Результат интеллектуальной деятельности: Способ диагностики диабетической ретинопатии

Изобретение относится к медицине, а именно, к офтальмологии, и может быть использовано для диагностики диабетической ретинопатии (ДР) у больных сахарным диабетом (СД).

Для наиболее эффективного лечения ДР очень важно диагностировать болезнь на ранних стадиях, поскольку вплоть до поздних стадий ДР протекает бессимптомно, а затем быстро происходит ухудшение.

Известны способы диагностики либо прогнозирования развития ДР на основе анализа показателей крови и (или) слезной жидкости (СЖ) пациентов, либо в комбинации с выполнением ретиноскопии, в частности:

- способ прогнозирования развития ДР, включающий иммунологическое исследование СЖ и определение в ней концентрацию иммуноглобулина А, на основании значений которого прогнозируют переход непролиферативной стадии ДР в пролиферативную (патент 2124727, RU);

- способ диагностики ДР, позволяющий диагностировать ДР при определении в сыворотке крови повышенного уровня тироксинсвязывающего гормона в 1,5 и более раз (патент 2071059, RU);

- способ дифференциальной диагностики ранних стадий ДР, основанный на ретиноскопии и исследовании эндотелиальных факторов в сыворотке крови (патент №2283617, RU);

- способ диагностики ранних стадий ДР, основанный на проведении цветового допплеровского картрирования глазной артерии и центральной артерии сетчатки, и последующем анализе гемодинамики глаза в зависимости от уровня глюкозы крови (патент №2402272, RU);

- способ диагностики ДР, основанный на определении нитритов в крови, а в СЖ - холестерина, супероксиддисмутазы и каталазы, составлении карты на основании полученных показателей, и определении по ней стадий развития ДР (патент №2304786, RU);

- способ диагностики ранних стадий ДР, основанный на определении коагуляционной активности СЖ и концентрации в СЖ глюкозы, при увеличении коагуляционной активности выше 45, а концентрации глюкозы более чем 0,3 мкмоль/л диагностируют ранние стадии ДР (патент №2203500, RU);

- способ диагностики ДР, основанный на биохимическом анализе крови (патент №2071059, RU).

Однако все перечисленные методики являются инвазивными, требующими наличия определенных реагентов, финансовых и временных затрат, а также наличия квалифицированного персонала и проведения лабораторных исследований. К тому же на основании данных обследований невозможно визуально оценить офтальмологическую картину патологических изменений глазного дна для выработки оптимальной тактики лечения.

В настоящее время золотым стандартом диагностики ДР признана флюоресцентная ангиография - классический метод оценки состояния капилляров и сосудов сетчатки. Метод достаточно информативен, но инвазивен, имеет множество соматических противопоказаний и побочных эффектов, не может применяться при непрозрачных оптических средах глаза.

Более современным методом диагностики ДР является оптическая когерентная томография с ангиографией (ОКТ-ангиография), позволяющая дифференцировать кровеносные сосуды от окружающих тканей на всей глубине сканирования, а также послойно визуализировать сосудистую сеть сетчатки и диска зрительного нерва. Для анализа движения крови по сосудам проводится оценка изменения амплитуды отраженного от эритроцитов оптического луча. Количественный анализ микроциркуляции подразумевает расчет индекса кровотока, оценку плотности микрососудистого рисунка, а также измерение площади дефектов кровенаполнения. Данный метод неинвазивен, имеет высокую информативность, однако его доступность ограничивают высокая стоимость оборудования и необходимость наличия специально обученного высококвалифицированного персонала.

В последние годы все большее распространение получает метод визуального обследования капилляров при жизни человека и в реальном времени - широкопольная капилляроскопия ногтевого ложа (капилляроскопия), позволяющий оценить состояние микроциркуляционного русла при любых заболеваниях, затрагивающих сосуды, в частности, при сахарном диабете. Главными капилляроскопическими параметрами микроциркуляции, которые можно оценить количественно, являются следующие: плотность капиллярной сети (количество капилляров на 1 мм длины дистальной фаланги каждого пальца), ширина и длина капилляров, диаметр артериального и венозного отделов, внешний и внутренний диаметры, ширина верхушки и расстояние между капиллярами. Также учитывается скорость кровотока в артериальном и венозном отделах. Кроме того, при капилляроскопии оценивается и наличие аваскулярных зон, появление которых свидетельствует о тканевой гипоксии, а следовательно, может рассматриваться в качестве важного прогностического фактора. Наконец, важное значение имеют распределение капилляров (в норме имеет место гомогенное и упорядоченное распределение капилляров параллельно друг другу с равным небольшим расстоянием между восходящим и нисходящим отделами) и их форма (нормальные капилляры напоминают шпильку или перевернутую букву «U», а артериальный отдел обычно меньше по диаметру, чем венозный). Основными капилляроскопическими признаками поражения микроциркуляторных сосудов являются изменения размеров и количества капилляров.

Для исследования капилляров используют капилляроскоп - небольшой оптический прибор, сочетающий в себе оптическую систему и фиксатор для пальца. Имеются разновидности приборов с возможностью фотографирования получаемого изображения.

Капилляроскопия - информативный и неинвазивный метод оценки состояния кровеносной системы человека, однако диагностическая ценность данного метода в офтальмологии не изучена.

Предлагаемое изобретение решает задачу разработки достоверного, неинвазивного, не требующего значительных финансовых и временных затрат способа диагностики стадии ДР у пациентов с сахарным диабетом на основе выполнения капилляроскопии.

При анализе существующего уровня техники авторами не обнаружено известных способов диагностики ДР у пациентов с сахарным диабетом на основе проведения широкопольной капилляроскопии ногтевого ложа.

Для решения указанной задачи была изучена взаимосвязь параметров микроциркуляции сетчатки и ногтевого ложа у 102 пациентов ТФ «НМИЦ «МНТК Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова с сахарным диабетом и различными стадиями ДР. Всем пациентам было выполнено офтальмологическое обследование в полном объеме и включало, в частности, проведение ОКТ-ангиографии и капилляроскопии.

При проведении ОКТ-ангиографии исследовалось состояние микроциркуляторного русла поверхностных и глубоких слоев сосудистого сплетения центральной области сетчатки. Использовался протокол En Face Density, по которому оценивались 9 зон поверхностного и те же 9 зон глубокого слоя сосудистого сплетения сетчатки.

При проведении капилляроскопии анализировались следующие параметры микроциркуляции:

- линейная плотность капиллярной сети - определялась длина краевой зоны в поле зрения, подсчитывалось количество капиллярных петель не менее чем в пяти полях зрения, затем выполнялся перерасчет количества капилляров на 1 мм краевой зоны;

- площадная плотность капиллярной сети - на расстоянии 2-3 мм от краевой зоны подсчитывалось количество верхушек капилляров в единице площади поверхности кожи с последующим перерасчетом на 1 мм²; измерения производились не менее чем в трех полях зрения;

- длина капилляра (расстояние между изгибом капиллярной петли и ее основанием);

- ширина капилляра (расстояние между артериальным и венозным отделами капиллярной петли);

- диаметры артериального и венозного отделов и петли верхушки капилляра в центральной зоне - в режиме «просмотр видеоролика» идентифицировались отделы капилляра по направлению движения крови (по артериальному отделу кровь движется центробежно к верхушке петли, а по венозному - центростремительно от верхушки петли);

- скорость кровотока - определялась по средним показателям скорости движения эритроцитов в капиллярах.

Статистическую обработку полученных данных осуществляли с помощью пакетов программ «Statistica 10.0» (Delllnc., США) и «MedCalc» (MedCalcSoftware, Бельгия). Поскольку распределение большинства количественных признаков было нормальным (проверяли по критерию Шапиро-Уилка), для оценки полученных данных манипулировали параметрическими методами описательной статистики с определением средней арифметической величины (М) и величины средней ошибки (m). Оценку статистической значимости различий проводили с использованием t-критерия Стьюдента, различия принимались значимыми при р<0,05.

Для решения задачи оценки диагностической информативности и прогнозирования наличия или отсутствия ДР проводилось построение кривых операционных характеристик (ROC-кривых) с последующим определением чувствительности, специфичности и площади под кривой (AUC), а также расчетом оптимальной точки отсечения каждого из диагностических показателей, выбор которых осуществляли по результатам предварительного корреляционного анализа (по Пирсону).

При анализе данных капилляроскопии с параметрами ОКТ-ангиографии были выявлены значимые корелляционные взаимосвязи параметров капилляров ногтевого ложа с состоянием капилляров глаза, слабее выраженные в зоне фовеа и более значимые в парафовеолярных зонах. Наиболее сильные взаимосвязи отмечены для скорости кровотока в капиллярах ногтевого ложа, которая тем выше, чем больше плотность капиллярной сети глаза. Было установлено, что изменения микроциркуляции ногтевого ложа у пациентов с различными стадиями ДР взаимосвязаны с изменениями относительной плотности микроциркуляции в сосудистом сплетении макулярной зоны.

Для определения наиболее информативного диагностического критерия (линейная плотность капиллярной сети, площадная плотность капиллярной сети, длина капилляра, ширина капилляра, диаметры артериального и венозного отделов и петли верхушки капилляра в центральной зоне, скорость в артериальном и венозной отделе) для различных стадий ДР были построены кривые операционных характеристик (ROC-кривые) с последующим сопоставлением площади под кривой (AUC) и расчетом оптимальной точки отсечения диагностического показателя в рамках программы MedCalc версии 13.3.3. Сравнительный визуальный анализ этих кривых, а также анализ значений AUC и достоверности их различий показали, что наиболее информативным критерием в диагностике ДР является скорость кровотока в артериальном отделе (Rate art), мкм/с.

Для обоснования достоверности предлагаемого способа диагностики ДР, а также определения пороговых значений Rate art мы осуществили поиск оптимального соотношения чувствительности-специфичности при разных значениях пороговых величин Rate art., соответствующих непролиферативной и пролиферативной стадиям ДР. Близкие к пороговым значениям координаты ROC-кривой для Rate art, соответствующие непролиферативной стадии ДР, представлены в таблице 1., близкие к пороговым значениям координаты ROC-кривой для Rate art, соответствующие пролиферативной стадии ДР, представлены в таблице 2.

В результате анализа таблицы 1 было установлено, что максимальная величина суммы значений чувствительности и специфичности (195%, приведенная в во второй сверху строке), наблюдается при значениях Rate art 512 мкм/с, что является одним из основных критериев определения критической точки отсечения (Флетчер Р. с соавт., 1998) и соответствует непролиферативной стадии ДР. Следовательно, при диагностике непролиферативной стадии ДР с использованием критерия Rate art следует опираться на пороговую величину 512 мкм/сек.

В результате анализа таблицы 2 было установлено, что максимальная величина суммы значений чувствительности и специфичности (180%, приведенная в во второй снизу строке), наблюдается при значениях Rate art 451 мкм/с, что является одним из основных критериев определения критической точки отсечения (Флетчер Р. с соавт., 1998) и соответствует пролиферативной стадии ДР. Следовательно, при диагностике пролиферативной стадии ДР с использованием критерия Rate art следует опираться на пороговую величину 451 мкм/сек.

Технический результат от реализации предлагаемого изобретения заключается в разработке достоверного, информативного, неинвазивного и доступного для использования в широкой практике способа диагностики ДР у больных сахарным диабетом, на основе проведения широкопольной капилляроскопии ногтевого ложа, что позволяет расширить арсенал средств для диагностики ДР с целью своевременного проведения мероприятий профилактической направленности и назначения адекватного лечения.

Технический результат достигается тем, что на основании данных, полученных при выполнении широкопольной капилляроскопии ногтевого ложа у больных сахарным диабетом, определен наиболее информативный критерий для диагностики непролиферативной и пролиферативной стадий ДР (скорость кровотока в артериальном отделе Rate art) и установлены его пороговые значения: для диагностики непролиферативной стадии ДР 512 мкм/сек., для диагностики пролиферативной стадии ДР 451 мкм/сек.

Способ осуществляется следующим образом.

Пациентам, больным сахарным диабетом, выполняют широкопольную капилляроскопию ногтевого ложа на приборе модели С-01 производства ЗАО «Центр "Анализ веществ"» (Россия). За 5 мин. до начала капилляроскопии с целью максимального повышения оптической прозрачности кожи на область предполагаемого исследования (ногтевой валик) помещают тампон, смоченный этиловым спиртом (70-96% об.).

Непосредственно перед началом исследования с целью повышения гомогенности эпидермиса и уменьшения светорассеивающих свойств кожи для улучшения визуализации капилляров на исследуемую область наносят несколько капель иммерсионного масла (предпочтительно кедрового или пихтового). После этого палец помещают на фиксирующую подставку и подносят объектив прибора к исследуемому участку. При 200-кратном увеличении записывают не менее 5 роликов с захватом границ периваскулярных зон, а при 400-кратном увеличении - не менее 5 роликов с полным захватом капилляра с периваскулярной зоной и контрастными образованиями. Капилляроскопические параметры микроциркуляции анализируются в режиме «стоп-кадр» и в режиме «просмотр». Продолжительность процедуры (длительность ее у одного пациента) составляет порядка 15 мин.

Анализируют скорость кровотока в артериальном отделе. При значениях скорости кровотока меньше или равном 451 мкм/с диагностируют пролиферативную стадию ДР, при значениях скорости кровотока меньше или равном 512 мкм/сек, но больше 451 мкм/с диагностируют непролиферативную стадию ДР, при значениях скорости кровотока больше 512 мкм/сек диагностируют отсутствие ДР.

Изобретение иллюстрируется следующими клиническими примерами.

Пример 1. Пациенка М., 45 лет. Сахарный диабет 2 типа, длительность 7 лет. Жалобы по общему состоянию: периодически возникающая жажда, общая слабость, сухость кожи. Жалоб со стороны глаз нет.

Проведена капилляроскопия ногтевого ложа: скорость кровотока в артериальном отделе - 540 мкм/сек., что позволяет сделать заключение об отсутствии диабетической ретинопатии.

При проведении ОКТ-ангиографии получены следующие параметры:

Общий показатель сосудистой плотности макулярной области (Whole Image) в поверхностном сплетении - 49,6%; в глубоком - 54,5%.

По 9-ти исследуемым зонам:

Офтальмоскопия обоих глаз: диски зрительных нервов (ДЗН) бледно-розовые, контуры четкие. Макулярная зона без особенностей.

На периферии сетчатки изменений не выявлено.

Приведенные исследования подтверждают заключение капилляроскопии об отсутствии ДР.

Пример 2. Пациент Р., 59 лет. Сахарный диабет 2 типа, длительность заболевания 13 лет.

Жалобы по общему состоянию на периодически возникающую общую слабость, жажду, полиурию.

Жалоб со стороны глаз нет.

Проведена капилляроскопия ногтевого ложа: скорость кровотока в артериальном отделе 475 мкм/сек., что позволяет сделать вывод о наличии у пациента непролиферативной ДР.

Проведена ОКТ-ангиография: Whole Image: поверхностное сплетение - 47,9%; глубокое сплетение - 51,8%.

По 9-ти зонам:

Офтальмоскопия: ДЗН бледно-розовые, контуры четкие. В макулярной зоне умеренное количество микроаневризм и микрогеморрагий во всех квадрантах. Единичные твердые экссудаты.

По данным всех обследований поставлен диагноз непролиферативной стадии ДР, т.е. данные капилляроскопии ногтевого ложа объективно отразили стадию заболевания.

Пример 3. Пациент Г., 65 лет. Сахарный диабет 2 типа, длительность заболевания 18 лет.

Жалобы по общему состоянию на трудности компенсации сахара крови, общую слабость, периодически возникающую жажду, сухость кожи.

Жалобы со стороны глаз: периодически возникающая нечеткость зрения, зависимая от общего состояния.

Проведена капилляроскопия ногтевого ложа: скорость кровотока в артериальном отделе - 362 мкм/сек., что свидетельствует о наличии пролиферативной диабетической ретинопатии.

Проведена ОКТ-ангиография: Whole Image: поверхностное сплетение - 42,8%; глубокое сплетение - 44,6%.

По 9-ти зонам:

Офтальмоскопия: ДЗН бледно-розовые, контуры четкие, неоваскуляризация диска, захватывающая 1/3 ДЗН.

В макулярной зоне микрогеморрагии, микроаневризмы и интраретиальные сосудистые аномалии во всех квадрантах. Неоваскуляризация сетчатки в височных сегментах главных сосудистых аркад.

Вены полнокровны, локальная четкообразность вен. Артерии сужены.

При анализе всех полученных данных поставлен и подтвержден диагноз пролиферативной стадии ДР.

Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет диагностировать у больных СД отсутствие ДР, а при ее наличии стадию ДР (пролиферативную или непролиферативную).