Статьи

Исследования глазодвигательной активности в офтальмологической практике

Одной из узкоспециализированных и точечно направленных областей науки и медицины является офтальмология, а предметом ее изучения – зрительный аппарат человека. Органы зрения – это важнейший механизм организма, благодаря которому происходит получение информации из окружающего мира и передача ее в головной мозг для последующей обработки и анализа. Зрительный аппарат, ввиду довольно сложного строения, сильно подвержен различного рода повреждениям. С офтальмологическими проблемами сталкивается практически каждый человек – это может быть инфекция, травма, аллергия или проблемы с точностью зрения. Даже у вполне здорового человека к 40 годам меняются рефракция и оптика глаза: хрусталик уплотняется и становится ригидным, менее гибким, мышцы рядом ослабевают, хрусталик утрачивает способность изменять свою кривизну и в итоге ухудшается аккомодация (способность глаза изменять фокусное расстояние). Врачи-офтальмологи занимаются лечением и профилактикой глазных болезней, а также разрабатывают способы коррекции как инвазивные (операционные), так и неинвазивные.

Благодаря современному оборудованию, которое сегодня используется в офтальмологии, специалисты имеют возможность проводить высокоточную диагностику различных глазных заболеваний, а также хирургическое лечение, позволяющее не только облегчить состояние пациента, но и полностью восстановить зрительные функции. Одним из современных методов диагностики является айтрекинг – технология, которая позволяет фиксировать движения взгляда человека. Он применяется в офтальмологических исследованиях для анализа направления и динамики перемещения взгляда, выявления различного рода отклонений и измерения угла обзора.

Метод «preferential looking» (от англ. «предпочтительное разглядывание) был предложен R. L. Fantz для исследования остроты зрения у детей и основан на предпочтении рассматривать не однородный серый фон, а какое-либо изображение. Для реализации метода, испытуемого помещали в камеру, в левом и правом окошках которой ему попеременно предъявляли стимулы в виде решетки, с различными показателями пространственной частоты. Исследователь наблюдал за положением глаз ребенка через маленькое, незаметное для испытуемого отверстие, после чего записывал количество и время фиксаций. Исследования остроты зрения, основанные на предпочтительном разглядывании и имеющие различные модификации, сегодня широко используются в педиатрии. Кроме этого, метод нашел применение и в диагностике взрослых пациентов с когнитивными нарушениями, например, перенесших инсульт или страдающих слабоумием. Основным недостатком метода является субъективность: исследователь вручную анализирует количество морганий и точность исследуемого.

Современное развитие компьютерных технологий и применение систем видеофиксации взора позволили демонстрировать движущиеся стимулы на экране монитора компьютера, а минимальное изменение положения глаз – достаточно точно регистрировать с помощью инфракрасных видеоокулографов (айтрекеров).

Исследователи из Военно-Медицинской Академии имени С. М. Кирова разработали новый метод исследования остроты зрения на основе предпочтительного разглядывания. В эксперименте приняли участие 75 человек, разделенных на 2 группы по остроте зрения. В виде стимульного материала испытуемым показывали кольца Ландольта, рассчитанные для остроты зрения от 0,01 до 1,0. Предъявлялись кольца в виде пар одинакового размера. Результаты показали, что данный метод эффективен для применения в экспертной врачебной практике в качестве дополнительного контрольного метода, в диапазоне остроты зрения от 0,01 до 1,0 и является более информативным в диапазоне от 0,2 и выше.

Нарушения глазодвигательной функции могут быть не только в следствии повреждения хрусталика или сетчатки глаза, но и в результате получения черепно-мозговых травм. Сотрясение мозга сопровождается нейрофизиологическими изменениями, которые могут привезти к зрительным нарушениям. Начиная с 20-го века в нейропсихологических исследованиях использовались тесты на быстрое именование чисел, изображений или символов, называемые задачами быстрого автоматизированного наименования (от англ. «rapid automatized naming» – RAN). Тест Кинга-Девика, быстрая оценка именования номеров и несколько тестов определения изображений, таких как Мобильная универсальная система оценки лексики (от англ. «Mobile Universal Lexicon Evaluation System» – MULES) и модифицированный набор изображений Снодграсса и Вандерварта, показывают способность идентифицировать людей с сотрясением мозга. Согласно опубликованным статьям из журнала, посвященному нейро-офтальмологии за 2019 год, видеоокулография (он же айтрекинг) получила очень широкое применение в исследованиях травм головы, где объективные данные демонстрировали увеличение времени между саккадами и систематические ошибки в прогнозируемом определении цели. Ухудшение производительности на задачах RAN, записанных с помощью окуломоторного видеорегистратора, было связано, в частности, с ухудшением внимания, памяти, более медленной ответной реакцией, а не с повреждением самого зрительного анализатора.

Айтрекинг не только помогает лучше проводить дифференциальную диагностику различных повреждений, но и активно участвует в профилактике. В прошлом году исследователи из Японии разработали новый вычислительный подход для оценки усталости глаз, в основе которого был тест с одинаковыми стимулами, но различной степенью яркости, контраста и частоты мерцания экрана. По мнению самих разработчиков, полученные результаты помогут инженерам и оптикам при разработке мониторов и дисплеев. Данная технология с каждым годом набирает популярность среди клиницистов и со временем найдет свое применение практически во всех областях медицины.