Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ТРЕНИРОВКИ АККОМОДАЦИИ

Изобретение относится к области медицины, а именно к офтальмологии, и может быть использовано для тренировки аккомодации.

Известно, что тренировка аккомодационного аппарата является важным фактором для эффективного лечения миопии, псевдомиопии различных форм амблиопии (дисбинокулярной, анизометропической, рефракционной, обскурационной, и др.), а также с профилактической целью у лиц с повышенной зрительной нагрузкой. Применяется для профилактики у различных групп населения с целью увеличения остроты зрения, в том числе способствует более длительному сохранению эффекта лечения (см., например, кн. АККОМОДАЦИЯ. Руководство для врачей, п/р Л.А. Катаргиной, изд-во Апрель, 2012, с. 110-121).

Так, описаны различные методы тренировки аккомодации: по Э.С. Аветисову - К.А. Мац 1999); оптического микрозатуманивания и дивергентной дезаккомодации по А.И. Дашевскому (1973); «раскачки» по В.В. Волкову - Л.Н. Колесниковой (1976), а также приспособления и аппараты для их осуществления. К ним относятся, например, офтальмомиотренажер - релаксатор «Визотроник», аппарат «Оксис», в основу которых положен принцип тренировки аккомодации чередованием расслабления и напряжения цилиарной мышцы глаза путем изменения расстояния между изображением демонстрируемого объекта и глазом пациента с более близкого на более удаленное и обратно. Аппарат «Медоптика-ТАК 6.1» содержит набор световых излучателей, различно удаленных от глаза. При последовательном включении излучателей расположенная непосредственно перед глазом линза формирует изображение, которое автоматически перемещается от минимально близкого положения до «виртуальной» бесконечности и обратно.

Известен способ тренировки аккомодации с помощью линз, сменяемых в определенном порядке (+3,0; +3,25; +3,0; +2,75), при этом каждую пару предъявляют в течение 10-15 сек с общей продолжительностью 20-30 мин (RU 2056826 C1, Домантиевская и др., 27.03.1996). Недостатками данного метода является недостаточная эффективность, а также для осуществления процесса тренировки необходим врач.

В патенте (RU 2057500 C1, Печатников, 10.04.1996) тренировка аккомодации обеспечивается поочередным включением ближнего и дальнего знакосинтезирующих индикаторов, на которых в зависимости от режима, задаваемого врачом, высвечиваются символы одной из трех последовательностей. Символы в пределах выбранного набора будут сменять друг друга в случайной последовательности. Пациент обязан назвать, какой символ он видит на ближнем табло, затем на дальнем, снова на ближнем и т.д. т.е. он вынужден с частотой, определенной частотой воздействия на орган управления со стороны врача, перефокусировать свой взгляд с “близи” на “даль” и обратно, тем самым достигается эффект тренировки аккомодации глаза.

В патенте (RU 2361569 C2, Самойлов и др., 20.07.2009) описан «резонансный» способ тренировки аккомодации, который включает фиксацию взгляда на стимулирующие зрение элементы разной величины, генерируемые на экране дисплея. Исследовалась зависимость остроты зрения от частоты изменения величины зрительного стимулирующего элемента. Изменения линейных размеров A₁(t) и A2(t) визуальных элементов, стимулирующие механизм аккомодации глаз, проводят по законам cos и/или меандра, выбирают в диапазонах резонансных частот 0,48-0,52 Гц и 1,8-2,2 Гц.

В изобретении (RU 2159603 C1, Небера, 27.11.2000) в качестве зрительного стимула используют вращающийся плоский тест. Тест представляет собой кольцевое изображение, состоящее из вписанных друг в друга черных кольцевых элементов на белом фоне. Центры вписанных окружностей смещены от центра вращения и имеют постоянный для данного теста эксцентриситет. Скорость вращения теста изменяют от 20 до 90 оборотов в минуту. Однако данный способ недостаточно эффективен, а другие вышеупомянутые решения хоть и обладают полезными элементами, но не являются универсальными и не решают задачу в целом.

Известен неинвазивный способ повышения визуальной функции глаз, реализуемый в терапевтическом многофункциональный аппарат для лечения амблиопии (CN 202505706 (U), BEIJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY, 31.10.2012). Использован компьютер с двумя экранами, создающими игровое трехмерное изображение, а также дисплей врача, который отображает условия обучения и характер движения глаз детей во время игры. Однако реализуемый в этом аппарате способ тренировки не предусматривает оперативной корректировки игровой ситуации в зависимости от текущих параметров зрения ребенка в ходе тренировки.

Наиболее близким к патентуемому является способ тренировки аккомодационной способности путем “физиологического массажа” цилиарной мышцы глаз (RU 2148982 С1, МОНИКИ, 20.05.2000 - прототип) для лечения и профилактики миопии у детей, суть которого заключается в том, что перед пациентом устанавливают два экрана с динамическим цветным изображением. Первый - с экраном 10 см на расстоянии 45-60 см, и второй - с экраном не менее 55 см, на расстоянии 450-600 см. На экранах демонстрируют игровую ситуацию, попеременно переключая изображение с одного экрана на другой с полупериодом от 6 до 40 с, в течение 20-30 мин, ежедневно на курс лечения 25-30 дней. Однако метод эффективен только в ограниченных случаях, при сравнительно небольших изменениях остроты зрения, а кроме того, не учитывается текущее состояние остроты зрения пациента.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи повышения эффективности тренировки аккомодации в зависимости от состояния центрального зрения во время сеанса тренировки, на которое, в частности, оказывает влияние состояние преломляющих сред глаза, размер и плотность колбочковых элементов в центральной ямке желтого пятна, состояние проводящих путей, подкорковых и корковых зрительных анализаторов, общее функциональное состояние центральной нервной системы, психоэмоциональное состояние пациента. Основным функциональным тестом по оценке состояния центрального зрения является исследование остроты зрения пациента.

Патентуемый способ тренировки аккомодации состоит в попеременном предъявлении изображений стимулов на разноудаленных по линии визирования дисплеях с заданием пациенту зафиксировать взгляд и опознать стимул.

Отличие способа состоит в следующем.

Стимулы предъявляют на трех дисплеях, установленных на расстоянии от пациента, равном 0,5; 1 и 5 м. Для каждого дисплея формируют первую индивидуальную последовательность (ИП) разноразмерных стимулов, угловой размер Ф которых фиксирован для указанного расстояния по линии визирования и размеров дисплея, причем внутри ИП стимулы размещены по убыванию углового размера ϕ.

Тренировку проводят в две стадии: на первой стадии определяют остроту зрения, для чего попеременно на дисплеях, выбранных случайным образом, предъявляют стимулы из первой ИП, при опознании которых учитывают характер ответа: при правильном ответе предъявляют стимул из ИП соответствующего дисплея с уменьшающимся угловым размером ϕ, а при неправильном ответе - с увеличивающимся угловым размером ϕ.

Для каждого из стимулов регистрируют число правильных ответов и определяют стимул с минимальным угловым размером ϕ_M, который пациент не менее четырех раз правильно опознал, и соотносят его с текущей остротой зрения, затем на второй стадии тренировки с учетом определенного значения ϕ_M формируют вторую ИП по меньшей мере из трех стимулов, угловой размер которых лежит в диапазоне от 0,79ϕ_M до 1,26ϕ_M и осуществляют циклическое предъявление этих стимулов.

Способ может характеризоваться тем, что угловой размер ϕ (в минутах) разноразмерных стимулов первой ИП удовлетворяет условию:

6875,49⋅arctg(Lm/2L)>ϕ>6875,49⋅arctg(2,5⋅(Lm/Lp)/L),

где Lm, Lp - размер экрана дисплея в мм и пикселах соответственно; L - расстояние между дисплеем и пациентом, мм.

Способ может характеризоваться и тем, что стимул размещен внутри изображения структурированного объекта, который представляет собой совокупность цветных и/или черно-белых фигур в форме прямоугольников, и/или квадратов, и/или кругов, или их совокупности и отделен от изображения структурированного объекта зазором, минимальный размер которого составляет от 0,5 до 3-х размеров стимула.

Способ может характеризоваться также тем, что частоту предъявления структурированного объекта изменяют с пространственной частотой от 0,2 до 10 циклов на градус и/или инвертируют цвет объекта с частотой от 0 до 50 Гц.

Способ может характеризоваться, кроме того, тем, что длительность ежедневных процедур составляет 5-15 мин при общем курсе 10-15 дней, при этом первую стадию тренировки проводят в течение 3-5 мин.

Технический результат изобретения - повышение эффективности тренировки аккомодации в зависимости от текущего состояния центрального зрения во время сеанса тренировки и задания адекватного для аккомодационной системы зрительного стимула.

Существо изобретения поясняется на чертежах, где на:

фиг. 1 показана блок-схема устройства для осуществления способа;

фиг. 2 - к формированию на дисплее изображения стимула;

фиг. 3, 4 - пример двух вариантов изображения стимула для опознавания;

фиг. 5, 6 - пример вариантов изображения визуального образа;

фиг. 7 - пример визуального образа при изменении пространственной частоты;

фиг. 8 - пример инвертирования цветов визуального образа;

фиг. 9 - блок-схема алгоритма оценки остроты зрения и тренировки.

При осуществлении способа учитываются индивидуальные особенности каждого пациента и успешность выполнения им зрительных задач, осуществляется выбор углового размера предъявляемых стимулов в каждом сеансе тренировок. При этом угловой размер стимула и величина зазора до окружающего структурированного объекта, определяющего краудинг-эффект, на ближнем и дальнем мониторе для каждого пациента может значительно различаться и зависит от остроты зрения пациента на дальнем и ближнем расстояниях, которое может изменяться от сеанса к сеансу. Минимально возможный по размеру стимул, но при этом хорошо распознающийся пациентом, в сочетании со структурированным объектом с пространственными частотами 3-9 циклов на градус является оптимальным визуальным образом для аккомодационной системы, изменяющей преломляющую силу глаза для приспособления к восприятию объектов, находящихся на различных расстояниях. Особое внимание уделяется работе на промежуточных расстояниях, тогда как традиционно тренировки и измерения проводятся только для близи (0,3, 0,5 м) и дали (5 м). Именно на средних расстояниях около одного метра, согласно нашим данным, у большинства испытуемых регистрировались максимальные результаты проводимого лечения. Подстройка размеров стимулов в каждом сеансе тренировок позволяют проводить тренировки данным способом индивидуально (на дому), без участия врача.

Способ осуществляют следующим образом (фиг. 1). В поле зрения пациента «P» устанавливают три дисплея 1, 2, 3, подключенные к управляющим входам блока 4 управления и анализа. С сигнальным входом блока 4 связан выход блока 5 фиксации ответов пациента, имеющий клавиатуру 6. Дисплей 1 размещают на расстоянии L1=0,5 м, дисплей 2 - на L2=1,0 м, дисплей 3 - на L3=5,0 м.

На одном из дисплеев в случайном порядке предъявляют изображение со стимулом, на котором пациент должен зафиксировать свой взгляд и опознать стимул. В этот же момент времени на других дисплеях предъявляют нейтральные изображения или черный экран. Задание пациенту - зафиксировать взгляд и опознать стимул путем нажатия на клавиатуру 6.

После размещения в кабинете дисплеев на указанных расстояниях, для каждого дисплея формируют индивидуальную последовательность (ИП) разноразмерных стимулов, угловой размер ϕ которых фиксирован для указанного расстояния по линии визирования и размеров дисплея, причем внутри ИП стимулы размещены по убыванию углового размера ϕ, Коэффициент пропорциональности двух соседних по размеру стимулов равен 1,26.

Диапазон угловых размеров стимулов зависит от физических характеристик дисплеев (фиг. 2) и определяется по формулам:

ϕмин=6875,49⋅arctg(2.5⋅(Lm/Lp)/L); ϕмакс=6875,49⋅arctg(Lm/2L);

где ϕмин, ϕмакс, ϕмакс - минимально и максимально возможные угловые размеры стимула, мин; Lm - размер экрана дисплея, мм; Lp - размер экрана дисплея, пике; L - расстояние между дисплеем и пациентом, мм.

На основе этих формул для каждого дисплея создают уникальную ИП угловых размеров стимулов от максимального углового размера к минимальному, которая в процессе тренировки на данном стенде не изменяется. В Таблице 1 показан пример ИП угловых размеров ϕ стимулов для реального дисплея с размером 196×147 мм и разрешением 2048×1536 пикселов, расположенного на расстоянии 0,5 м, вычисленный для остроты зрения OU в диапазоне от 0,1 до 2,0.

Способ осуществляют в две стадии: на первой стадии проводят тренировку с одновременным определением остроты зрения, а на второй - тренировку посредством предъявления стимулов, параметры которых скорректированы на основании данных, определенных на первой стадии.

На первой стадии попеременно на дисплеях, выбранных случайным образом, предъявляют стимулы, например, не менее пяти раз для каждого дисплея.

Изображения стимулов показаны на фиг. 3, 4, где на фиг. 3 показан стимул 7 в форме кольца Ландольта 71, определенного в стандарте ISO 8596 “Оптика и оптические приборы. Проверка остроты зрения. Стандартный оптотип и его предъявление”, наружный диаметр кольца - W мм, разрыв кольца и ширина - W/5 мм. Так, например, для остроты зрения, равной 1, наружный диаметр кольца Ландольта должен охватывать угол 5', а ширина и разрыв кольца - угол 1', при соответствующем расстоянии наблюдения.

На фиг. 4 показан квадратный стимул 7 в форме набора из трех параллельных прямоугольников 72 общим размером W мм, ширина и расстояние между прямоугольниками равны W/5 мм.

Эти стимулы могут иметь форму любых известных геометрических фигур и букв алфавита, построенных по вышеизложенному принципу.

При опознании таких стимулов учитывают характер ответа:

- при правильном ответе предъявляют стимул из ИП соответствующего дисплея с уменьшающимся угловым размером ϕ, а при неправильном ответе предъявляют стимул из ИП соответствующего дисплея - с увеличивающимся угловым размером ϕ.

Следующий стимул всегда предъявляют после ответа на текущий стимул, вне зависимости от правильности ответа.

Ниже представлен пример построения ИП для трех дисплеев, который далее использован при тренировке аккомодации зрения.

Так, например, на дисплее 1 отображается стимул с наибольшим угловым размером [13'], который может отобразить дисплей 1. После ответа [правильно] на дисплее 3 отображается стимул с наибольшим угловым размером [10'], который может отобразить дисплей 3. После ответа [правильно] на дисплее 1 предъявляется стимул с меньшим угловым размером [10'], т.к. был дан правильный ответ во время последнего предъявления стимула на дисплее 1. После ответа [правильно] на дисплее 2 предъявляется стимул с меньшим угловым размером [8'], т.к. был дан правильный ответ во время предъявления стимула на дисплее 2. После ответа [неправильно] на дисплее 3 предъявляется стимул с меньшим угловым размером [8'], т.к. был дан правильный ответ во время последнего предъявления стимула на дисплее 3.

После ответа [правильно] на дисплее 2 предъявляется стимул с большим угловым размером [10'] т.к. был дан неправильный ответ во время последнего предъявления стимула на дисплее 2. После ответа [правильно] на дисплее 1 предъявляется стимул с меньшим угловым размером [8'], т.к. был дан правильный ответ во время последнего предъявления стимула на дисплее 1. После ответа [правильно] на дисплее 3 предъявляется стимул с меньшим угловым размером [6,3'], т.к. был дан правильный ответ во время последнего предъявления стимула на дисплее 3. После ответа [неправильно] на дисплее 1 предъявляется стимул с меньшим угловым размером [6,3'], т.к. был дан правильный ответ во время последнего предъявления стимула на дисплее 1. После ответа [правильно] на дисплее 2 предъявляется стимул с меньшим угловым размером [8'], т.к. был дан правильный ответ во время последнего предъявления стимула на дисплее 2. После ответа [правильно] на дисплее 3 предъявляется стимул с большим угловым размером [8'], т.к. был дан неправильный ответ во время последнего предъявления стимула на дисплее 3.

Для каждого из стимулов регистрируют число правильных ответов и определяют стимул с минимальным угловым размером ϕ_М, который пациент по меньшей мере четыре раза правильно опознал, и соотносят его с текущей остротой зрения.

В Таблице 3 приведены последовательности предъявлений ИП стимулов для каждого из дисплеев, где № - порядковый номер предъявления для дисплея; П (правильно), Ош. (ошибка) - опознание стимула; Сϕ - количество предъявлений стимула с угловым размером ϕ; Пϕ - количество правильных опознаний стимула с угловым размером ϕ. Из этих данных определены угловые размеры ϕ_М для каждого стимула.

Для дисплея 1 предъявляемый стимул - кольцо Ландольта, угловой размер кольца =3,15', разрыв кольца =0,63'; соответствует остроте зрения OU=1/0,63=1,59. Для дисплея 2 - ϕ_М=4', что соответствует OU=1,25. Для дисплея 3 - ϕ_М=6,3' - соответствует OU=0,8.

На второй стадии тренировки, с учетом определенного значения ϕ_М формируют вторую ИП по меньшей мере из трех стимулов. Угловой размер ϕ_М стимула лежит в диапазоне от 0,79ϕ_М до 1,26ϕ_М, Соответственно, формируют вторую ИП, которая характеризуется следующими параметрами для первого, второго и третьего стимулов для каждого из дисплеев:

дисплей 1 угловые размеры ϕ_М стимулов: ϕ_М=4'; 3,15'; 2,5'.

угловые размеры ϕ_М стимулов дисплей 2: ϕ_М=5'; 4'; 3,15'.

угловые размеры ϕ_М стимулов дисплей 3: ϕ_М=8'; 6,3'; 5'.

При тренировке осуществляют циклическое предъявление этих стимулов. Так, на дисплее 1 предъявляется визуальный образ, состоящий из стимула с угловым размером ϕ_М=4' и структурированным объектом с пространственный частотой F=4 цикла на градус (выбирается случайным образом из диапазона 3-9 циклов на градус), Минимальный зазор R вокруг стимула составляет 12'.

После ответа пациента (результаты ответа не влияют на параметры визуального образа) или через заданный промежуток времени от 10 до 30 секунд, на дисплее 3 предъявляют визуальный образ, состоящий из стимула с угловым размером ϕ_М=8' и структурированного объекта с пространственный частотой F=5 цикла на градус; минимальный зазор R вокруг стимула составляет 16'. После ответа пациента или через промежуток времени от 10 до 30 секунд, на дисплее 2 предъявляют визуальный образ, состоящий из стимула с ϕ_М=5' и структурированного объекта с пространственной частотой F=7 цикла на градус; минимальный зазор вокруг стимула составляет 15'.

Затем, аналогично, после ответа пациента или через заданный промежуток времени от 10 до 30 секунд, на дисплее 3 предъявляют визуальный образ, состоящий из стимула с ϕ_М=6,3' и структурированного объекта с пространственный частотой F=6 цикла на градус, минимальный зазор вокруг стимула составляет 12,6'.

Далее, на дисплее 2 предъявляют визуальный образ: стимул с угловым размером ϕ_М=4' и структурированным объектом с пространственный частотой F=4 цикла на градус, минимальный зазор R=12'. После ответа пациента на дисплее 1 предъявляют визуальный образ, состоящий из стимула с ϕ_М=3,15' и структурированным объектом с пространственный частотой F=4 цикла на градус; зазор R вокруг стимула составляет 9,45'. Такие операции повторяются далее до конца тренировки.

В Таблицу 4 сведены последовательности предъявлений стимулов для каждого из дисплеев, где № - порядковый номер предъявления; Д. - номер дисплея, ϕ_М - угловой размер стимула, β - угловой размер зазора между стимулом и структурированным объектом, F - пространственная частота структурированного объекта.

На фиг. 5, 6 показаны изображения визуальных образов, каждый из которых включает стимул 7 и структурированный объект 8, например, в виде параллельных штрихов (фиг. 5), или расфокусированных клетчатых структур (фиг. 6).

Структурированный объект представляет собой совокупность цветных и/или черно-белых фигур, в форме прямоугольников, и/или квадратов, и/или кругов, или их совокупности, а минимальный зазор R вокруг стимула составляет от 0,5 до 3 размера стимула 7. Для простоты изложения считается, что размеры по горизонтали и вертикали примерно одинаковы и составляют W.

Тренировочная задача может быть усложнена, если в процессе предъявления визуального образа на выбранном дисплее частоту структурированного объекта изменяют с пространственной частотой мельканий от 0,2 до 10 циклов на градус и/или инвертируют цвет объекта с частотой от 0 до 50 Гц.

На фиг. 7 условно показано как изменяется структурированный объект 81 при изменении пространственной частоты мельканий в 2 раза поз. 82. Пространственная частота элементов объекта (толщина полосок, квадратов…) может изменяться и лежит в пределах от 0,2 до 10 циклов на градус. На фиг. 8 условно показано как изменяется структурированный объект 83 с заданной частотой (например, 2 раза в секунду) после инвертирования цвета (поз. 84).

Длительность ежедневных процедур составляет 5-15 мин при общем курсе 10-15 дней, при этом первую стадию тренировки проводят в течение 3-5 мин.

На фиг. 9 показана блок-схема алгоритма функционирования блока 4 оценки остроты зрения и тренировки, где приведены обозначения фиг. 4.

В результате осуществления способа получены следующие результаты.

Пример 1. Пациент, возраст 15 лет. В течение 10 дней проводили тренировку аккомодации по 15 мин, ежедневно. Получены следующие результаты.

Пример 2. Пациент, возраст 16 лет. В течение 10 дней проводили тренировку аккомодации по 15 мин, ежедневно. Получены следующие результаты.

Из приведенных примеров видно, что увеличение аккомодационной способности в результате функционального лечения составило 2,5 диоптр., а повышение остроты зрения на этом фоне - на 0,4.

Время тренировок подбирается согласно возрасту и психоэмоциональным характеристикам пациентов: для младшей возрастной группы тренировки могут длиться 5 мин, для пациентов старшей возрастной группы - 15 мин. Общий курс при ежедневных процедурах 10-15 дней.

Для более устойчивой концентрации внимания пациента на тренировках целесообразно интегрировать тренировочный сценарий в компьютерную игру согласно возрасту таким же образом, как это рекомендовано в способе-прототипе.