Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,087

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ АЛГОРИТМИЗАЦИЯ ДИАГНОСТИКИ ВОЗРАСТНОЙ МАКУЛЯРНОЙ ДЕГЕНЕРАЦИИ

Агаркова Д.И. 1
1 ФГБОУ «Юго-Западный государственный университет»
Для совершенствования диагностики возрастной макулярной дегенерации в клинических условиях проведено обследование 115 больных с указанной нозологией (основная группа) и 108 здоровых лиц (контроль) посредством офтальмологического осмотра, конфокальной микроскопии, оптической когерентной томографии. Установлены изменения остроты и полей зрения, структуры и толщины роговицы, антиоксидантной системы. Проведена алгоритмизация диагностического процесса. Выделены диагностически значимые параметры, к которым относятся толщина роговицы, снижение полей зрения на зелёный тест-объект, содержание в периферической крови супероксиддисмутазы, глутатионпероксидазы и антиокислительная активность. Показано изменение корреляционной модели антиоксидантной системы при развитии возрастной макулярной дегенерации. Применение алгоритмов улучшило качество диагностики на 10,3 %.
возрастная макулярная дегенерация
информативность параметров антиоксидантной системы
конфокальная микроскопия
оптическая когерентная томография
1. Бенисевич В.И. Образование перекисей непредельных жирных кислот в оболочке эритроцитов при болезни Маркиафава – Минеки / В.И. Бинесевич, Л.И. Идельсон // Вопросы медицинской химии. – 1973. – Т.19, Вып. 6. – С. 596–599.
2. Егоров Е.А. Возрастная макулярная дегенерация. Вопросы патогенеза, диагностики и лечения / Е.А. Егоров, И.А. Романенко // Русский медицинский журнал. – 2009. – № 1. – С. 42.
3. Нероев В.В. Молекулярные механизмы ретинальной ишемии / В.В. Нероев, М.В. Зуева, Г.Р. Каламкаров // Вестник офтальмологии. – 2010. – № 3. – C. 59–64.
4. Cheung C.M.G. Prevalence of and risk factors for age-related macular degeneration in a multiethnic Asian Cohort / C.M.G. Cheung, E.S. Tai, R. Kawasaki et al //Arch. Ophthalmol. – 2012. – Vol. 130(4). – P. 480–486.
5. Rein D.B. Forecasting age-related macular degeneration through the year 2050 / D.B. Rein, J.S. Wittenborn, X. Zhang et al //Arch. Ophthalmol. – 2009. – Vol.127(4). – P. 533–540.

По данным Всемирной организации здравоохранения возрастная макулярная дегенерация (ВМД) является одной из ведущих причин необратимого снижения зрения населения пожилой и старческой возрастных групп во всех развитых странах мира [5]. В Испании распространённость ВМД увеличилась с 1,3 % у лиц в возрасте 65–74 лет до 8,5 % у лиц в возрасте старше 80 лет, что коррелирует с результатами других крупномасштабных исследований распространённости патологии среди населения Европы, США и Азии [4]. В России заболеваемость ВМД составляет 15 случаев на 1000 населения [2, 3]. При прогнозировании распространённости различных форм ВМД среди населения США установлено существенное увеличение заболевания до 17,8 млн человек к 2050 г. по сравнению с 9,1 млн в 2010 г. [5]. Однако при обследовании пациентов с данной патологией редко применяются современные объективные методы – конфокальная микроскопия и оптическая когерентная томография, что затрудняет диагностику ВМД. Практически не изученным является состояние антиоксидантной системы, а при её оценке не применялись математические методы, обеспечивающие объективизацию полученных результатов и выделение диагностически значимых показателей.

Цель настоящей работы: совершенствование диагностики ВМД у больных офтальмологического профиля на основе алгоритмизации и информативных методов обследования.

В условиях офтальмологического стационара у 115 больных с ВМД, составивших основную группу, изучены острота и поля зрения, состояние роговицы, антиоксидантной системы. Аналогичными методами проведено обследование 108 здоровых лиц одинакового возраста, включённых в контрольную группу. Состояние роговицы исследовали методом конфокальной микроскопии и оптической когерентной томографии. Содержание показателей антиоксидантной системы определяли по методике, изложенной в работе [1]. При статистическом анализе данных применялись адекватные математические методы в соответствии с разработанным нами алгоритмом (рис. 1). Алгоритм позволяет комплексно оценить произошедшие патологические изменения и выделить наиболее важные в диагностическом отношении показатели.

Определение остроты зрения у больных обследуемой группы выявило её снижение до 0,82 ± 0,11 диоптрий. Поля зрения также достоверно снижены. Особенно это характерно для верхней и носовой границ поля зрения. Так, носовая граница поля зрения для красного тест-объекта составила 25º, а для зелёного тест-объекта – 20 °. Снижение верхней границы поля зрения для данных тест-объектов соответственно равно 28 и 25 °.

Проведение конфокальной микроскопии у пациентов с ВМД позволило установить и визуализировать патологические изменения роговицы. Изменения эпителия роговицы проявлялись в виде слущивания поверхностных эпителиоцитов, нарушения контакта эпителия с боуменовой мембраной, буллёзных изменений, сглаженности контура клеток. В стромальном слое определялись отек, складчатость, гиперрефлексирующие включения (активированные кератоциты); гиперрефлексирование и утолщение нервных элементов (как результат их активации). Определялась складчатость десцеметовой мембраны. Визуализировались изменения эндотелия роговицы в виде нарушения непрерывности цитоплазмы клеток, отмечался полиморфизм клеток; потеря клеток заднего эпителия роговицы составила в среднем 6,4 %.

pic_1.wmf

Рис. 1. Алгоритм математической обработки атрибутивных и количественных параметров у больных с ВМД

При выполнении оптической когерентной томографии получены следующие результаты (табл. 1). Среднеарифметическая толщина роговицы у пациентов основной группы достоверно выше, чем в контроле. Данный количественный признак свидетельствует о выраженности патологических изменений и является важным диагностическим критерием. Одновременно установлены изменения в слоях роговицы у больных основной группы: неоднородность слоёв, неравномерность толщины стромального слоя. Эндотелий у пациентов с исследуемой патологией изменён, имеет очаговые поражения. В стромальном слое определены гипоинтенсивные включения двух видов: первый вид – это линейные, неравномерные с размытыми границами включения, находящиеся в центральных отделах стромального слоя, занимающие около 1/3–1/4 его ширины. Второй вид включений – образования полукруглой формы, находящиеся на внутренней поверхности роговицы, отделенные от передней камеры глаза границей более высокой интенсивности, которая в некоторых случаях была прерывистой. Наличие включений первого типа свидетельствует о повреждении ткани, приводящем к сморщиванию коллагеновых волокон, которое визуально может принимать форму «акульего плавника». Включения второго типа можно интерпретировать как локальные участки отслойки десцеметовой мембраны, а участки прерывистой границы как дефекты десцеметовой оболочки и находящегося на ней эндотелия.

Таблица 1

Состояние роговицы по данным оптической когерентной томографии у пациентов с ВМД

Показатели

Основная группа

Контрольная группа

Толщина роговицы, мкм

1389,2 ± 11,7

1210,5 ± 14,6

Эпителиальный слой

Неоднородный

Однородный

Строма

Неравномерность толщины, наличие включений

Без включений

Десцеметова мембрана

Утолщена, неоднородная

Однородная с ровными границами

Эндотелий

Изменён

Без изменений

Частота патологических изменений, %

57,2 ± 4,6

4,8 ± 2,1

Содержание показателей антиоксидантной системы при диагностическом исследовании периферической крови у пациентов с ВМД существенно отличается от значений здоровых лиц (табл. 2). Так, суммарная антиокислительная активность крови достоверно снижена (P < 0,001). На системном уровне существенно снижается концентрация глутатионредуктазы и глутатион-S-трансферазы. Содержание одного из ключевых параметров антиоксидантной системы – каталазы – при ВМД также, как и вышеуказанных показателей, существенно уменьшается. Напротив, уровень глутатионпероксидазы и супероксиддисмутазы в периферической крови репрезентативно возрастает в сравнении с контролем. Не имел достоверных различий среди изученных параметров антиоксидантной системы только восстановленный глутатион.

Таблица 2

Антиоксидантные нарушения среди пациентов с ВМД в периферической крови (M ± m)

Параметры антиоксидантной системы

Основная группа

Контрольная группа

Достоверность различий

Антиокислительная активность, отн.ед.

23,8 ± 1,3

34,5 ± 1,1

P < 0,001

Глутатионредуктаза, мкмоль/л

23,2 ± 0,9

27,9 ± 0,9

P < 0,001

Глутатион-S-трансфераза, ммоль/л

24,8 ± 0,3

32,8 ± 0,4

P < 0,001

Восстановленный глутатион, ммоль/л

1,9 ± 0,2

2,2 ± 0,3

P > 0,05

Глутатионпероксидаза, мкмоль/л

56,5 ± 0,7

39,2 ± 0,6

P < 0,001

Каталаза, кат/л

78,2 ± 0,9

89,3 ± 1,1

P < 0,001

Супероксиддесмутаза, усл.ед.

53,7 ± 1,3

13,2 ± 0,9

P < 0,001

Примечание. P рассчитано в сравнении с контролем.

Математический анализ изменений в состоянии параметров оксидантной системы в группе больных с ВМД свидетельствует о незначительных сдвигах большинства показателей (табл. 3). При этом наиболее низкий и отрицательный сдвиг выявлен для каталазы. Одинаковой величины по модулю сдвиг отмечен для глутатионредуктазы, глутатион-S-трансферазы и восстановленного глутатиона. Значительно выше величина сдвига наблюдалась у глутатионпероксидазы. Однако выраженный показатель сдвига среди параметров антиоксидантной системы при ВМД характерен для супероксиддисмутазы, обусловивший в конечном итоге высокое значение данного параметра для группы в целом. Показатель дезинтеграции имел максимальное значение для супероксиддисмутазы. Значительный уровень дезинтеграции в основной группе характерен и для антиокислительной активности крови, и для глутатионпероксидазы. Крайне низкая дезинтеграция присуща глутатионредуктазе.

Таблица 3

Количественные значения сдвига и дезинтеграции параметров антиоксидантной системы на системном уровне при ВМД

Показатели антиоксидантной системы, единица измерения

Процент сдвига, %

Уровень дезинтеграции

Антиокислительная активность, отн.ед.

-25,3

7,2

Глутатионредуктаза, мкмоль/л

-14,2

1,5

Глутатион-S-трансфераза, ммоль/л

-17,4

2,7

Восстановленный глутатион, ммоль/л

+13,8

5,7

Глутатионпероксидаза, мкмоль/л

+42,8

6,0

Каталаза, кат/л

-8,6

4,2

Супероксиддисмутаза, усл.ед.

+335,3

12,1

Сумма

457,4

39,4

Моделирование клинической ситуации по изменению параметров антиоксидантной системы вследствие развития ВМД выявило неравномерность сдвигов по отношению к значениям здоровых лиц (рис. 2). Наиболее устойчивым показателем антиоксидантной системы периферической крови оказалась каталаза. Незначительные отклонения с отрицательной направленностью свойственны для глутатионредуктазы и глутатион-S-трансферазы, а незначительное превышение – для восстановленного глутатиона. Более существенное превышение величин контроля имеет глутатионпероксидаза. Вместе с тем, экстремум сдвига среди изученных параметров антиоксидантного статуса установлен для супероксиддесмутазы.

pic_2.wmf

Рис. 2. Модель сдвигов показателей антиоксидантного статуса крови у больных ВМД (в %):АОА – антиокислительная активность, ГР – глутатионредуктаза, Г-S-Т – глутатион-S-трансфераза, ВГ – восстановленный глутатион, ГП – глутатионпероксидаза, К – каталаза, СОД – супероксиддисмутаза;1 – здоровые женщины, 2 – основная группа

Изучение диагностической значимости активности ферментов антиоксидантной системы посредством корреляционного анализа указывает на повышение сопряженности ее составляющих при развитии ВМД (рис. 3). Это подтверждается увеличением числа репрезентативных корреляционных связей в основной группе в сравнении с контролем. Прямые достоверные связи у больных ВМД установлены между глутатионпероксидазой и супероксиддисмутазой, восстановленным глутатионом и глутатионредуктазой, глутатионредуктазой и глутатион-S-трансферазой. Обратная зависимость обнаружена между антиокислительной активностью и супероксиддисмутазой, глутатионпероксидазой и глутатионредуктазой. Выявлены также три криволинейные связи: супероксиддисмутазы с глутатион-S-трансферазой, глутатионредуктазой; каталазы с глутатионпероксидазой. Среди здоровых лиц количество достоверных корреляций существенно ниже. Они представлены взаимосвязью глутатионпероксидазы и глутатионредуктазы, каталазы и супероксиддисмутазы, антиокислительной активности и глутатион-S-трансферазы.

Распространенность отклонений анализируемых показателей антиоксидантной системы у больных ВМД в основном невелика (табл. 4). Изменение содержания глутатион-S-трансферазы менее 28,0 ммоль/л, восстановленного глутатиона выше 2,2 ммоль/л и каталазы ниже 82,0 кат/л в периферической крови встречается в 7–8 % случаев. Значительно чаще распространены снижение антиокислительной активности крови ниже 28,0 отн.ед. и повышение содержания глутатионпероксидазы более 45,0 мкмоль/л. Наиболее часто в основной группе встречается увеличение супероксиддисмутазы свыше 40,0 усл. ед. Данному ферменту антиоксидантной системы принадлежит высокая информативность. Значимой информативностью обладают глутатионпероксидаза и антиокислительная активность крови. Низкоинформативными параметрами антиоксидантной системы на системном уровне служат глутатион-S-трансфераза и восстановленный глутатион.

pic_3.wmf

Рис. 3. Сопряженность ферментов антиоксидантной системы при ВМД (1) и у здоровых лиц (2) в периферической крови:приняты обозначения что и на рис. 2; – прямая достоверная связь; – обратная значимая корреляция, – криволинейная зависимость

Таблица 4

Информативность и частота встречаемости изменений ферментов антиоксидантной системы в основной и контрольной группах в периферической крови

Показатели антиоксидантной системы

Частота встречаемости

Инфомативность

ВМД

здоровые

Антиокислительная активность ниже 28,0 отн. ед.

13,5

0,3

144,8

Глутатионредуктаза менее 26,0 мкмоль/л

8,7

0,2

91,7

Глутатион-S-трансфераза менее 28,0 млмоль/л

7,3

0,1

56,7

Восстановленный глутатион выше 2,2 млмоль/л

6,4

0,1

59,2

Глутатионпероксидаза свыше 45,0 мкмоль/л

17,5

0,3

172,3

Каталаза ниже 82,0 кат/л

6,9

0,2

62,4

Супероксиддисмутаза свыше 40,0 усл. ед.

41,3

0,4

458,7

На основании полученных результатов диагностический процесс при ВМД можно представить в виде следующего алгоритма (рис. 4). Созданный алгоритм моделирует логику врача-офтальмолога при проведении диагностики названной патологии. Следовательно, алгоритмизация диагностики ВМД обеспечивает последовательное применение диагностических методов. Кроме того, при использовании алгоритмов качество диагностики улучшилось на 10,3 %,что позволяет рекомендовать их для более широкого клинического применения.

pic_4.wmf

Рис. 4. Алгоритм диагностики ВМД

Рецензенты:

Зарубина Т.В., д.м.н., профессор, заведующая кафедрой медицинской кибернетики и информатики Российского национального исследовательского медицинского университета им. Н.И. Пирогова Минздравсоцразвития, г. Москва;

Красненков В.Л., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой общественного здоровья и здравоохранения с курсами истории медицины и медицинской информатики Тверской государственной медицинской академии Минздравсоцразвития, г. Тверь.

Работа поступила в редакцию 13.03.2013.


Библиографическая ссылка

Агаркова Д.И. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ АЛГОРИТМИЗАЦИЯ ДИАГНОСТИКИ ВОЗРАСТНОЙ МАКУЛЯРНОЙ ДЕГЕНЕРАЦИИ // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 5-1. – С. 17-22;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=31449 (дата обращения: 07.07.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074