Устройство для многомерной регистрации биопотенциалов цилиарной мышцы при аккомодации

Устройство для многомерной регистрации биопотенциалов цилиарной мышцы при аккомодации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для функциональной электродиагностики органов зрения, и может быть использовано в офтальмологии для отведения биопотенциалов цилиарной мышцы глаза при аккомодации.

Известно электродное устройство для реографии глаза [1], содержащее прозрачный корпус, выполненный в виде усеченного конуса с отверстием в верхнем основании, на внутренней боковой поверхности которого размещены две серебряные электродные площадки, имеющие отводящие проводники на внешнюю часть корпуса. При этом регистрация биопотенциалов цилиарной мышцы при аккомодации, с применением данного устройства, благодаря расположению электродов по горизонтальному меридиану глаза, осуществляется непосредственно с передней поверхности глазного яблока в местах проекций сократительной деятельности отдельных типов мышечных волокон цилиарного тела. Однако известное устройство позволяет измерять электрическую активность только двух (из трех) составляющих мышечной структуры цилиарного тела - радиальную в случае монополярного отведения потенциалов и меридиональную в случае биполярного отведения. Кроме того, наличие раструба в верхнем основании корпуса и применение вакуумной системы придают повышенную инерционность устройству, создавая дополнительное напряжение внешним элементам глаза, что провоцирует обильное образование слезной жидкости. Это приводит к длительному времени привыкания глаза к электродному устройству и исключает возможность применения его для многократных измерений процесса аккомодации в период одного обследования, а это значительно затрудняет математическую обработку регистрируемых потенциалов. Кроме этого, электропроводящая часть электродного устройства технологически выполнена с нарушением целостности его основания, вследствие применения операций прессования и сверления, которые приводят также к образованию шероховатостей по периметру контактных участков и в местах выходов сквозных отверстий. При этом отводящие проводники от электродного устройства к внешней измерительной аппаратуре из глазной впадины выходят по центру нижнего века и при регистрации плотно прилегают к раструбу корпуса, что создает дополнительный дискомфорт глазу и затрудняет получение качественной записи изменений биопотенциалов цилиарной мышцы при аккомодации.

Известно электродное устройство для реоофтальмографии [2], содержащее прозрачный корпус, выполненный в виде усеченного конуса, на внутренней боковой поверхности которого размещены две серебряные электродные площадки, имеющие отводящие проводники на внешнюю часть корпуса. При этом регистрация биопотенциалов цилиарной мышцы при аккомодации, с применением данного устройства, благодаря расположению электродов по горизонтальному меридиану глаза, осуществляется непосредственно с передней поверхности глазного яблока в местах проекций сократительной деятельности отдельных типов мышечных волокон цилиарного тела. Однако известное устройство позволяет измерять электрическую активность только двух (из трех) составляющих мышечной структуры цилиарного тела - радиальную в случае монополярного отведения потенциалов и меридиональную в случае биполярного отведения. Кроме того, корпус с закрытым верхним основанием нарушает оптическую систему глаза и не дает возможности отчетливо видеть предъявляемые стимулы, что приводит к низкой точности регистрации биопотенциалов цилиарной мышцы. Устройство также обладает большой массой, за счет использования монолитного корпуса с толщиной основания 1,2 мм и наличия в нем приспособления для создания присасывающего усилия, что вызывает периодическое смещение электрода вниз по роговице глаза и поэтому требует постоянного контроля за его местоположением. Высокая инерционность устройства создает дополнительное напряжение внешним элементам глаза. Это исключает возможность применения его для многократных измерений процесса аккомодации в период одного обследования, а это значительно затрудняет математическую обработку регистрируемых потенциалов. Кроме этого, электропроводящая часть электродного устройства технологически выполнена с нарушением целостности его основания, снижая его прочность, за счет операций термического погружения металлических площадок и сверления, которые приводят к образованию органических наплывов по периметру контактных участков и шероховатостей в местах выходов сквозных отверстий. При этом отводящие проводники от электродного устройства к внешней измерительной аппаратуре из глазной впадины выходят по центру нижнего века и при регистрации плотно прилегают к боковой поверхности корпуса, что создает дополнительный дискомфорт глазу.

Известно электродное устройство для электростимуляции цилиарной мышцы при нарушениях аккомодации [3], содержащее диэлектрический корпус, выполненный в виде кольца сферической формы, на внутренней боковой поверхности которого размещены две токопроводящие пластины, изготовленные из нержавеющей стали, имеющие отводящие проводники на внешнюю часть корпуса. При этом регистрация биопотенциалов цилиарной мышцы при аккомодации, с применением данного устройства, благодаря расположению электродов по горизонтальному меридиану глаза, осуществляется непосредственно с передней поверхности глазного яблока в местах проекций сократительной деятельности отдельных типов мышечных волокон цилиарного тела. Однако известное устройство позволяет измерять электрическую активность только двух (из трех) составляющих мышечной структуры цилиарного тела - радиальную в случае монополярного отведения потенциалов и меридиональную в случае биполярного отведения. Кроме того, конструкция отводящей части электрода, за счет применения металлических стержней и наличия на внешнем основании корпуса цилиндрических утолщений для их крепления, имеет большие размеры и затрудняет движения век, создавая дополнительное напряжение внешним элементам глаза. Это провоцирует образование слезной жидкости, что препятствует четкому видению предъявляемых стимулов и приводит к низкой точности регистрации биопотенциалов цилиарной мышцы при аккомодации. Вместе с этим, соприкосновения век с неизолированной выступающей частью отводящих стержней вносят амплитудные и частотные искажения в измеряемый электрический сигнал, что затрудняет получение качественной записи изменения потенциалов и усложняет дальнейшую математическую обработку. При этом устройство обладает большой массой и, как следствие, высокой инерционностью, что вызывает периодическое смещение электрода по роговице глаза, а в условиях выделения слезы корпус перемещается как по скользкой поверхности и поэтому требует постоянного контроля за его местоположением. Кроме того, электропроводящая часть электродного устройства выполнена с нарушением целостности его основания, снижая его прочность, за счет выполнения вырезов в корпусе и операции сверления, которые сопровождаются образованием шероховатостей по периметру углублений и в местах выходов сквозных отверстий. Кроме того, установка такой проводящей конструкции в посадочные места приводит к тому, что токоведущие площадки располагаются неточно в плоскости внутреннего основания, а с некоторым перекосом в 0,1-0,2 мм [3], который будет создавать повышенное давление выступающих участков площадок на роговицу глаза, травмируя ее и вызывая негативные ощущения у обследуемого.

Известно электродное устройство для электростимуляции цилиарной мышцы при нарушениях аккомодации [4], содержащее диэлектрический корпус, выполненный в виде шарового пояса, в передней части с прозрачной крышкой в форме полусферы, на внутренней поверхности которого размещены четыре токопроводящие пластины, изготовленные из нержавеющей стали, имеющие отводящие проводники на внешнюю часть корпуса. При этом регистрация биопотенциалов цилиарной мышцы при аккомодации, с применением данного устройства, благодаря симметричному, относительно центральной оси, расположению электродов по горизонтальному и вертикальному меридианам глаза, осуществляется непосредственно с передней поверхности глазного яблока в местах проекций сократительной деятельности отдельных типов мышечных волокон цилиарного тела. Однако известное устройство позволяет измерять электрическую активность только двух (из трех) составляющих мышечной структуры цилиарного тела - радиальную в случае монополярного отведения потенциалов и кольцевую в случае биполярного отведения. Ограничения по регистрации биопотенциалов меридиональной составляющей цилиарного мускула связаны со способом внешнего включения контактных элементов устройства, который предусматривает непосредственное электрическое соединение горизонтальных и вертикальных площадок к общим токопроводящим шинам. Для устранения этого недостатка, с целью организации многомерной регистрации, необходимо предусмотреть в измерительной аппаратуре аналоговый коммутатор входных сигналов или возможность ручного переключения соединительных проводов контактных площадок электродного устройства. Однако это в значительной мере увеличивает погрешность измерений за счет коммутационных переходных процессов и затрудняет аппаратное и программное выделение информативных сигналов. При этом временная рассинхронизация процессов получения измерительной информации - изменения биопотенциалов трех мышечных структур цилиарного тела в течение одного акта аккомодации глаза не позволит проводить качественную диагностику функционирования цилиарной мышцы. Кроме того, существенным недостатком известного устройства являются большие размеры и масса его конструкции, которые ограничивают время пребывания устройства на роговице глаза, вследствие чего, за время одного обследования, не удается произвести необходимое количество измерений биопотенциалов трех основных групп мышц цилиарного тела (30-50 циклов аккомодации глаза) достаточное для математической обработки и выделения информативных сигналов. А многократное проведение таких обследований, сопровождающихся постановкой электрода на переднюю часть глазного яблока, вызывает воспалительный процесс у внешних органов глаза и приводит к обильному слезообразованию, чувству боли и в результате снижению точности измерений на 100%. Это делает невозможным применение данного устройства для качественной оценки состояния аккомодационного аппарата в условиях стационарного и нестационарного наблюдения, в особенности для детей. Кроме того, корпус с закрытым верхним основанием нарушает оптическую систему глаза и не дает возможности отчетливо видеть предъявляемые стимулы. Также конструкция отводящей части электрода, за счет применения металлических стержней и наличия на внешнем основании корпуса цилиндрических утолщений для их крепления, затрудняет движения век, создавая дополнительное напряжение внешним элементам глаза. Это провоцирует образование слезной жидкости, что препятствует четкому видению предъявляемых стимулов и приводит к низкой точности регистрации биопотенциалов цилиарной мышцы при аккомодации. Кроме того, электропроводящая часть электродного устройства выполнена с нарушением целостности его основания, снижая его прочность, за счет выполнения вырезов в корпусе и операции сверления, которые сопровождаются образованием шероховатостей по периметру углублений и в местах выходов сквозных отверстий. При этом электропроводящие площадки изготовлены из поляризующегося материала, что приводит к появлению в процессе регистрации потенциала поляризации, который может превышать полезный сигнал в десятки, сотни раз. Вместе с этим, в конструкции электродного устройства для электростимуляции используются металлические площадки с большой площадью электрического контакта, что при диагностике обуславливает регистрацию интегрального сигнала от всех элементов, находящихся в проекции измерительного канала и напрямую или косвенно участвующих в процессе аккомодации.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту является электродное устройство для измерения электрических потенциалов глаза в электроретинографии [5], содержащее прозрачный диэлектрический корпус, выполненный на основе роговичной контактной линзы, из химически и оптически нейтрального пластика, и четырех полых цилиндрических пластиковых трубок, располагающихся на ее внешнем основании и при этом образующих сквозные каналы, внутрь которых помещены четыре точечных электрода, изготовленные из золота или серебра, имеющие форму стержней, так, что нижнее округленное основание каждого из них находится точно во внутренней плоскости линзы или незначительно выступает за нее, а не контактирующая с роговицей часть стержня, с вмонтированным в него отводящим микропроводом, закреплена в основании цилиндрической трубки. При этом регистрация биопотенциалов цилиарной мышцы при аккомодации, с применением данного устройства, благодаря симметричному, относительно центральной оси, расположению электродов по горизонтальному и вертикальному меридианам глаза, осуществляется непосредственно с передней поверхности глазного яблока в местах проекций сократительной деятельности отдельных типов мышечных волокон цилиарного тела. Это позволяет измерять электрическую активность трех составляющих мышечной структуры цилиарного тела - радиальную в случае монополярного отведения потенциалов, меридиональную и кольцевую в случае биполярного отведения. Однако для проведения многомерной регистрации, которая предусматривает точное пространственное согласование центрального радиуса мышечного кольца цилиарного тела и размеров нижнего основания корпуса указанного электродного устройства, необходимо использование в его конструкции роговичной контактной линзы с диаметром не менее 20 мм и территориальным расположением электродов, отступающих от ее склерального края не более чем на 2 мм. Такой размер роговичной линзы с закрытым верхним основанием делает сложными точную постановку устройства по центру зрительной оси глаза обследуемого и поддержание его фиксированного местоположения в процессе исследования, вследствие несовпадений склерального радиуса линзы и наружного роговичного радиуса глазного яблока. Это приводит к образованию воздушного слоя и скапливанию слезной жидкости между роговицей глаза и внутренним основанием корпуса в центральной его части, вызывая колебания омического сопротивления электрического контакта электродных участков с передней поверхностью глаза, что значительно снижает качество записи электроаккомодометрической кривой, а также, нарушая оптическую систему глаза, не дают возможности отчетливо видеть предъявляемые стимулы, обуславливая низкую точность регистрации биопотенциалов цилиарной мышцы при аккомодации. Это затрудняет последующую математическую обработку диагностируемой информации. Кроме этого, недостатком известного устройства являются большие размеры отводящей части электрода, за счет наличия на внешнем основании корпуса цилиндрических трубок, предназначенных для крепления электродов и препятствующие смыканию век, что при продолжительной регистрации создает дополнительное напряжение внешним элементам глаза. Это ограничивает время пребывания устройства на роговице глаза, вследствие чего, за время одного обследования, не удается произвести необходимое количество измерений биопотенциалов трех основных групп мышц цилиарного тела (30-50 циклов аккомодации глаза), достаточное для математической обработки и выделения информативных сигналов. А многократное проведение таких обследований, сопровождающихся постановкой электрода на переднюю часть глазного яблока, вызывает воспалительный процесс у внешних органов глаза и приводит к обильному слезообразованию, чувству боли и в результате снижению точности измерений на 100%. Это делает невозможным применение данного устройства для качественной оценки состояния аккомодационного аппарата в условиях стационарного и нестационарного наблюдения, в особенности для детей. Кроме этого, неравномерность рельефа внутренней поверхности нижнего основания корпуса, за счет выступающих частей электродов, создает повышенное давление на роговицу глаза, вызывая негативные ощущения у обследуемого.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей, заключающиеся в обеспечении многомерной регистрации с передней поверхности глаза биоэлектрических потенциалов трех основных мышечных структур цилиарного тела при аккомодации: меридиональных волокон (мышца Брюкке), кольцевых волокон (мышца Мюллера) и радиальных волокон (мышца Иванова) с диагностически высокой точностью измерения, а также повышении комфортности при исследовании.

Для этого устройство содержит прозрачный диэлектрический корпус на основе склеральной контактной линзы, из химически и оптически нейтрального пластика, с расположенными на его внутренней поверхности четырьмя измерительными контактами, которые имеют отводящие проводники с внешней поверхности. При этом измерительные контакты расположены по горизонтальному и вертикальному меридианам глаза таким образом, что каждая образованная ими пара находится в проекции сократительной деятельности отдельного типа мышечных волокон цилиарного тела. Технический результат достигается также тем, что на внешней поверхности корпуса у его основания по горизонтальному и вертикальному меридианам глаза выполнены четыре отводящие площадки, через которые осуществляется отведение потенциалов на регистрирующую аппаратуру. Причем измерительные контакты выполнены также в виде площадок и расположены у основания линзы, и образуют с отводящими площадками четыре монолитных электропроводящих участка, изготовленных единым слоем за счет применения метода электровакуумного напыления золота. При этом участки, не участвующие в непосредственном контакте с роговицей глаза, изолированы специализированным медицинским клеем, обладающим свойствами диэлектрика. Кроме этого, в верхнем основании корпуса выполнено сквозное отверстие.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена конструкция предлагаемого устройства: три вида - вид справа, общий вид, вид слева; на фиг.2 - общий вид, разрез А-А, местное изображение Б в масштабе; вид слева, местное изображение В в масштабе.

Электродное устройство для многомерной регистрации биопотенциалов цилиарной мышцы при аккомодации содержит склеральную контактную линзу 1 обычного типа, изготовленную из химически и оптически нейтрального пластика, с толщиной стенки 0,25-0,5 мм, радиус кривизны которой является подходящим для плотного прилегания устройства к роговице глаза. В верхнем основании контактной линзы 1 выполнено сквозное отверстие. На внутренней боковой поверхности контактной линзы 1 у ее основания, симметрично, относительно центральной оси, по горизонтальному и вертикальному меридианам изготовлены четыре электрода 2 в виде прямоугольных участков с размерами 3×2 мм. На внешней стороне основания линзы 1 электроды имеют четыре контактные электропроводящие площадки 3, образующие с соответствующими измерительными площадками 2 через боковую поверхность основания 1 четыре монолитных электропроводящих участка. Каждый участок изготовлен единым металлизированным слоем, находящимся в плоскости основания корпуса 1, без нарушения его целостности, за счет применения метода электровакуумного напыления металла. Внешние контактные площадки 3 располагаются по парам в диаметрально противоположенных сторонах основания контактной линзы 1 по горизонтальному меридиану, к которым крепятся четыре соединительных микропровода 4. При этом электропроводящие участки, не участвующие в непосредственном контакте с роговицей глаза, изолированы специализированным медицинским клеем 5, обладающим свойствами диэлектрика.

Вследствие того, что измерительные электроды должны сохранять собственную электрическую нейтральность в условиях эксплуатации устройства для изготовления металлизированных участков используется не поляризующийся и не подверженный фотоэлектрическому эффекту металл, препятствующий возникновению электрохимической реакции на роговице глаза - золото или серебро. Возможные шероховатости конструкции, открытые места проводящих путей, не участвующих в регистрации, обрабатываются не электропроводящим медицинским клеем БФ-6, который "шлифует" рельеф электрода и обеспечивает изоляцию токоведущих частей от внешних органов глаза. Крепление микропроводов 4 к соответствующим отводящим площадкам и их электрический контакт осуществляется за счет добавления металлизированной пудры в диэлектрический медицинский клей.

Устройство функционирует следующим образом.

Электродное устройство для многомерной регистрации биопотенциалов цилиарной мышцы при аккомодации, после предварительной дезинфекционной обработки, устанавливают на анестезированную роговицу обследуемого так, чтобы граница нижнего основания контактной линзы совпадала с радиальной окружностью роговицы по лимбу в проекции склеры. В процессе постановки устройства на глазное яблоко веки разводят и удерживают открытыми. Точность установки определяется визуально через отверстие в верхнем основании устройства. Отводящие микропровода электродного устройства закрепляются пластырем на лице обследуемого в местах их выхода из области глаза таким образом, чтобы не мешали совершать моргательные движения век. Многомерная регистрация биопотенциалов цилиарной мышцы предусматривает применение нейтрального (пассивного) электрода, который устанавливается на точках тела человека, потенциал которых в течение исследования не изменяется и условно принимается за нуль, например на мочке уха или переносице и представляет собой электрод-клипсу или электрод-прищепку. Ответные части проводов электродного устройства и нейтрального электрода соединяют с трехканальным измерительным устройством. После этого, в условиях перевода взгляда (аккомодации) обследуемым на разноудаленные, в горизонтальной плоскости, предъявляемые стимулы, производится одновременная, синхронная запись изменений биоэлектрических потенциалов трех основных мышечных структур цилиарного тела: меридиональных волокон (мышца Брюкке), кольцевых волокон (мышца Мюллера) и радиальных волокон (мышца Иванова).

Благодаря применению в корпусе электродного устройства склеральной контактной линзы из тонкого пластика и выполнению на поверхности ее основания монолитных электропроводящих слоев, объединяющих измерительные электроды и отводящие площадки, территориально расположенные в соответствии с анатомо-физиологическими особенностями органов глаза, обеспечиваются хорошие условия для быстрого крепления устройства и надежного фиксирования электродов на глазном яблоке в местах проекций сократительной деятельности трех типов мышечных волокон цилиарного тела, возможность наблюдения за местоположением электродных участков в процессе диагностики, длительное проведение многомерных измерений с минимальным неудобством для обследуемого. При этом, по сравнению с аналогами, заявляемое устройство не препятствует свободному движению век исследуемого глаза и создает минимальное давление измерительных участков на глазное яблоко. Исследование хорошо переносится больными, поэтому позволяет производить надежно запись изменений биопотенциалов цилиарной мышцы при аккомодации у менее спокойных лиц, в том числе у детей. Устройство просто и надежно в применении. При различной ширине глазной щели и размерах глазного яблока достигнута возможность использования только одного размера устройства.

Применение электродного устройства для многомерной регистрации биопотенциалов цилиарной мышцы позволяет значительно повысить диагностическую точность выявления заболеваний, связанных с функциональными нарушениями аккомодационной функции глаза на ранних стадиях.

Изобретение позволяет снизить уровень помех, обусловленных наслоениями мышечных артефактов и плохим контактом измерительных участков электродного устройства с глазом, вследствие этого увеличить амплитуду регистрируемых волн изменения биопотенциалов мышечных структур цилиарного тела и тем самым повысить качественные и количественные характеристики электроаккомодометрической кривой с возможностью ее математической обработки.

Достоинством данной конструкции является то, что проводящие участки выполнены без нарушения целостности основания контактной линзы, сохраняя ее механическую прочность, что увеличивает срок работы всего устройства. Кроме того, отсутствие роговичной части основания позволяет уменьшить инерционность электрода, снизить погрешность измерений, связанную с его оптическими свойствами и уменьшить время привыкания к устройству по сравнению с известными электродами (металлические крючки, электроды-присоски). Корпус электродного устройства обеспечивает максимальную прозрачность всех видимых спектров и таким образом имеет нейтральную оптическую мощность, которая не изменяет качество зрительного восприятия предметов и позволяет надежно фиксировать взгляд обследуемого на предъявляемых стимулах.

Одновременно с регистрацией изменений биопотенциалов цилиарной мышцы при аккомодации изобретение позволяет выполнять измерение электроретинограммы и реограммы глаза и изучать взаимную корреляцию этих сигналов.

Преимуществом разработки многомерного электрода является его направленное применение для прямой диагностики процесса аккомодации глаза, что значительно увеличивает достоверность получаемых результатов по сравнению с ранее использующимися для этих целей реографическими электродами, к которым в медицине предъявляются другие специфичные требования.

Литература

1. Авторское свидетельство СССР №1644900, кл. А 61 В 3/10, 1991 г.

2. Авторское свидетельство СССР №810206, кл. А 61 В 3/00, 1981 г.

3. Авторское свидетельство СССР №1766401, кл. А 61 F 9/00, А 61 N 2/00, 1992 г.

4. Авторское свидетельство СССР №2063199, кл. А 61 F 9/007, А 61 N 1/18, 1996 г.

5. United States Patent US 4386831 EC Class. A 61 В 3/10, A 61 В 5/0496, 1983.

6. Кацнельсон Л.А. Реография глаза. - М: Медицина, 1977. - 120 с.

Устройство для многомерной регистрации биопотенциалов цилиарного тела при аккомодации, содержащее прозрачный корпус на основе жесткой контактной линзы с расположенными на ее внутренней поверхности четырьмя измерительными контактами, имеющими отводящие проводники с внешней поверхности и расположенными по горизонтальному и вертикальному меридианам глаза таким образом, что каждая образованная ими пара находится в проекции сократительной деятельности отдельного типа мышечных волокон цилиарного тела, отличающееся тем, что на внешней поверхности линзы у ее основания по горизонтальному и вертикальному меридианам глаза расположены четыре отводящие площадки, измерительные контакты выполнены в виде площадок, расположенных у основания линзы, и образуют с отводящими площадками четыре монолитных электропроводящих участка, изготовленных единым слоем путем электровакуумного напыления металла, при этом участки, не участвующие в непосредственном контакте с роговицей глаза, изолированы медицинским клеем, обладающим свойствами диэлектрика, а в верхнем основании линзы выполнено сквозное отверстие.