Биологические науки /11.Биоинженерия и биоинформатика

Д.т.н. Семенец В.В., к.т.н. Наталуха Ю.В., к.м.н. Тарануха О.А., к.т.н. Токарев В.В.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники (ХНУРЭ),

г. Харьков, Украина

Харьковский национальный медицинский университет, (ХНМУ),

г. Харьков, Украина

Харьковский национальный университет радиоэлектроники (ХНУРЭ),

г. Харьков, Украина, tvv.v@mail.ru

Об одном методе неинвазивной диагностики макулярной области сетчатки зрительного анализатора человека

При изучении психофизических явлений ведущее место принадлежит органу зрения, точнее, зрительному анализатору человека. Его функция заключается в восприятии зрительных образов, их трансформации в нервные импульсы и передачу последних в корковые центры мозга, где формируется зрительное ощущение. Прием первичной зрительной информации происходит в сетчатке глаза. Сетчатка представляет периферический отдел зрительного анализатора, где происходит обработка зрительных сигналов, преобразование их в нервные импульсы и передачу в отдел головного мозга отвечающего за зрение. Физиология и патология сетчатки глаза являются актуальной современной проблемой биоинженерии. Известно, что человек с нормальным зрительным анализатором может различать примерно семь миллионов цветовых оттенков, которые делятся на хроматические и ахроматические. Первые связаны с окраской поверхностей и характеризуются тремя переменными: цветовым тоном, насыщенностью и светлотой. Ахроматические оттенки включают в себя градации от самого яркого белого до глубокого черного. На сегодня известны два вида нарушений цветового зрительного анализатора человека: врожденные нарушения, обусловленные на генетическом уровне и соответствующим образом наследующиеся;  приобретенные дефекты цветового зрительного анализатора человека. У врожденных нарушений различают три вида: дефект восприятия красного цвета (протан - дефект) - red color - (Long-wave) - длинноволновые колбочки с длиной волны - 567 нм;  зеленого цвета (дейтер - дефект) - green color - (Medium-wave) - средневолновые колбочки с длиной волны - 558 нм;  синего цвета - (тритан - дефект) - blue color - (Short-wave) - коротковолновые колбочки с длиной волны - 448 нм. Известно, что на рецепторном уровне врожденные нарушения обусловлены полным отсутствием одного из трех типов колбочек сетчатки зрительного анализатора человека или отклонением их спектральной чувствительности от нормы. Соответственно, различают три формы дихромазии, т.е. наличия только двух вместо трех типов колбочек:  протанопия, когда отсутствуют длинноволновые колбочки (красные); дейтеранопия, когда отсутствуют средневолновые колбочки (зеленые); тританопия, когда отсутствуют коротковолновые колбочки (синие). Выявление врожденных нарушений цветового зрения проводят с помощью полихроматических таблиц или приборов для исследования цветового зрения - анамалоскопов. Часто результаты исследования оказываются несопоставимы с приведенной выше классификацией врожденных аномалий. Для диагностики приобретенных цветонарушений используются таблицы Американской оптической компании (Hardy - Rand - Ritter), которые позволяют диагностировать нарушения в сине - желтой (BY) области спектра.

Недостатками существующих на сегодняшний момент методов диагностирования патологии сетчатки зрительного анализатора человека является их значительная сложность и невозможность точной диагностики. При разработке математической модели диагностики патологии макулярной области сетчатки зрительного анализатора будет использоваться математический аппарат теории вероятностей и математической статистики. Для оценки математического ожидания нормально распределенное количества признака ( - характеристика трех базовых цветов) по выборочной средней , при известном среднем квадратическом отклонении генеральной совокупности, применяется доверительный интервал представленный формулой (1):

, (1)

где - выборочная средняя величина диагностируемых пациентов;

- значение аргумента функции Лапласа ;

- средне квадратическое отклонение;

– объем выборки;

- математическое ожидание.

Для нахождения вероятности попадания одного из трех базовых цветов в интервал от до применяется формула (2):

, (2)

где - вероятность попадания одного из трех базовых цветов в интервал от до ;

- нижняя граница интервала;

- верхняя граница интервала;

- дифференциальная функция распределения цвета.

Зависимость дифференциальной функции распределения цвета и интегральной функции цвета вычисляется по формуле (3):

, (3)

где - дифференциальная функция распределения цвета;

- интегральная функция цвета.

Литература:

1. Компьютерный метод исследования нарушений цветоощущения. Шамшинова А.М., Петров А.С., Дворянчикова А.П., Арефьева Ю.А., Эскина Э.Н., Киселева Т.Н., Зольникова И.В. // Вестник Офтальмологии - 2000. - Том 116. - №5. - С. 49-51.

2. Новый метод оценки светорассеяния". Шамшинова А.М., Белозеров А.Е. Эскина Э.Н. // Тезисы 8-th International Congress of the European Medical Laser Association и 1-ом Российском Конгрессе Медицинской Лазерной Ассоциации, 23-26 мая 2001 года. - С.26.

3. Fishman GA, Birch DG, Holder GE, Brigell MG: Electropysiologic Testing in Disorders of Retina, Optic Nerve, and Visual Pathway, 2 ed, Ophthalmology Monograph 2, American Academy of Ophthalmology, 2001.

4. Функциональные методы исследования в офтальмологии / Шамшинова А.М., Волков В.В. - М.: Медицина, 1999. - 416 с.

5. Теория вероятностей и математическая статистика / Гмурман В.Е. - М.: Высшая школа, 1982. - 368 с.

6. Теория вероятностей / Вентцель Е.С. - М.: Наука, 1969. - 576 с.