Історичний огляд методів дослідження електрофізіологічних сигналів в офтальмології

{{{img}}}
Імя	Лідія
Прізвище	Білінська
По-батькові	Володимирівна
Факультет	ФІС
Група	СНм-51
Залікова книжка	СНм-11-227

Презентація доповіді на тему ІСТОРИЧНИЙ ОГЛЯД МЕТОДІВ ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОФІЗІОЛОГІЧНИХ СИГНАЛІВ В ОФТАЛЬМОЛОГІЇ є розміщеною в Репозиторії.

Електрофізіологія- розділ фізіології, що вивчає електричні явища в організмі при різних видах його діяльності: довільної і мимовільної, викликаної і спонтанної, на мікро-та макрорівні в діапазоні від дослідження біоелектричної активності, опосередкованої іонними процесами в синапсах і мембранах окремих клітин і волокон, до аналізу результатів поліграфічної реєстрації, що дозволяє оцінити інтегративні функції цілісного організму.Предметом вивчення в електрофізіології є також активність нервових та інших елементів, їх констеляцій, окремих органів і цілісного організму при дії на них постійного або змінного струму. В даний час власне електрофізіологія є одночасно методичною базою багатьох розділів фізіології і психології, а також медицини і біофізики.

Електроенцефалографія (ЕЕГ) - розділ електрофізіології, що вивчає закономірності сумарної електричної активності мозку, що відводиться з поверхні шкіри голови, а також метод запису таких потенціалів. Також ЕЕГ - неінвазивний метод дослідження функціонального стану головного мозку шляхом реєстрації його біоелектричної активності. Електроенцефалографія дає можливість якісного та кількісного аналізу функціонального стану головного мозку і його реакцій при дії подразників. Запис ЕЕГ широко застосовується в діагностичної та лікувальної роботи (особливо часто при епілепсії), в анестезіології, а також при вивченні діяльності мозку, пов'язаної з реалізацією таких функцій, як сприйняття, пам'ять, адаптація і т. д.

Електроретинографія (ЕРГ) - метод вивчення функціонального стану сітківки, заснований на реєстрації біопотенціалів, що виникають в ній при світловому подразненні. На електроретинограми можна виділити 3 компоненти: початкова a-хвиля,, b-хвиля,, і пізня c-хвиля. В залежності виду ERG, c-хвиля може бути позитивною, негативною або відсутнім (цілком або частково).

Викликаний потенціал (ВП) - електрична реакція мозку на зовнішній подразник або на виконання розумової (когнітивної) завдання. Найбільш широко використовуваними подразниками є візульние для реєстрації зорових ВП, звукові для реєстрації аудиторних ВП та електричні для реєстрації соматосенсорних ВП. Запис ВП проводиться за допомогою електроенцефалографічних електродів, розташованих на поверхні голови.

Методи дослідження електрофізіологічних сигналів мозку

Сучасний етап розвитку діагностичних методів і засобів характеризується суттєвим використанням новітніх інформаційних технологій. Застосування сучасної вимірювальної техніки у поєднанні з новими алгоритмами обробки даних сприяє підвищенню рівня об'єктивності та достовірності діагностичних рішень, скороченню часу проведення обстежень, а також дозволяє виявляти нові інформативні параметри.

Перший етап розвитку наукових досліджень

Наявність електричних потенціалів у живих організмах уперше встановив Л. Гальвані в кінці 18 ст., але детальне вивчення їх розпочалося значно пізніше, коли завдяки розвиткові фізики стало можливим створення високочутливих реєструючих приладів. Уперше електричні потенціали, що виникали в мозку у відповідь на стимуляцію якого-небудь сенсорного органу досліджував Р. Катон у 1875 р. Він накладав один реєструючий електрод безпосередньо на кору головного мозку тварини, інший - на поверхню зрізу мозку і, використовуючи в якості стимулу світло лампи, спостерігав зміни різниці потенціалів між електродами. Р. Катону належить також заслуга відкриття електроенцефалограми (ЕЕГ) в тих самих експериментах. Помістивши обидва електроди на непошкоджений мозок, він виявив неперервні коливання різниці потенціалів при відсутності стимуляції. Це й була ЕЕГ. Вперше викликані потенціали (ВП) у корі великих півкуль реєстрував В.В. Правдич-Немінский (1913,1925) з допомогою струнного гальванометра.

В 1929 p. 1. Бергер виявив, що ЕЕГ можна зареєструвати з поверхні шкіри голови людини. Після цього електроенцефалографія почала швидко розвиватися. ЕЕГ з допомогою різних приладів і методів обробки даних вперше вивчали Дітш (1932), М.Н. Ліванов (1934), Едріан, Метьюз (1935) та ін. Однак сенсорні ВП, відведені від поверхні шкіри голови не можливо було так просто реєструвати та досліджувати, як ЕЕГ.

Потужність ВП після проходження через позамозкові тканини дуже зменшується і тому при відведенні з поверхні скальпа ВП виявляється зашумленим через ЕЕГ, потужність якої перевищує потужність ВП (спонтанна ЕЕГ - коливання електричного потенціалу мозку, незалежно від стимуляції). Крім того, частотні спектри ЕЕГ та ВП у перекриваються. У 1947 р. Дж. Даусон уперше запропонував метод реєстрації та виділення із спонтанної ЕЕГ мозкових електричних потенціалів людини, викликаних стимуляцією периферичного нерва та відведених від поверхні шкіри голови . В основі цього методу лежить припущення, що "ВП з'являються через строго визначений час після подачі стимулу і мають відносно постійну хвильову конфігурацію", а "зв'язок спонтанних ритмів із стимулом є чисто випадковим". У 1954 р. Дж. Даусон створив "ємнісний суматор", призначений для сумування постстимульних реалізацій ЕЕГ у дискретні послідовні моменти часу . Інший, досить цікавий пристрій - "фотографічний усереднювач" був запропонований в 1955 р. Кальве та Шерером.

Другий етап розвитку наукових досліджень

Наступний етап розвитку наукових досліджень у напрямку розробки інформаційно-вимірювальних систем (IBС) для діагностики за ВП пов'язаний із вирішенням проблеми автоматизації управління електрофізіологічним експериментом.

Першим цифровим обчислювальним пристроєм, спеціально розробленим для виділення та подальшого аналізу ВП був Average Response Computer (ARC), виготовлений в 1961 p. в Массачусетському технологічному інституті. Випускали також пристрої на основі універсальних електронних ЕОМ – ТХ-0, LINC (Laboratory Instrument Computer), PDP-72, які були призначені перш за все для наукових досліджень.

На сьогодні найбільш розповсюдженими в офтальмологічних клініках України та СНД сучасними ІВС для офтальмодіагностики по зорових викликаних потенціалах є: (перерахувати). Деякі з цих систем призначені для використання тільки в офтальмологічній практиці, а також включають підсистеми для реєстрації й аналізу електроретинограм та електроокулограм, інші дозволяють досліджувати, крім зорових, також слухові та соматосенсорні ВП.

Методи дослідження викликаних потенціалів сітківки ока

В останні десятиліття для діагностики захворювань сітківки та зорових нервів лікарі почали широко використовувати метод електроретинографії. Він базується на аналізі електроретинограми (ЕРГ), яка являє собою графічне вираження електричної реакції множини клітинних елементів сітківки ока на зовнішнє світлове подразнення. ЕРГ реєструється шляхом вимірювання електричного потенціалу рогівки ока відносно референтної точки (мочки вух, точки на лобі). Реєструються викликані потенціали сітківки, які виникають у відповідь на стимул (спалахи світла різної довжини хвилі, інтенсивності, частоти).

Перший етап розвитку наукових досліджень

Основоположником клінічної електрофізіології органів зору є шведський вчений-офтальмолог Карпе, який для проведення досліджень використовував контактні лінзи (1945). Хоч контактну лінзу вперше для ЕРГ запропонував американський фізіолог Рігс (1941).

Велика кількість робіт з даної тематики вийшла з лабораторії шведського фізіолога Граніта, в яких використовувалося подразнення ока тварин струмом.

Дію поляризованого струму на ЕРГ жаби вивчали французькі вчені Бенуа і Коршо (1953), російські - А.В.Лебединсхий і І.А.Пеймер (1955). Порівняння електричних і світлових подразнювачів ока описав Марков О.П. (1952). Автор показав, що латентний період (час від подачі стимулу до появи реакції) для електричного подразнення на 50 - 80 мсек коротший, ніж для світлового. Необхідно світловий стимул прикласти на 50 - 100 мсек раніше електричного, щоб відчуття від обох виникли одночасно. Це пояснюється тим, що електричний стимул безпосередньо подразнює закінчення нерва, а світловий стимул діє через фотохімічні процеси в рецепторах сітківки, на що затрачається час.

Другий етап розвитку наукових досліджень

Перелічити 1(конструкція І.А.Пеймер і М.П Ульт, виконана в Ленінградському технологічному інституті) 2, а також 3.

З урахуванням складності й істотної динаміки процесів, які реєструються, повністю автоматизований запис ЕРГ поки не виконано. Необхідним є постійне візуальне спостереження оператора за сигналами, які надходять на вхід АЦП і за процесом їх усереднення, що дозволяє вносити корективи по ходу запису. Це забезпечується виведенням сигналів на екран приладу.

Всі існуючі комп'ютеризовані прилади дозволяють на екрані швидко і точно вимірювати амплітуду й латентність основних піків ЕРГ шляхом ручного переміщення візира і встановлення на них спеціальних маркерів. У деяких системах ("BASIS ЕРМ") передбачено спеціалізовані програми, які повністю автоматизують вказані вимірювання в типових випадках.

Третій етап розвитку наукових досліджень

Роботи з широкого використання електроретинографічних досліджень у СНД стали можливими після впровадження нових лікарських методик на базі Московського НДІ ім. Гельмгольца та розробки спеціальних пристроїв для відбору ЗВП, при світловому подразненні.

В 1992-1993 pp. інститутом вищої нервової діяльності й нейрофізіології Російської академії наук (РАН) та інститутом проблем передачі інформації РАН у співробітництві з Всеросійським центром пластичної хірургії ока проводилася розробка методів і апаратури для діагностики захворювання зорової системи людини. Статистична обробка результатів проводилася на ЕОМ із використанням стандартних статистичних програм.

Недоліком вказаної апаратури для реєстрації ЕРГ є складність освоєння методики роботи лікарем-оператором, недостатня кількість інформації для прийняття рішень, відсутність автоматизованого відбору інформативних (діагностичних) параметрів.

Список використаних джерел

• Шагас Ч. Викликані потенціали мозку в нормі та патології: Пер. з нім.-М.: Мир, 1975.-316с.
  
• Лакомин А.І. Електрофізіологія.-М.: ВШ, 1977.-275с.
  
• Ліванов М.Н. Вибрані праці.-М.: Наука, 1989.-400 с.
  
• Труш В.Д. ЕОМ в нейрофізіологічних дослідженнях.-М.: Наука, 1978.-237 с.
  
• Марченко Б.Г., Мацюк О.В., Фриз М.Є. Наукова монографія.-Тернопіль: Видавництво ТНТУ ім. І.Пулюя,2005.-183 с.
  

Посилання

• Електрофізіологія
• Електроенцефалографія (ЕЕГ)
• Електроретинографія (ЕРГ)
• Викликаний потенціал (ВП)