «Ocular» (США). Максимальный мидриаз при обследовании периферии глазного дна достигался введением под конъюнктиву 0,2 мл 1% раствора мезатона. Перед аппликацией линзы глаз анестезировали 0,5% раствором дикаина.
Для уточнения диагноза проводилась флюоресцентная ангиография глазного дна, которая проводилась в ГУ НИИ глазных болезней РАМН. Использовалась автоматическая фундус камера OPTON (Германия).
Больные были обследованы терапевтом, кардиологом, при необходимости эндокринологом, невропатологом, ревматологом. Физико-химическое исследование включало: инфракрасную спектрометрию слезной жидкости. Инфракрасная спектрометрия слезной жидкости.
В исследовании ИК-спектра СЖ использовался отечественный спектрофотометр «Икар». Аппаратная часть комплекса сертифицирована Госстандартом России как средство измерений (сертификат №5745 от 20 ноября 1998).
Инфракрасный анализатор предназначен для измерения показателей пропускания и оптической плотности биологических жидкостей, а также математической обработки полученных данных.
В систему входит прибор, имеющий набор широкополосных фильтров, обеспечивающих анализ определенных классов соединений по характерным зонам поглощения. Прибор обладает высокой чувствительностью (до 1 мкг), которая обеспечивается оригинальным детектором и усилителем. Анализатор представляет собой 9-зональный спектрофотометр, работающий в диапазоне длин волн от 2 до 12 мкм (3500-930 см"1). Цикл одного измерения по всем каналам занимает 1 секунду. Прибор сопряжен с компьютером типа Pentium
Выходной информацией прибора является показатель пропускания излучений (%) в любой из 9 заданных точек.
От источника (1) инфракрасного излучения (глобар) световой проток проходит через формирующую оптическую систему (2) и попадает на кювету из KRS материала (сплав хлор-бромистого и йод-бромистого таллия) (3) с исследуемой жидкостью. Затем излучение проходит через модулятор (4) и попадает на фотоприемник (6) (полупроводниковый болометр) и преобразуется в электрический сигнал.. Модулятор (4) расположен, перед входным, зрачком фотоприемника и представляет собой диск с девятью полосовыми фильтрами (5), расположенными по окружности. Диск приводится во вращение двигателем (9) со скоростью 1 об/сек. С помощью блока светодиодов (7), блока фотодиодов (8) и специальных синхроотверстий на диске модулятора формируются синхроимпульсы, которые поступают в узел синхронизации, осуществляющий правильную работу всех процессов и узлов анализатора. С фотоприемника (6) сигналы поступают на видеоусилитель, где они частично обрабатываются и преобразовываются. В аналого-цифровом преобразователе (АЦП) полученные данные преобразуются в цифровую форму и через адаптер поступают на шину ПЭВМ.
Для измерения поглощения в инфракрасной области были выбраны следующие диапазоны ИК-спектра, соответствующие (согласно данным литературы) определенным функциональным группам [15, 138]:
1 канал - 3500-3200 см"1. В данном спектральном диапазоне имеются валентные колебания групп О-Н, установлено наличие широкой полосы поглощения, обусловленной валентными колебаниями N-H, в образовании которой принимают участие пептидные связи белков и амидные группы сфингомиелина. В указанной частотной области проявляются также валентные колебания =СН-конденсированных карбоциклов, имеющих двойные связи (холестерин и его эфиры). (С-Н, валентные; О-Н, валентные, ассоциированная группа ОН (водородные связи); NH, валентные (свободная NH); NH, валентные (связанная NH); NH, валентные (свободная NH)).
2 канал - 3085-2832 см"1. В данной области регистрируется полоса поглощения, связанная с валентными колебаниями С-Н метиленовых и метильных групп, присутствующих во всех основных органических компонентах тканей. (СН, валентные).
3 канал - 2120-1880 см"1. У воды в данной области имеется составная деформационно-либрационная полоса. Здесь нет интенсивных характеристических полос поглощения, присущих основным органическим компонентам тканей.
4 канал -1710-1610 см"1. Этот диапазон отражает деформационные колебания угла связи Н-О-Н. В данной области присутствует полоса поглощения, образуемая валентными колебаниями С=0 связи сложноэфирных групп фосфолипидов, триглицеридов, эфиров холестерина, и полоса амид 1, связанная с валентными колебаниями С=0 в амидной группе.(С=С, валентные несопряженные; С=С, валентные сопряженные с бензольным кольцом; С=0, валентные).
Влияние способа забора слезной жидкости на показатели ИК-спектра
Следующим этапом нашего исследования явилось определение показателей пропускания ИК-спектра у пациентов острыми нарушениями кровообращения сосудов сетчатки и зрительного нерва. Результаты свидельствовали о значительных изменениях в показателях пропускания ИК-спектра во всех группах обследуемых.
Исследование проводилось с применением метода ориентированного на выработку решающих правил. Принцип формирования решающего правила основывался на вероятностно-логическом методе интеллектуального анализа данных - «дерева» классификации [7, 155].
Используя алгоритм CART, построено «дерево» классификации для пораженных глаз исследуемых нозологии (рис. 5). Данная схема похожа на перевернутую крону дерева, отсюда и название классификации. Рядом с метками, расположены прямоугольники, внутри которых показана величина вероятности того или иного заболевания. В контексте этого исследования введены следующие определения: метка - имя группы: «Т-вен» - тромбоз ЦВС или ее ветвей, «О-арт» - окклюзия ЦАС или ее ветвей, «ПИОН» -передняя ишемическая оптическая нейропатия и «Контр» - контрольная группа. Узел - место проверки локального правила, символ треугольника. Терминальный узел - окончание ветви с меткой. Правило — логическое условие, размещаемое справа от узла. Формироваться «дерево» начинает от корневого узла с правилом D9 40,5. Это обозначает, что условие выполняется, если показатель пропускания инфракрасного излучения некой пробы СЖ в частотном диапазоне D9 (1076-930 см"1) меньше или равен 40,5%. В случае выполнения условия осуществляется переход к левой ветви. Если условие в узле не выполняется, т.е. показатель пропускания в частотном диапазоне D9 более 40,5, то переход осуществляется к правой ветви. Имея набор решающих правил, была проведена оценка эффективности диагностики заболеваний пораженного глаза. С этой целью в качестве тестирующей выборки была использована непосредственно сама обучающая выборка. Относительная частота правильного отнесения состояния пациента к его группе показана в таблице 10. Каждый пациент в таблице, как было установлено выше, представляется 10-ю наблюдениями.
Из таблицы 10 следует, что частота установления точного диагноза для пациентов групп имеет весьма высокие значения: при окклюзии ЦАС и ее ветвей - 97,7%, при тромбозе ЦВС и ее ветвей и передней ишемической оптическую нейропатии 91,5% и 90,6% соответственно, на контрольную группу приходится 94,0%.
При оценке диагностической значимости метода применяют не только показатель относительной частоты правильного диагноза (чувствительность), но и специфичность, точность, ложноотрицательный ответ (ошибка первого рода) и ложноположительный ответ (ошибка второго рода) [144].
Для анализа эффективности полученных решающих правил обследуемые лица были разделены на две группы: в I группу отнесены пациенты с глазными заболеваниями (группы 1, 2, 3); во II включена контрольная группа (группа 4). Результаты сведены в таблицу 11. где: а - истинноположительный результат, b - ложноотрицательный результат, с - ложноположительный результат, d - истинноотрицательный результат. Используя данные показатели были определены: - чувствительность ЮОха / (а+Ь) = 100x1118 / 1130 = 98,9%; - специфичность lOOxd / (c+d) = 100x5641600 = 94%; - точность 100x(a+d) / (a+b+c+d) = 100x(l 118+564) 11730= 97,2%; - ложноотрицательный ответ lOOxb I (a+b) = 100x1211130 = 1,1%; - ложноположительный ответ ЮОхс I (c+d) = 100x361 600 = 6% Проведенные расчеты позволили выработать решающие правила диагностики ОНК сосудов глаза, на основе информации об изменении химических связей веществ, содержащихся в слезе и доказать их высокую эффективность. Пациенты с действительными заболеваниями выявлены в 98,9%.
Аналогичное исследование проведено для парного интактного глаза. «Дерево» классификации представлено на рисунке 6.
Относительная частота правильного отнесения состояния пациента к его группе показана в таблице 12. Из таблицы 12 следует, что процент правильной диагностики имеет высокие значения. При окклюзии ЦАС и ее ветвей - 93,5%, при тромбозе ЦВС и ее ветвей и передней ишемической оптической нейропатии - 90,8% и 93,4% соответственно. На контрольную группу приходится 92,0%.
Оценка эффективности полученных решающих правил диагностики заболеваний парного интактного глаза осуществлялась по той же форме, что и для пораженного глаза. Результаты представлены в таблице 13.
Показатели эффективности диагностики по решающим правилам имели следующие значения: - чувствительность ЮОха / (а+Ь) = 100x1101 / 1130 = 97,4%; - специфичность 100xd / (c+d) = 100x552 / 600 = 92,0%; - точность 100x(a+d) / (a+b+c+d) = 100x1668 / 1730= 95,5%; - ложноотрицательный ответ ЮОхЬ I (a+b) = 100x29 / 1130 = 2,6%; - ложноположительный ответ ЮОхс I (c+d) = 100x48 I 600 = 8% Полученные данные можно интерпретировать следующим образом. Чувствительность метода оказалась достаточно высокой и составила 97,4%.
Таким образом, исходя из представленных данных, можно сделать вывод, что биологические и химические процессы, протекающие в организме, отражаются на общей связующей субстанции, которой является эндогенная вода, входящая в состав биологических жидкостей, в том числе и слезы. Поэтому диагностику заболеваний глаз можно проводить не только по пораженному, но и по парному интактному глазу, что подтверждается работами, в которых проводились как клинические, так и биохимические исследования и получены однотипные изменения в обоих глазах [74, 76].
Используемый в данной работе АПК позволяет получать пространственные спектральные «портреты» СЖ пациентов.
Построение объемных образцов состояний исследуемых систем проводилось в следующей последовательности. Для каждого из девяти диапазонов средней области инфракрасного спектра на основании 30 измерений полученных за 30 секунд определяли среднее значение показателей пропускания. После чего для всех измерений подсчитывали абсолютные величины отклонений. Используя полученные значения строили квадратичную матрицу (таблицу) размером 10 9, состоящую их 90 ячеек, которые содержат значения произведения величин отклонений показателей пропускания, полученных путем последовательного их перемножения друг на друга. В результате по диагонали матрицы оказываются произведения величин отклонений одинаковых диапазонов, т.е. их квадраты, представляющие собой дисперсию, которая определяет вариацию системы, остальные ячейки обозначаются как ковариации. Величины ковариации ячеек в трехмерном пространстве обозначаются вертикальными линиями перпендикулярными плоскости матрицы и затем аппроксимируются поверхностью, конфигурация которой будет отражать их взаимосвязи, формируя таким образом, «портрет» целостного состояния.
На рис. 7, 8, 9 представлены интегрированные «портреты» заболеваний и контрольной группы, созданные специализированными программами по ИК-спектральным характеристикам СЖ.
