Preview

Biomedical Photonics

Расширенный поиск

МЕТОДЫ ОЦЕНКИ НАСЫЩЕНИЯ КИСЛОРОДОМ ГЕМОГЛОБИНА В КЛИНИЧЕСКОЙ ОФТАЛЬМОЛОГИИ

Полный текст:

Аннотация

Важным показателем жизнеобеспечения является содержание кислорода в жидкостях и тканях организма. Ряд патологий зрительного анализатора, таких как глаукома, предположительно, имеет сосудистый генез, заключающийся в нарушении кровоснабжения и циркуляции кислорода. Большая часть кислорода переносится кровью в виде химического соединения с гемоглобином. Проходя через капилляры, гемоглобин отдает кислород, превращаясь из оксигенированного в дезоксигенированный. Этот процесс сопровождается изменением спектральных характеристик гемоглобина, что обуславливает цвета артериальной и венозной крови. На различиях в поглощении света разными формами гемоглобина основан фотометрический метод измерения степени насыщения крови кислородом (сатурации). Метод её оценки называют оксиметрией. В медицине наиболее распространена тканевая пульсоксиметрия с оценкой показателя тканевой оксигенации. Степень насыщения гемоглобина кислородом в сосудах глаза является наиболее доступным для неинвазивного исследования в офтальмоскопии и вместе с тем информативным параметром. Многочисленные исследования показали важность этого параметра для диагностики ретинопатий различного генеза, анализа метаболического статуса при гипергликемии, диагностики и контроля в процессе лечения глаукомы и других патологических состояний, сопровождающихся нарушением кровоснабжения тканей глаза. Отдельным методом оценки концентрации кислорода является измерение давления растворенного кислорода в крови – парциальное давление кислорода. В офтальмологии исследования данного показателя проводят в жидкости передней камеры, оценивая содержание кислорода при ряде офтальмопатий, включающих различные формы глаукомы, при инстилляциях гипотензивных препаратов, а также в стекловидном теле в области диска зрительного нерва при различных уровнях внутриглазного давления. В настоящее время хорошо развито направление оценки сатурации в сосудах сетчатки – ретинальная оксиметрия, основанная на исследовании поглощения света кровью в зависимости от насыщения гемоглобина кислородом путем анализа спектрального состава света, диффузно-отражённого от сетчатки. Также проводят оксиметрию эписклерально- конъюнктивальной сосудистой сети, позволяющую оценить сатурацию сосудов, принимающих кровь от переднего отрезка глаза, и характеризующую состояние его метаболизма при ряде патологий, а также в процессе лечения.

Об авторах

С. Ю. Петров
Научно-исследовательский институт глазных болезней
Россия
Москва, Россия


А. А. Антонов
Научно-исследовательский институт глазных болезней
Россия
Москва, Россия


И. А. Новиков
Научно-исследовательский институт глазных болезней
Россия
Москва, Россия


Т. А. Савельева
Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ
Россия
Москва, Россия


Список литературы

1. Pflüger E.F.W. // Arch Gesamte Physiol. – 1872. – Vol. 6. – P. 43.

2. Mozaffarieh M., Grieshaber M.C., Flammer J. Oxygen and blood flow: players in the pathogenesis of glaucoma // Molecular vision. – 2008. – Vol. 14. – P. 224-233.

3. Кузьков В.В., Киров М.Ю., Смёткин А.А. Мониторинг венозной сатурации. Инвазивный мониторинг гемодинамики в интенсивной терапии и анестезиологии. – Архангельск: СГМУ, 2008. – С. 193-207.

4. Zijlstra W.G., Buursma A., van Assendelft O.W. Visible and near infrared absorption spectra of human and animal haemoglobin: determination and application. – Utrecht, Boston: VSP, 2000. – 368 p.

5. Шурыгин И.А. Мониторинг дыхания: пульсоксиметрия, капнография, оксиметрия. – Москва: Издательство БИНОМ, 2000. – 301 c.

6. Vierordt K. Die quantitative Spektralanalyse in ihrer Anwendung auf Physiologie, Physik, Chemie und Technologie. – Tübingen: H. Laupp'sche Buchhandlung, 1876.

7. Severinghaus J.W. Takuo Aoyagi: discovery of pulse oximetry // Anesthesia and analgesia. – 2007. – Vol. 105, Suppl. 6. – P. 1-4.

8. Harvey L., Edmonds Jr. Pro: all cardiac surgical patients should have intraoperative cerebral oxygenation monitoring // Journal of cardiothoracic and vascular anesthesia. – 2006. – Vol. 20, No. 3. – P. 445-449.

9. Cortez J., Gupta M., Amaram A., et al. Noninvasive evaluation of splanchnic tissue oxygenation using near-infrared spectroscopy in preterm neonates // J Matern Fetal Neonatal Med. – 2011. – Vol. 24, No. 4. – P. 574-582.

10. Clark L.C. Measurement of oxygen tension: a historical perspective // Crit Care Med. – 1981. – Vol. 9. – P. 960-962.

11. Stow R.W, Randall B.F. Electrical measurement of the pCO2 of blood // Am J Physiol. – 1954. – Vol. 179. – P. 678 (abs).

12. Liu P., Zhu Z., Zeng C., Nie G. Specific absorption spectra of hemoglobin at different po2 levels: potential noninvasive method to detect PO2 in tissues // J.Biomed.Opt. – 2012. – Vol. 17, No. 12. – 125002.

13. Морозов В.И., Яковлев А.А. Фармакотерапия глазных болезней. – Москва: «МЕДпресс-информ», 2009. – 512 c.

14. Drenckhahn F.O., Lorenzen U.K. Oxygen pressure in the anterior chamber of the eye and the rate of oxygen saturation of the aqueous humor // Albrecht von Graefe's Archiv fur Ophthalmologie. – 1958. – Vol. 160, No. 4. – P. 378-387.

15. Jacobi K.W. Continuous measurement of oxygen partial pressure in the anterior chamber of the living rabbit eye // Albrecht von Graefes Archiv fur klinische und experimentelle Ophthalmologie Albrecht von Graefe's archive for clinical and experimental ophthalmology. – 1966. – Vol. 169, No. 4. – P. 350-356.

16. Wegener J.K., Moller P.M. Oxygen tension in the anterior chamber of the rabbit eye // Acta ophthalmologica. – 1971. – Vol. 49, No. 4. – P. 577-584.

17. Roetman E.L. Oxygen gradients in the anterior chamber of anesthetized rabbits // Investigative ophthalmology. – 1974. – Vol. 13, No. 5. – P. 386-389.

18. Pakalnis V.A., Rustgi A.K., Stefansson E., et al. The effect of timolol on anterior-chamber oxygenation // Annals of ophthalmology. – 1987. – Vol. 19, No. 8. – P. 298-300.

19. Helbig H., Schlotzer-Schrehardt U., Noske W., et al. Anteriorchamber hypoxia and iris vasculopathy in pseudoexfoliation syndrome // German journal of ophthalmology. – 1994. – Vol. 3, No. 3. – P. 148-153.

20. Cristini G. Uveal consumption of oxygen in the glaucomatous eye / Annales d'oculistique. – 1954. – Vol. 187, No. 5. – P. 401-408.

21. Трутнева К.В., Зарецкая Р.Б., Зубарева Т.В. Оксигенация крови у больных глаукомой // Вестник офтальмологии. – 1970. – № 5. – С. 23-28.

22. Новые методы функциональной диагностики в офтальмологии / Под ред. К.В. Трутневой. – Москва, 1973. – С. 112-135.

23. Трутнева К.В., Зарецкая Р.Б., Жданов В.К. Новые возможности объективного комплексного исследования кислородного обмена у больных с глазной патологией // Вестник офтальмологии. – 1977. – № 1. – С. 45-50.

24. Зарецкая Р.Б., Трутнева К.В. К механизму нарушения кислородного обмена у больных глаукомой // Вестник офтальмологии. – 1978. – № 5. – С. 5-10.

25. Cohan B.E., Cohan S.B. Flow and oxygen saturation of blood in the anterior ciliary vein of the dog eye // The American journal of physiology. – 1963. – Vol. 205. – P. 60-66.

26. Elgin S.S. Arteriovenous Oxygen Difference across the Uveal Tract of the Dog Eye // Investigative ophthalmology. – 1964. – Vol. 3. – P. 417-426.

27. Alm A., Bill A. Blood flow and oxygen extraction in the cat uvea at normal and high intraocular pressures // Acta physiologica Scandinavica. – 1970. – Vol. 80, No. 1. – P. 19-28.

28. Tornquist P., Alm A. Retinal and choroidal contribution to retinal metabolism in vivo. A study in pigs // Acta physiologica Scandinavica. – 1979. – Vol. 106, No. 3. – P. 351-357.

29. Gamm E.G., Puchkov S.G. Oxygen saturation of blood in the anterior ciliary veins in patients with primary glaucoma // Acta ophthalmologica. – 1985. – Vol. 63, No. 4. – P. 408- 410.

30. Delpy D.T., Cope M., van der Zee P., et al. Estimation of optical path length through tissue from direct time of flight measurements // Phys. Med. Biol. – 1988. – Vol. 33. – P. 1433-1442.

31. Smith M.H. Optimum wavelength combinations for retinal vessel oximetry // Applied optics. – 1999. – Vol. 38, No. 1. – P. 258-267.

32. Hickam J.B., Sieker H.O., Frayser R. Studies of retinal circulation and A-V oxygen difference in man // Transactions of the American Clinical and Climatological Association. – 1959. – Vol. 71.– P. 34-44

33. Hickam J.B., Frayser R., Ross J.C. A study of retinal venous blood oxygen saturation in human subjects by photographic means // Circulation. – 1963. – Vol. 27. – P. 375-385.

34. Delori F.C., Gragoudas E.S., Francisco R., Pruett R.C. Monochromatic ophthalmoscopy and fundus photography. The normal fundus // Archives of ophthalmology. – 1977. – Vol. 95, No. 5. – P. 861-868.

35. Delori F.C. Noninvasive technique for oximetry of blood in retinal vessels // Appl. Opt. – 1988. – Vol. 27. – P. 1113-1125.

36. Pittman R.N., Duling B.R. Measurement of percent oxyhemoglobin in the microvasculature // Journal of applied physiology. – 1975. – Vol. 38, No. 2. – P. 321-327.

37. Tiedeman J.S., Kirk S.E., Srinivas S., Beach J.M. Retinal oxygen consumption during hyperglycemia in patients with diabetes without retinopathy // Ophthalmology. – 1998. – Vol. 105, No. 1. – P. 31-36.

38. de Kock J.P., Tarassenko L., Glynn C.J., Hill A.R. Reflectance pulse oximetry measurements from the retinal fundus // IEEE transactions on bio-medical engineering. – 1993. – Vol. 40, No. 8. – P. 817-823

39. Schweitzer D., Thamm E., Hammer M., Kraft J. A new method for the measurement of oxygen saturation at the human ocular fundus // International ophthalmology. – 2001. – Vol. 23, No. 4-6. – P. 347-353.

40. Hammer M., Thamm E., Schweitzer D. A simple algorithm for in vivo ocular fundus oximetry compensating for non-haemoglobin absorption and scattering // Physics in medicine and biology. – 2002. – Vol. 47. – P. 233-238.

41. Hardarson S.H., Harris A., Karlsson R.A., et al. Automatic retinal oximetry // Investigative Ophthalmology & Visual Science. – 2006. – Vol. 47. – P. 5011-5016.

42. Narasimha-Iyer H., Beach J.M., Khoobehi B., et al. Algorithms for automated oximetry along the retinal vascular tree from dualwavelength fundus images // Journal of Biomedical Optics. – 2005. – Vol. 10(5). – 054013.

43. Denninghoff K.R., Chipman R.A., Hillman L.W. Oxyhemoglobin saturation measurements by green spectral shift // Optics letters. – 2006. – Vol. 31, No. 7. – P. 924-926.

44. Denninghoff K.R., Sieluzycka K.B., Hendryx J.K., et al. Retinal oximeter for the blue- green oximetry technique // Journal of biomedical optics. – 2011. – Vol. 16(10). – 107004.

45. Alabboud I., Muyo G., Gorman A., et al. New spectral imaging techniques for blood oximetry retina // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. – 2007. – Vol. 6631.

46. Johnson W.R., Wilson D.W., Fink W., et al. Snapshot hyperspectral imaging in ophthalmology // Journal of biomedical optics. – 2007. – Vol. 12(1). – 014036.

47. Palsson O., Geirsdottir A., Hardarson S.H., et al. Retinal oximetry images must be standardized: a methodological analysis // Investigative ophthalmology & visual science. – 2012. – Vol. 53, No. 4. – P. 1729-1733.

48. Li H., Lu J., Shi G., Zhang Y. Measurement of oxygen saturation in small retinal vessels with adaptive optics confocal scanning laser ophthalmoscope // J. Biomed. Opt. – 2011. - Vol. 11, No. 16. – 110504.

49. Roorda A., Romero-Borja F., Donnelly III W.J., et al. Adaptive optics scanning laser ophthalmoscopy // Opt. Express. – 2002. – Vol. 10, No. 9. – P. 405-412.

50. Li H., Lu J., Shi G., Zhang Y. Tracking features in retinal images of adaptive optics confocal scanning laser ophthalmoscope using KLTSIFT algorithm // Biomed. Opt. Express. – 2010. – Vol. 1, No. 1. – P. 31-40.

51. Webb R.H., Hughes G.W. Scanning laser ophthalmoscope // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. – 1981. – Vol. 28. – P. 488-492.

52. 52. Liang J., Williams D.R., Miller D.T. Supernormal vision and high-resolution retinal imaging through adaptive optics // Journal of the Optical Society of America A. – 1997. – Vol. 14, No. 11. – P. 2884-2892.

53. Ashman R.A., Reinholz F., Eikelboom R.H. Oximetry with a multiple wavelength SLO // International ophthalmology. – 2001. – Vol. 23, No. 4-6. – P. 343-346.

54. Mordant D.J., Al-Abboud I., Muyo G., et al. Spectral imaging of the retina // Eye (London, England). – 2011. – Vol. 25, No. 3. – P. 309-320.

55. 55. Patel C.K., Fung T.H., Muqit M.M., et al. Non-contact ultrawidefield imaging of retinopathy of prematurity using the Optos dual wavelength scanning laser ophthalmoscope // Eye (London, England). – 2013. – Vol. 27, No. 5. – P. 589-596.

56. Kristjansdottir J.V., Hardarson S.H., Halldorsson G.H., et al. Retinal oximetry with a scanning laser ophthalmoscope // Investigative ophthalmology & visual science. – 2014. – Vol. 55, No. 5. – P. 3120-3126.

57. Vehmeijer W.B., Magnusdottir V., Eliasdottir T.S., et al. Retinal Oximetry with Scanning Laser Ophthalmoscope in Infants // PLOS ONE. – 2016. – Vol. 11(2). – e0148077.

58. Савельева Т.А., Линьков К.Г., Модель С.С. и др. Визуализация оксигенации сосудов глаза // Biomedical photonics. – 2016. – № 5. – С. 13.

59. Mayrovitz H.N., Larnard D., Duda G. Blood velocity measurement in human conjunctival vessels // Cardiovascular diseases. – 1981. – Vol. 8, No. 4. – P. 509-526.

60. Шмырева В.Ф., Петров С.Ю., Антонов А.А. и др. Исследование метаболизма тканей переднего отрезка глаза по уровню оксигенации гемоглобина в венозном русле при первичной открытоугольной глаукоме // Глаукома. – 2008. – № 3. – С. 3-10.

61. Шмырева В.Ф., Петров С.Ю., Антонов А.А. и др. Метод оценки оксигенации субконъюнктивального сосудистого русла с помощью спектроскопии отраженного света (экспериментальное исследование) // Глаукома. – 2008. – № 2. – С. 9-14.


Для цитирования:


Петров С.Ю., Антонов А.А., Новиков И.А., Савельева Т.А. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ НАСЫЩЕНИЯ КИСЛОРОДОМ ГЕМОГЛОБИНА В КЛИНИЧЕСКОЙ ОФТАЛЬМОЛОГИИ. Biomedical Photonics. 2016;5(4):35-43.

For citation:


Petrov S.Y., Antonov A.A., Novikov I.A., Savelieva T.A. TECHNIQUES OF EVALUATION OF HEMOGLOBIN OXYGEN SATURATION IN CLINICAL OPHTHALMOLOGY. Biomedical Photonics. 2016;5(4):35-43. (In Russ.)

Просмотров: 461


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2413-9432 (Print)