Офтальмология-применение электрического тока в диагностике и лечении патологии зрительного нерва и сетчатки

Electroophthalmostimulation is a pathogenetic an effective methodfor visual function improving in the treatment of different ethiologyoptic nerve atrophies.

During 3–10 years follow–up period steady functional effectretains in 68% cases, in 21% cases certain decrease of positivetreatment results apperars, stabilization of pathological processis observed in 11%.

Electroophthalmostimulation effect depends on damage and malfunctiondegree of nerve tissue, spreading of optical tract injury, ethiologyand duration of pathological process.

It is expediently to administrate electroophthalmostimulationevery 6–12 months for stabilization and further improving of visualfunction.

Способность электрического токавызывать определенные физиологические реакции в зрительной системепривлекала внимание естествоиспытателей еще в XIX веке (Вольта,Пуркинье, Гельмгольц) и многих ученых и офтальмологов XX века(Brindlay, Clansen, Potts, Шевелев И.Н., Островский М.А.). Благодарятрудам профессоров Богословского А.И. [2] и Семеновской Е.Н. [9]электрофизиологическая диагностика стала широко использоватьсяв офтальмологической практике как для исследования функциональногосостояния нейрозрительной системы человека, так и для проведениялечебного воздействия.

Орган зрения человека предназначен для восприятия света, однакозрительные ощущения можно получить при стимуляции другими физическимифакторами: механическими, химическими агентами и импульсами электрическоготока, который является универсальным раздражителем живой ткани,его легко дозировать по интенсивности, частоте и длительностиимпульсов.

Воздействие на глаз человека импульсов тока силой всего несколькодесятков микроампер (мкА) вызывает световое ощущение в виде оченьслабых бесцветных или голубоватых вспышек, называемых электрическимфосфеном (греч.).

Минимальная сила тока, при которой в глазу появляется электрофосфен,определяется, как порог электрической чувствительности сетчатки(ПЭЧ).

На основании многочисленных экспериментальных работ и клиническихданных [1,2,5,9,12,13,15,18] было выявлено, что ПЭЧ характеризуетфункциональное состояние внутренних слоев сетчатки, т.е. слояее ганглиозных клеток. Известно, что величина ПЭЧ сетчатки коррелируетс общей площадью патологических скотом в поле зрения: чем большеплощадь дефектов поля зрения, тем выше порог электрофосфена иниже электрическая возбудимость сетчатки. Пороговая сила тока,при которой возникают едва заметные световые мелькания, зависитот частоты подаваемых импульсов тока – при частоте 20 Гц требуетсяминимальная сила тока, чтобы вызвать электрофосфен в глазу [2,16].

При плавном увеличении частоты тока наступает момент, когдачеловек перестает ощущать электрофосфен. Этот момент обозначается,как критическая частота исчезновения мельканий электрофосфена,и является показателем функционального состояния аксиального (центрального)пучка зрительного нерва. Критическая частота исчезновения электрофосфена(лабильность) зависит от силы тока и имеет гиперболический характер(рис. 1).

Рис. 1. Зависимостьуровня электрической лабильности от силы тока

Цифры на кривой обозначают кратность силы тока к пороговой его величине(по Е.Н. Семеновской, 1963 г.)

При интенсивности импульсного тока, в 3–4 раза превышающей пороговую(250–300 мкА), критическая частота исчезновения электрофосфенадостигает максимальных значений – 50–55 Гц (в редких случаях уздорового человека – до 60 Гц).

У здоровых людей ПЭЧ колеблется в диапазоне 35–80 мкА, критическаячастота исчезновения электрофосфена (лабильность) – 40–55 Гц.Индивидуальные различия относительно невелики. Наименьший ПЭЧи наиболее высокая электрическая лабильность (ЭЛ) наблюдаютсяв возрасте 20–25 лет (рис. 2) [9,17].

Рис. 2. Зависимостьпорога электрической чувствительности (ПЭЧ)
и лабильности (ЭЛ) от возраста здорового человека
1 - верхняя граница разброса показателей- 3 - нижняя граница разбросапоказателей- 2 - усредненная кривая (по Е.Н. Семеновской, 1963г.).

У детей 6–15 лет показатели ПЭЧ увеличены, а ЭЛ снижена, что можетбыть связано, с одной стороны, с еще несовершенным развитием нейрозрительногоаппарата и, с другой стороны, с тем, что эти тесты являются субъективнымии требуют от испытуемого четкой оценки своих ощущений. При проведенииобследования имеет значение общее сомато–психологическое состояниечеловека: возбудимость или заторможенность, утомление, уровень бодрствования.

Исследование электрической чувствительности глаза

В настоящее время в нашей стране, к сожалению,не выпускаются серийно ни электроофтальмостимуляторы, ни электродык ним, и каждая офтальмологическая служба самостоятельно решаетпроблему аппаратурного обеспечения.

В ИППИ РАН Голубцовым К.В. и студии «Metesk» Крутовым С.В. разработанавтоматический прибор и компьютерная программа для проведенияэлектрофизиологического тестирования и лечебной электростимуляцииоргана зрения.

Исследование электрической чувствительности глаза (рис. 3) осуществляютв условиях мезопической освещенности (10–15 люкс) после предварительной10–минутной адаптации пациента. Используемый электрод являетсябиполярным и выглядит, как ручка с двумя изолированными полюсами.Одну часть электрода, которая заряжена положительно, пациент беретв руку, а отрицательно заряженный полюс электрода прикладываетк коже века с височной стороны глаза. Оба глаза испытуемого закрыты.

Рис. 3. Исследованиеэлектрической чувствительности глаза

С помощью электростимулятора подают П–образный импульсный ток, частотакоторого фиксирована и составляет 4 Гц или 10 Гц. Длительность импульсовраздражающего тока – 10 мс. Интенсивность тока автоматически растетдо тех пор, пока пациент не отметит появления световых мельканий.Скорость нарастания тока постоянна. Минимальная величина тока, прикоторой пациент впервые ощутил появление фосфена в глазу, фиксируется.Процедуру повторяют несколько раз для уточнения значения ПЭЧ. Затемактивный электрод устанавливают с носовой стороны на закрытое верхнеевеко пациента и повторяют всю процедуру исследования.

В таблице показана трактовка повышения ПЭЧ и, следовательно,снижения уровня функционального состояния клеток внутренних слоевсетчатки, которое изменяется при различной офтальмопатологии.

Принято считать, что при любой локализации активного электрода вобласти глаза электрический фосфен возникает в височной областиполя зрения, а величина ПЭЧ не зависит от расположения электрода[2,9].

Нами было обследовано 56 здоровых испытуемых и 587 пациентовс различной офтальмопатологией и выявлено, что в норме разницаПЭЧ при расположении электрода с височной и носовой стороны глазане превышает 10–20 мкА (13,5±1,5 мкА) и находится в пределах ошибкиизмерения. Такой же результат сравнения был получен у пациентовпри миопии, катаракте (без патологии глазного дна), инволюционноймакулодистрофии. У пациентов с глаукомой различной степени, частичнойатрофией зрительного нерва сосудистого генеза, невритах зрительногонерва и при макулярных отеках наблюдали достоверное увеличениеразности ПЭЧ, определяемых в двух противоположных точках глазногояблока. Она могла варьировать от 25 мкА до 260 мкА.

У пациентов с нисходящей атрофией зрительного нерва при оптохиазмальномарахноидите, поражении зрительных центров в связи с черепно–мозговойтравмой разность ПЭЧ, измеренных в двух точках глазного яблока,не превышала 15–20 мкА. В этих случаях была снижена в значительнойстепени ЭЛ.

Вторая часть обследования с помощью электрического тока состоитв определении критической частоты слияния мельканий электрофосфена.Значение пороговой силы тока увеличивают в 2–4 раза, но не более800 мкА, и во время тестирования она остается постоянной. Плавноувеличивают частоту следования импульсов от 1 до 60 Гц (скважность50%) до тех пор, пока пациент перестает ощущать мелькающий электрофосфенв глазу. Критическая частота слияния мельканий по феномену электрофосфенаопределяется как ЭЛ. Этот тест также уточняют при повторном проведенииисследования и его значение фиксируют. При любой локализации электродана глазу ЭЛ изменяется лишь в пределах ошибки измерения (1–3 Гц)и является показателем функционального состояния зрительного нерва,в особенности его аксиального пучка.

Таким образом, в случаях, когда отмечается снижение данных ЭЛи не выявляется значимой разницы ПЭЧ с внутренней и наружной стороныглаза, может быть предварительно диагностирована атрофия зрительногонерва нисходящего характера. Если разница ПЭЧ, измеренных прилокализации электрода в противоположных углах глаза, превышает20 мкА, то высказывается предположение о нарушениях проведенияпо нервным волокнам на уровне сетчатки.

Метод определения функционального состояния сетчатки и зрительногонерва с помощью электрофосфена является быстрым и патогомоничнымдля выявления заболеваний сетчатки и зрительного нерва. Он особеннополезен в случаях помутнения оптических сред глаза и при обследованиибольшого потока пациентов. Учитывая данные, полученные при электродиагностике,можно сразу определить направление дальнейшего обследования пациентаи провести предварительный отбор для назначения необходимого лечения.

Метод электростимуляции

Лечение глазной патологии и, в частности,такого тяжелого заболевания, как атрофия зрительного нерва, предполагаетприменение целого комплекса терапевтических мероприятий, в которыйорганически входит метод электростимуляции [6,7,8,10,11,12].

Поскольку важными являются вопросы о возможных механизмах восстановленияфункционального состояния зрительного нерва при его частичнойатрофии, нами были проведены экспериментальные исследования совместнос кафедрой биофизики МГУ им. М.В. Ломоносова.

В серии экспериментов на зрительном нерве животных (кролики,крысы, лягушки) были созданы модели частичной атрофии с помощьюмеханического сдавления, гематомы в области зрительного нерва,химического воздействия этиловым и метиловым спиртами.

В результате поражения нерва функционально было отмечено увеличениеПЭЧ (по данным регистрации потенциала действия нерва), снижениелабильности и скорости проведения сигнала в зрительном нерве,а также снижение микровязкости липидов в мембранах аксонов, повышениеконцентрации мембраносвязаного Ca2+.

После 10 сеансов импульсной электростимуляции на моделях атрофиизрительного нерва (АЗН) электрофизиологические исследования показалиувеличение скорости проведения возбуждения по нерву. В экспериментахна животных удалось показать, что под влиянием электрическоготока происходят физиологические и морфологические сдвиги, способствующиевосстановлению функции поврежденного зрительного нерва.

В клинической практике электроофтальмостимуляция применяетсяуже около 25 лет [8]. В настоящей работе представлены результатыиспользования двух различных методов электростимуляции при лечениичастичной атрофии зрительного нерва (ЧАЗН) различной этиологии:имплантационный и чрескожный [6,11].

Прямая электростимуляция зрительного нерва

Наиболее эффективным оказался способ прямой электростимуляциизрительного нерва, когда активный электрод располагали в непосредственнойблизости от зрительного нерва путем имплантации его в ретробульбарнуюобласть с помощью трансконъюнктивальной орбитомии или через нижне–наружнуютреть орбиты. Локализация второго электрода была различной: тыльнаясторона предплечья, мочка уха на ипсилатеральной стороне, на кожеголовы в затылочной области на 2,5 см выше «инион». Результатыэлектростимуляции по нашим данным не зависели от места расположениявторого электрода.

Курс прямой электростимуляции состоял из 10 сеансов, ее начиналипроводить на следующий день после операции. Использовали импульсныйП–образный ток, частота импульсов 0,5–2 Гц, длительность 10 мс.Первые 2 сеанса проводили стимуляцию пороговыми значениями тока,в последующие дни увеличивали силу тока в 3–4 раза.

Методом прямой электростимуляции было пролечено 196 пациентов(255 глаз) с атрофией зрительного нерва различной этиологии.

В результате лечения острота зрения повысилась в 2–2,5 раза.Чем выше была исходная острота зрения и чем в более ранние срокизаболевания был начат курс электростимуляции, тем выраженней былположительный эффект лечения.

Наилучшие результаты получены у больных с ЧАЗН вследствие ишемическойнейропатии.

Прямая электростимуляция оказалась более эффективной у пациентовс низкой остротой зрения (до 0,09) по сравнению с результатамилечения методами магнитостимуляции и чрескожной электростимуляцииу этого контингента больных с АЗН. Была отмечена зависимость результатовлечения от исходного уровня функциональных показателей зрительнойсистемы.

По результатам исследования зрительных вызванных потенциалов(ЗВП) выявлено, что наряду с уменьшением латентных периодов компонентовЗВП у пациентов после лечения методом прямой электростимуляцииамплитуда волны Р100 паттерн–ЗВП увеличивалась в большей степени,чем амплитуда ЗВП на вспышку света, что свидетельствует о преимущественнойактивизации каналов пространственно–частотного анализа изображения,определяющих улучшение предметного зрения и повышение остротызрения.

Чрескожная электроофтальмостимуляция

В основу чрескожной электроофтальмостимуляции была взята методика,разработанная Компанейцем Е.Б. и модифицированная на основаниисобственных исследований [5,6].

Активный электрод прикладывали к коже верхнего века пациентас назальной или темпоральной стороны в зависимости от того, гдебыл определен более высокий ПЭЧ. Для получения лечебного эффектаподавали монополярные электрические импульсы тока от двух генераторов.Частота импульсов первого генератора была всегда меньше, чем второго,и колебалась от 1 до 800 Гц, таким образом обеспечивали пачечныйрежим стимуляции (частотно–временные параметры воздействия устанавливалисьпо показаниям в зависимости от этиологии заболевания). При патологиизрительного нерва посттравматической и глаукоматозной этиологииили возникшей вследствие сосудистой недостаточности использовалинегативную полярность стимулирующего электрода. При заболеваниизрительного нерва воспалительной этиологии применяли положительнуюполярность. Величина стимулирующего тока на 30–100% превышалапороговое значение и устанавливалась в зависимости от субъективныхощущений пациента. Интенсивность тока или не менялась в течениевсего сеанса или изменялась циклично в течение 1 минуты и имелаП–образную форму, в виде пилы или купола. Непременным условиемстимуляции была инверсия полярности тока, которая осуществляласьодин раз в 10 сек импульсом длительностью 10 мс. Время сеансастимуляции – от 6 до 10 минут. Обязательно стимулировали оба глаза.Курс лечения состоял из 10–15 сеансов.

Для электростимулирующей терапии использовали компьютерную программуи приборный комплекс, разработанный медико–технической студией«Метекс» (Крутов С.В.), выходные параметры стимулятора находилисьв пределах рекомендуемых Минздравом России (напряжение стимулирующихимпульсов не более 50 В, сила тока импульсов не более 1 мА).

Начиная с 1989 г., методом чрескожной электроофтальмостимуляциибыло пролечено 1920 пациентов с заболеваниями зрительного нерваи сетчатки различной этиологии.

Применение чрескожной электростимуляции по результатам функциональныхисследований и субъективных отчетов пациентов оказалось эффективнымв среднем в 70% случаев. А у больных, относящихся к группе рискас начальной атрофией зрительного нерва, положительный результатлечения после 1 курса был достигнут в 100% случаев (346 человек).

При ЧАЗН (390 пациентов), развившейся на фоне атеросклероза,осложненного гипертонической болезнью, улучшение зрительных функцийнаблюдали в 89% случаев- при патологии сетчатки и зрительногонерва вследствие нарушения кровообращения в ветвях центральнойартерии сетчатки и сосудов, питающих зрительный нерв (155 человек)– у 78% больных. Эффективность данного метода при ЧАЗН после перенесенногоретробульбарного неврита при сроках заболевания до 1,5 лет – 58%.Наименьший эффект лечения оказался в группе больных с нисходящейАЗН постинфекционной и постинтоксикационной этиологии. У такихбольных улучшение зрения было отмечено лишь в 35% случаев. Повторныекурсы чрескожной офтальмостимуляции применяли 2–4 раза в год.

На основании литературных данных [1,4,7,8,10,14] и по результатамсобственных исследований [6,11] предполагается, что в основе улучшениязрения в результате электростимуляции у пациентов с ЧАЗН могутлежать, по крайней мере, 3 процесса. Во–первых, в результате синхронноговозбуждения клеток сетчатки и их волокон восстанавливаются функциинервных элементов, которые были работоспособны, но не проводилизрительную информацию. Во–вторых, в зрительной коре и в коре смежныхобластей, например, теменно–височной, возникает очаг стойкой возбудимости,что приводит к восстановлению активности нервных клеток и их связей,ранее слабо функционировавших. Кроме того, при этом возникаетмощный поток обратной афферентации к сетчатке. В–третьих, вследствиеулучшения метаболических процессов и кровообращения создаютсяпредпосылки к восстановлению миелиновой оболочки вокруг осевыхцилиндров волокон зрительного нерва, что ведет к ускорению проведенияпотенциала действия и к возрождению анализа зрительной информации.

Раздражение импульсным током вызывает рефлекторную реакцию нейрозрительнойсистемы человека, которая стимулирует, исходя из идеи нервизмаП.К. Анохина (1983), механизмы оценки центральной нервной системойэтой ответной реакции («акцептор действия»). Вследствие этоговозникает формирование новой адекватной реакции не только нервнойсистемы, но и целостного организма на внешнее воздействие и образованиенового функционального уровня.

Эта внутренняя частичная функциональная перестройка обусловленавозникновением длительной посттетонической потенциации в зрительнойкоре, изменением метаболизма нервной ткани на всех уровнях нейро–зрительнойсистемы, ростом секреции специфических биологически активных веществ,улучшением регуляции деятельности эндокринных желез, общего ирегионального кровообращения, иммунными сдвигами в организме.

Длительное динамическое наблюдение за пациентами с частичнойатрофией зрительных нервов различной этиологии в процессе леченияметодами электроофтальмостимуляции позволяют сделать следующиевыводы:

1. Электроофтальмостимуляция является патогенетически направленными эффективным методом восстановления зрительных функций и можетбыть рекомендована для использования по показаниям в составе комплексамероприятий при лечении АЗН различной этиологии.

2. При сроках наблюдения от 3 до 10 лет у 68% больных сохраняетсястойкий достигнутый функциональный эффект, в 21% случаев отмечаетсянекоторое снижение положительного результата лечения, в 11% случаевнаблюдается стабилизация патологического процесса.

3. У пациентов с АЗН с остротой зрения менее 0,09 прямая стимуляциязрительных нервов оказалась более эффективной по сравнению с другимиметодами лечения.

4. Эффект лечебной электроофтальмостимуляции зависит от степенинарушения жизнедеятельности и функционирования нервной ткани,от количества поврежденных нервных волокон, от распространенностипоражения зрительного пути и в меньшей степени – от этиологиии длительности патологического процесса.

5. Целесообразно использование повторных курсов электростимуляцииодин раз в 6–12 месяцев для стабилизации достигнутого эффектаи для дальнейшего улучшения зрительных функций.

Список литературы Вы можете найти на сайте http://rmj.ru

Литература:

1. Бабенко В.В., Крюковских О.Н. К вопросу о механизмах активациизрительной функции в результате электростимуляции глазного яблока//Сравнительная физиология ВНД человека и животных. –М., 1998.–С. 15–19

2. Богословский А. И., Ковальчук Н. А. Электрический фосфенв офтальмологии// Клиническая электрофизиология зрительной системы.«Офтальмологическая электродиагностика»– Научные труды НИИ глазныхболезней им. Гельмгольца, 1980 – вып.24, С. 150–166

3. Гаджиева Н.С. Метод одномоментной сочетанной электрическойи лазерной стимуляции зрительного нерва в лечении атрофий различногогенеза// Автореф. дис. ... канд. мед. наук. – М.,1994.

4. Еолчиян С.А. Черепно–мозговая травма, сопровождающаяся повреждениемзрительного нерва// Дис. ... канд. мед. наук.– М., 1996. – С.182–217

5. Компанеец Е.Б., Петровский В.В., Сериков Ю.Г., ДжинджихашвилиС.И. Общие свойства фосфенов, вызываемых электрической стимуляциейзрительной коры // Физиология человека– 1982, Т.2 – №8. – С. 585–587

6. Линник Л.Ф., Шигина Н. А., Оглезнева О.К. и др. Восстановлениезрительных функций у пациентов с частичной атрофией зрительногонерва после перенесенной нейроинфекции методом электро – и магнитостимуляции// Офтальмохирургия – 1993– №3– С. 23–30.

7. Никольский А.В., Нестеренко О.Н., Никольская И.М., СергеевВ.П., Шандурина А.Н. Динамика показателей электрической чувствительностии лабильности зрительной системы у больных, леченных способомконтактных электростимуляций пораженных зрительных нервов// Вестн.офтальмологии–1986 –№2– С.59–62

8. Оковитов В.В. Методы физиотерапии в офтальмологии. М.: Медицина,1999 – 158 с.

9. Семеновская Е. Н. Электрофизиологические исследования в офтальмологии.– М., 1963 – С. 367

10. Шандурина А. Н., Хилько В. А., Бехтерева Н. П. И др. Клинико– физиологические основы нового способа восстановления зренияпутем прямой электростимуляции поврежденных зрительных нервовчеловека// Физиология человека. – 1984. – Т. 10–№ 5, –С. 719–746

11. Федоров С.Н., Линник Л.Ф., Шигина Н.А. и др. Функциональныепоказатели электростимуляции зрительного нерва при его частичнойатрофии в результате сосудистой недостаточности//Офтальмохирургия.–1989. – №3.– С.3–8

12. Delbeke J., Pins D., Micbaux G. A. et al. Electrical stimulationof Anterior Visual Pathways in Retinitis Pigmentosa// Invest.Ophthalmol and Visual Sci.– 2001. – vol. 42– P.291 – 297

13. Delbeke J., Parrini S., Andrien A. et.al. Modeling activationof visual structures through eyelid surface electrodes preliminaryresult.// Pfluegers Arch. Eur J Physiol. 2000, 440: R4 Abstractnr.5.

14. Gnezditsky V.V., Yeolchijan S.A., Eliseeva N.M., SerovaN.K. Specificity and sensitivity of VEP in evaluation of visualfuncsion in patient with optic nerve injury treated by transcutaneouselectrical stimulation.// EMS J. Neurophisiology Neurosonology.Sclentifle reports international symposium on electrophysiologyin neurology.– Moscow, 1998. – P. 8–13

15. Humayun M.S., Dejuan E.Jr., Dagnetic G. et.al. Visual perceptionelicited by electrical stimulation of retina in blind humas.//Arch. Ophthalmol.– 1996.–Vol. 114. – P. 40–46

16. Potts A.M., Jnoue J. The electrically evoked response ofthe visual system (EER). 3. Further contribution to the originof the EER.// Invest. Ophthalmol. – 1970.– Vol. 9 – P.814–819

17. Repka M.X., Quigley H.A. The effect of age on normal opticnerve fiber number and diameter.// Ophthalmology. – 1989.–Vol.96. – P. 26–32

18. Shahin M.E., Rizzo J.F., Wyatt J. et. al.Evaluation of external elektrical stimulation of the eye as ascreening test for acute intraocular retinal stimulation studies(ARVO Abstract).// Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2000(4): S 860.Abstract nr. 4570