ОПТиМЕД

ГИДРО – ГЕМОДИНАМИКА ГЛАЗА.
ОЦЕНКИ МИКРОДОЗАТОРОВ

Пятьдесят лет назад, в 1957 году, произошли важные события в истории народонаселения Земли - запущен первый искусственный спутник Земли, состоялся Всемирный Фестиваль молодёжи и студентов в Москве и пр.
Одновременно с этими событиями, также в 1957 году, произошли множество других событий, на сегодняшний взгляд, малопримечательных.
Одно из малопримечательных проходных событий связано с именами Van Beuningen и Fischer, которые опубликовали (Van Beuningen Е., Fischer W. Ber. Dtsch. Ophthal. Ges., 1957, 61, 218 - 227) результаты своих исследований пульсового и минутного объёмов крови, протекающей в сосудистой системе глаза, а также предложили свой подход к расчётно-экспериментальной оценке объёмов крови циркулирующей в хориоидее и сосудах сетчатки глаза.
Была сделана одна из первых попыток определения суммарного минутого объёма крови в сосудах глаза и являющегося, по общему мнению, его важнейшим гемодинамическим показателем.
Публикацию исследований Van Beuningen и Fischer можно считать началом разработки метода плетизмографии глаза, который определяет систему интегральных оценок гемодинамики глаза и его важнейшей функциональной компоненты, которой является кровоснабжение увеального тракта глаза.
Сложность вопроса трудно переоценить. Он изучается и разрабатывается более 50-ти лет зарубежными и российскими учёными.
Материал, рассматриваемый ниже, касается только некоторых ограниченных аспектов метрологического сопровождения, оценок и нормирования с позиции современных достижений науки и промышленного развития.
Следует поддержать мнение проф. А.Я. Бунина (Бунин А.Я., Гемодинамика глаза и методы её исследования, Москва, Медицина, 1971, стр.37 и 93) считавшего, что «….гемодинамика увеального тракта мало изучена…», «…что к недостаткам офтальмоплетизмографии следует отнести то обстоятельство, что разработка теоретических вопросов, имеющих отношение к этому методу, не завершена…».
Данные офтальмоплетизмографии рельефно отражают патологические сдвиги гемодинамики глаза.
Приведём несколько результатов исследований разных авторов.
У больных с нарушением проходимости сонной артерии амплитуда пульсовых волн на стороне поражения снижается на 22 – 77% сравнительно с контралатеральным глазом.
У больных глаукомой, без клинических признаков заболевания сердечно-сосудистой системы, пульсовой объём крови в сосудах глаза уменьшен в среднем на 28% по сравнению с возрастной нормой.
У больных с глаукомой и атеросклерозом пульсовой объём глаз уменьшен в среднем на 44%.
Перечисление результатов можно продолжать и далее, что говорит о диагностической ценности данных офтальмоплетизмографии.
Хочется дополнить, что практическое развитие офтальмоплетизмографии стало возможным только в настоящее время и только благодаря огромным научно-техническим достижениям в промышленно развитых странах.
Ещё одно малопримечательное событие в том же 1957 году связано с именем J.S. Friedenwald. Была опубликована (Tr. Amer. Acad. Ophth., 1957, 61, p.108) откорректированная 3-ья редакция таблиц гидродинамических показателей глаза для импрессионных тонометров типа Schiotz (далее Шиотца).
По указанным таблицам в 3-й редакции в последующие годы отечественные и зарубежные офтальмологи проводили исследования глазного пульса давления (офтальмосфигмография) и изменений пульсового объёма кровотока глаза (офтальмоплетизмография) по универсальному критерию, которым являлась величина амплитуды пульсовой деформации переднего роговичного сегмента глаза.
По истечении 50-ти летнего периода получены практические результаты плетизмографических исследований глаза, которые стали предметом внимания, и на которые следует остановиться особо, чтобы акцентировать внимание на развитии и техническом сопровождении исследований, достижении высококачественных результатов исследования кровенаполнения внутриглазных сосудов при постановке диагноза заболевания и определении стратегии медикаментозного или хирургического лечения.
На основе сравнительного анализа достижений прошлых лет и современных научно-технических достижений, целесообразно провести сопоставление характеристик используемых измерительных средств и обеспечение ими требуемых уровней надёжности объёмных показателей кровоснабжения глаза.

§1

Расчётно-экспериментальные попытки по оценке гемодинамических показателей глаза, как выше уже говорилось, одними из первых предпри-няли Van Beuningen и Fischer (Van Beuningen Е., Fischer W. Ber. Dtsch. Ophthal. Ges., 1957, 61, 218 – 227, 1957).

Изучая вопрос о нарушении поля зрения при заболеваниях сосудов глаза, они указали на необходимость оценки прироста артериального притока крови в глаз и изучения причин, определяющих изменение кровообращения глаза.
Их расчётно-экспериментальные оценки сводились к следующему.
Минутный суммарный объём крови в сосудистой системе глаза (т.е.
в ретинальных и цилиарных сосудах глаза) у молодых здоровых людей по оценкам авторов составляет в среднем 1100 мм³… 1200 мм³. Пульсовой объём крови, находящейся в сосудистой системе глаза, оценивается в диапазоне 15 мм³… 20 мм³. Хориоидея глаза обеспечивает 80% - 85% всей крови циркулирующей в глазу. Минутный объём крови в хориоидальных сосудах оценивается в 800 - 950 мм³. Его величина оценивается величиной
в 10 раз большей, чем минутный объём крови циркулирующей в централь-ной артерии сетчатки у здоровых людей, и составляющий ориентировочно
100 мм³, по данным Mikuni, Iwata, Tsuchiya (Klin.Mbl. Augenheilk, 1962, 140, 1, 43 - 56).
Van Beuningen и Fischer (Ber. Dtsch. Ophthal. Ges., 61, 218 – 227, 1957) провели экспериментальные исследования с использованием импрессионного регистрирующего тонометра типа Шиотца (электронного тонографа фирмы Schwarzer) и электродинамометра, в виде присасывающегося кольца, сдавливавшего глазное яблоко и полностью прерывавшего в течение 3 секунд приток крови в глаз.
Отметим, что исследованиям Van Beuningen и Fischer предшествовали работы выдающихся офтальмологов по отработке методики тонографии и диагностических показателей оттока внутриглазной жидкости (Grant, Morton, Arch. Ophth., 44, 204 – 214 (Aug.) 1950; Linneer, Erik, Experientia, 5, 451 – 452 (Nov.) 1949; Linneer, Acta Оphth. 33, 101 – 116, 1955; Mc Bain, Arch. Ophth., 57, 520 – 526, 1957) и др.
В экспериментах Van Beuningen и Fischer величина первой пульсовой волны на тонографической кривой, возникающей сразу после прекращения компрессии глазного яблока, служила мерой оценки основного тока крови через сосуды глаза. Шкала по ординате была оцифрована в единицах Шиотца. Шкала по абсциссе – оцифрована в секундах и снабжена отметчиком времени. Перевод из относительных величин в абсолютные производится авторами с использованием упомянутых выше таблиц гидродинамических показателей Фриденвальда.
Была сделана попытка ориентировочной оценки важнейшего гемодинамического показателя – суммарного минутного объёма крови, протекающего через сосуды глаза, а также величины систолического прироста пульсового объёма крови в глазу, который оказался по оценкам авторов при каждой пульсовой волне приблизительно близким к 10% (1/10) от величины пульсового объёма крови в глазу, т.е около 2 мм³.
При всей оригинальности проведённого исследования следует указать на имеющий место существенный методический недостаток, который зак-лючается в том, что для записи пульсаций роговицы авторы использовали
датчик импрессионного тонографа, минимальная масса которого составля-ет16.5 гпри массе плунжера5.5 г и 21.5 при массе плунжера 10г.
Van Beuningen и Fischer провели также анализ дифференциального уравнения кровотока в глазу при прерывании артериального притока в него крови.
Важен вывод авторов. Он заключался в том, что оценку результатов объёмных изменений кровотока в глазу необходимо проводить с учётом АД и ВГД.

Вывод к §1.

Расчётно-экспериментальным путем в 1957 году Van Beuningen и Fischer оценили ориентировочную величину пульсового объёма крови в
глазу (~ 2 мм³) и сделали попытку оценить величину суммарного объёма крови в глазу.
2) Результаты офтальмоплетизмографических исследований целесообразно сопоставлять с данными АД и ВГД.

§2

Вопросы, которые вставались при разработке таблиц гидродинамических показателей изложены J.S. Friedenwald в 1957 году в публикациях
при обсуждениях в Комитете по стандартизации тонометров.
Материалы хорошо известны и изложены в ряде публикаций.
Следует напомнить, что J.S. Friedenwald последовательно опубликовал в 1937, 1954 и 1957 годах три варианта таблиц, посвященных проблеме измерения ВГД при деформации роговицы плунжером импрессионного тонометра типа Шиотца.
Таблицы 1937 года (Friedenwald J.S. Tr. Amer. J. Ophth., 1937, 20, p. 985 - 1024) базировались на геометрических этюдах деформации роговицы и имели значительные ошибки.
Корректировка таблиц во 2-й редакции проведена в 1954 году на основе расчётно-экспериментальных исследований (Friedenwald J.S. Tr. Amer. Acad. Ophth. and Otolar., 1954, p.93 – 152; Ophth. Inst. of theHopkinsUniv.and Hospit., Baltimor, 1955).
Разные авторы, которые пытались работать с таблицами Фриденвальда в редакции 1954 года отмечают, что получают противоречивые результаты в части ригидности и оценки деформаций роговицы и глаза.
Чтобы исключить несоответствие таблиц и получаемых клинических результатов, Фриденвальд в 1957 году (Tr. Amer. Acad. Ophth., 1957, 61, p. 108) провёл через Комитет по стандартизации тонометров 3-ий последний вариант редакции таблиц в части нормирования гидродинамических пока-зателей глаза (Kronfeld, Chairman, The Comm. on Stand. of Tonom., 1957).
Таблицы были эмпирически скорректированы по расчётным форму
лам, предложенным Фриденвальдом, с учётом изменений объёма жидкости
смещаемой импрессионным тонометром типа Шиотца.
Введённые в 3-им варианте редакции таблиц изменения были основаны не на прямых измерениях объёмов жидкости, смещаемых при
тонометрии, «…они были просто вычислены» ( E.PRIJOT et R.WEEKERS, Arch.Ophth., t. 19, № 8, 1959, с.с. 825 – 840).
В таблицах не нашли отражение проблемные вопросы влияния вязко-упругих свойств корнеосклеральной капсулы на нормируемый коэффициент ригидности глаза.
Ответы на эти вопросы и до настоящего времени полностью не найдены.
Вновь отметим тот факт, что упоминавшиеся ранее Van Beuningen и Fischer использовали при проведении экспериментальных работ датчик импрессионного тонографа, минимальная масса которого составляет16.5 г при массе плунжера5.5 г и 21.5 г при массе плунжера 10г.
Для оценки расчётно-экспериментальных результатов ими была использована 2-ая редакция таблиц Фриденвальда 1954 года.
Тонометрическое давление в передней камере энуклеированных глаз измерялось авторами по “полуоткрытой” и “закрытой” манометрическим системам, а объёмы вытесняемой жидкости при тонометрии определялись расчетно-экспериментальным путем.
Подтверждением полученных значений занималась большая группа исследователей - Mc Bain (Arch. Ophth., 1957, 57, p. 520), E.PRIJOT et R.WEEKERS (Ophthalmologica, 1959, 138, p.p.1 - 9), WEEKERS R. et LAVERGNE G. Ophthalmologica, 1957, 134, p.276 и др.
На возможные причины погрешностей при исследовании справедливо указывает проф. А.П. Нестеров (Нестеров А.П. Гидродинамика глаза, М., «Медицина», 1967), а именно:
- повышается офтальмотонус, что может привести к подавлению секреции влаги;
- под влиянием большого веса датчика импрессионного типа на глаз может выдавливаться не только камерная влага, но и кровь;
- давление в эписклеральных венах может измениться;
- игнорируются вариации в ригидности глаза, что может служить
причиной грубых ошибок;
- сопротивление оттоку при компрессии глаза может измениться.
Следует указать также то обстоятельство, что Van Beuningen и Fischer использовали 2-ую редакцию таблиц гидродинамических показателей опубликованную в 1954 году. Как отмечалось выше, в 1955 –1957 г.г. таблицы были в 3-й раз откорректированы Фриденвальдом.
Для оценки расчётно-экспериментальных результатов Van Beuningen и Fischer использовали 2-ую редакцию таблиц Фриденвальда 1954 года.
Таблицы Фриденвальда в 3-ей редакции были опубликованы толь
ко в 1957 году (Tr. Amer. Acad. Ophth., 1957, 61, p.108), т.е. в тот же период, когда были опубликованы результаты исследований Van Beuningen и Fischer (Ber. Dtsch. Ophthal. Ges., 1957, 61, 218 - 227).
Изменение микрообъёмов в передних камерах энуклеированных глаз производилось с использованием измерительных бюреток, соответствующих российскому ГОСТ 20292, 1-го класса точности и минимальной вместимостью 1000 мм³. Предел основной допускаемой погрешности дозирования бюретки составлял ± 5 мм³.
Это высокоточные технические средства дозирования и иных средств дозирования малых объёмов в 1957 году физически не было.
Для указанного объёма вместимостью 1000 мм³ более точных средств нет и в настоящее время.
Оценка малых объёмных изменений внутриглазной жидкости при исследованиях Friedenwald, Beuningen и Fischer и др. осложняется несопоставимо большой погрешностью дозирования.
Предел допускаемой погрешности дозирования бюреткой вместимостью 1000 мм³ составляет ± 5 мм³ - класс 1 по ГОСТ 20292 для исполнений 6 или 7.
Он сопоставим с табличными значениями смещаемой жидкости.
Например, при установке плунжера датчика на 2 единицы Шиотца, объём смещаемой жидкости по таблице IV Friedenwald 1957 год, соответствует:
- для массы плунжера5.5 г - 6.95 мм³;
- для массы плунжера7.5 г - 5.65 мм³;
- для массы плунжера 10 г - 4.62 мм³.
Погрешность дозирования сопоставима с объёмами смещаемой жидкости.
В диапазоне от 2 до 20 единиц Шиотца в таблице IV Friedenwald
имеют место следующие изменения погрешности дозирования объёма
смещаемой жидкости:
- для массы плунжера5.5 г - 72%...8.7%;
- для массы плунжера7.5 г - 88%...9.1%;
- для массы плунжера 10 г - 119%...9.8%.
При допускаемой погрешности дозирования бюретки равной 
∆ = ± 5 мм³ (класс точности 1 ГОСТ 20292), погрешность дозирования объёма смещаемой жидкости, приведённая к нормируемому объёму 50 мм³, составляет ± 10%, приведённая к объему 20 мм³ - ± 25%, приведённая к объёму 10 мм³ - ± 50%. 
При допускаемой погрешности дозирования бюретки равной
∆ = ± 10 мм³ (класс точности 2 ГОСТ 20292), погрешность дозирования объёма смещаемой жидкости, приведённая к нормируемому объёму 50 мм³, составляет ± 20%, приведённая к объему 20 мм³ - ± 50%, приведённая к объему 10 мм³ - ± 100%.
Погрешности дозирования объёмов с использованием бюреток 1 и 2 классов точности по ГОСТ 20292 сопоставимы с объёмами смещаемой жидкости по таблицам IV Friedenwald 1957 год.
Вопросы дозирования ультрамалых объёмов (1 мм³… 2 мм³) рас-смотрим ниже.
Влияние на результаты офтальмоплетизмографии орбитального пульса, проявляющегося в смещении самого глазного яблока, экспериментально определил Ogami T. (1960). Он оказалась близким к величине в 2 мкм при каждом сокращении сердца.
Линейное перемещение вершины роговицы за период сердечного цикла при компрессионной нагрузке величиной 10 г – 20 г (т.е. по определению проф. А.Я. Бунина, в “условиях близких к физиологическим”) составляет около 9 – 11 мкм и при ориентировочной оценке суммарного минутного объёма крови, протекающего через сосуды глаза “…орбитальный пульс на результаты офтальмоплетизмографии влияет незначительно”.
Результаты проведённых исследований прироста пульсового объёма глаза с использованием расчётно-экспериментальных таблиц, предложенных Фриденвальдом, определили диапазон изменения пульсового объёма кровотока в пределах 1.4 мм³ - 1.55 мм³: проф. М.М. Краснов – 1.5 мм³, проф. А.Я. Бунин – 1.4 мм³, проф. А.П. Нестеров – 1.5 мм³, проф. Г.А. Киселёв – 1.55 мм³ и др.
Далее, вероятнее всего следовало бы провести экспертные исследования и проверить, полученные на основе расчётно-экспериментальных таблиц, соответствие клинических данных объёмов смещаемой жидкости истинным объёмным показателям при офтальмоплетизмографии, которые предусматривает измерение абсолютных объёмных изменений переднего сегмента роговицы глаза приведенных к нормируемому уровню 1 мм³.
До середины 60-х годов прошлого века, по всей видимости, шло осмысление вышеуказанной задачи и подготовка технических средств к её практической реализации как в России, так и за рубежом.
Зарубежные достижениях в этой области известны и обстоятельно рассмотрены в монографиях проф. А.П. Нестерова, проф. А.Я. Бунина и др.

Выводы к §2

1)J.S. Friedenwald с1937 по1957 г.г. трижды расчётно-экспериментальным методом производил коррекцию данных таблицы гидродинамических показателей глаза.

2) Van Beuningen и Fischer (1957), используя данные Фриденвальда, впервые провели исследования и предложили уровни оценки пульсового и минутного объёмов кровотока в сосудистой системе глаза и величину при-роста пульсового объёма.
3) Установлено, что при офтальмоплетизмографии компрессионные нагрузки глаза колпачками типа Розенгрена в диапазоне от10 гдо20 гопределяют реакцию сосудистой системы глаза как «близкую к физиологической».
4) Прирост пульсового объёма крови в сосудистой системе глаза, полученный с использованием таблиц Friedenwald (1957 год) гидродинамических показателей, составляет от 1.4 мм³ до 2 мм³.
5) Пульсовой объём в артериолярно-капиллярной сети внутренних оболочек глаза при «малых» компрессионных нагрузках от10 гдо20 г
составляет приблизительно половину величины пульсового объёма глаза.

§3

Как уже выше упоминалось, зарубежные достижениях того времени в области создания технических средств для оценки пульсового объёма крови в сосудистой системе глаза известны и обстоятельно рассмотрены в моно-графиях проф. А.П. Нестерова, проф. А.Я. Бунина и др.
Остановимся далее на отечественных разработках 60-х годов и возникших при их решении проблемах, в которых мы, спустя более чем 50 лет, должны разобраться, чтобы понять, оценить и в дальнейшем иметь однозначное нормирование офтальмоплетизмографических показателей.
Конструкция импрессионного офтальмоплетизмографа в СССР впервые была разработана в 1961 -1964 г.г. инженером В.К. Ждановым и проф. А.Я. Буниным в МНИИ глазных болезней имени Гельмгольца.
Регистрация глазного пульса проводилась при увеличении внутри-глазного давления путём компрессии глазного яблока грузами, накладываемыми на верхнюю часть съёмника пульса.
Запись офтальмоплетизмограммы начинали с груза массой10 г.
Последовательно увеличивая массу груза с интервалом через Δ =10 г, доводили нагрузку до70 г–80 г(максимально до100 г).
При небольшой нагрузке на глаз (10 г… 20 г) определялся пульсовой объём крови в сосудах малого калибра артериолярно-капиллярной сети внутренних оболочек глаза с невысоким уровнем сосудистого давления.
Этот подход подтверждён результатами многочисленных опубликованных исследований, показавших, что начало появления устойчивых пульсовых волн с постоянной амплитудой в норме у большинства пациентов наблюдается при нагрузках от10 гдо20 г.
В образовании волн глазного пульса при указанных малых нагрузках на глазное яблоко (от 10 до 20 грамм), основное значение имеют капилляры и артериолы.
Внутриглазное давление, соответствующее этим нагрузкам, несколько превышает среднюю величину диастолического давления во внутриглазных венах.
При имрессионной офтальмоплетизмографии пульсовые волны достигают максимальной амплитуды при нагрузке близкой к 70 граммам.
Амплитуда этих волн характеризует систолический прирост пульсового объёма крови во всей сосудистой системе глаза. Внутриглазное давление при этом соответствует диастолическому давлению крови в глазничной артерии.
Проведенными исследованиями на приборе установлено, что величина глазного пульсового объёма крови в норме у здоровых людей до 40 лет составляет от 13.5 мм³до 14.5 мм³, при этом, пульсовой объём в артериолярно-капиллярной сети внутренних оболочек глаза при «малых» компрессионных нагрузках от 10 г до 20 г составляет приблизительно половину величины пульсового объёма глаза (проф. А.Я. Бунин, Е.Е. Гуртовая, 1968; проф. А.Я. Бунин, 1971). Для офтальмоплетизмографа конструкции инженера В.К. Жданова и проф. А.Я. Бунина эта величина пульсового объём составляет около 7 мм³.

Выводы к §3

1) На приборе конструкции инж. В.К. Жданова и проф. А.Я. Бунина
(1964 г) установлено, что величина глазного пульсового объёма крови в норме у здоровых людей до 40 лет составляет от 13.5 мм³до 14.5 мм³ (14 мм³ ± 0.50 мм³).
2) Установлено, как отмечалось выше, что при офтальмоплетизмо-графии компрессионные перелимбальные нагрузки глаза колпачками типа Розенгрена от от 10 г до 20 г определяют реакцию сосудистой системы глаза, как «близкую к физиологической».
3) В образовании волн глазного пульса при указанных «малых» нагрузках на глазное яблоко от 10 гдо 20 г, основное значение имеют капилляры и артериолы с невысоким уровнем сосудистого давления.
4) Внутриглазное давление, соответствующее указанным «малым» нагрузкам, несколько превышает среднюю величину диастолического давления во внутриглазных венах.
5) Пульсовой объём кровотока в артериолярно-капиллярной сети внутренних оболочек глаза при «малых» компрессионных нагрузках от10 гдо20 грамм, зарегистрированный офтальмоплетизмографом конструкции инж. В.К. Жданова и проф. А.Я. Бунина, соответствует ориентировочному диапазону пульсового объёма 6.7 мм³.….7.3 мм³.

§4

Конструкция офтальмоплетизмографа ВНИИМП
Другая конструкция импрессионного офтальмоплетизмографа несколько позднее была разработана в ВНИИ медицинского приборостроения (ВНИИМП) С.А. Винокурским, А.А. Стециным, В.П. Гундаровым и соавт. (1967).
Медицинским соисполнителем разработки и разработчиком медицинской методики был МНИИ глазных болезней имени Гельмгольца.
Отличие прибора от описанного выше заключалось в том, что он был снабжён нагружающим устройством для автоматической передачи на глаз компрессионной нагрузки.
Принцип работы прибора, как и у описанного выше импрессионного офтальмоплетизмографа конструкции В.К. Жданова и проф. А.Я. Бунина, заключался в регистрации пульсаций объёмных изменений переднего сегмента роговицы глаза под действием компрессионной нагрузки.
В данном приборе компрессия осуществлялась автоматически в сторону её увеличения (или с реверсом) пределах от10 г до100 г.
Проведенными исследованиями на приборе установлено, что величина глазного пульсового объёма крови в норме у здоровых людей людей до 40 лет составляет 10.5 ± 0.25 мм³ (Е.Е.Гуртовая, 1971; А.Я. Бунин, 1971).
В возрасте от 41 до 60 лет пульсовой объём крови снижался, по сравнению с нормой, на 10%.
Как указывалось выше, пульсовой объём в артериолярно-капиллярной сети внутренних оболочек глаза при «малых» компрессионных нагрузках от 10 г до 20 г составляет по ориентировочным оценкам проф. А.Я. Бунина половину величины пульсового объёма кровотока в сосудистой системе глаза.
Для офтальмоплетизмографа конструкции ВНИИМП эта величина ориентировочная и соответствует пульсовому объёму 5.1 мм³ - 5.4 мм³.

Выводы к §4

1) На приборе ВНИИМП (1967 г) установлено, что величина глазного пульсового объёма крови в норме у здоровых людей людей до 40 лет составляет от 10.25 мм³до 10.75 мм³ (10.5 мм³ ± 0.25 мм³).

2) В образовании волн глазного пульса при «малых» нагрузках на глазное яблоко от 10 до 20 грамм, основное значение имеют капилляры и артериолы с невысоким уровнем сосудистого давления.
3) Внутриглазное давление, соответствующее указанным «малым» нагрузкам от10 до20 грамм, несколько превышает среднюю величину диастолического давления во внутриглазных венах.
4) Пульсовой объём кровотока в артериолярно-капиллярной сети внутренних оболочек глаза при «малых» компрессионных нагрузках от10 гдо20 грамм, зарегистрированный офтальмоплетизмографом конструкции ВНИИМП, соответствует по ориентировочным оценкам проф. А.Я. Бунина половине пульсового объёма кровотока в сосудистой системе глаза
(10.5 мм³ ± 0.25 мм³), а именно, 5.1 мм³…..5.4 мм³.

§5

Некоторые замечания по показателям гемодинамики глаза Исследованиями установлено, что нарушения гемодинамики глаза регистрируемые при офтальмоплетизмографии, отражают патологические изменения, которые происходят в сердечно - сосудистой системе (Е.Е. Гуртовая, 1969).
Погрешность определения пульсового объёма глаза при компрессионной офтальмоплетизмографии составляет до 15 % от измеряемой величины (А.П. Нестеров, А.Я. Бунин, Л.А Кацнельсон, 1974).
В норме амплитуды волн объёмного пульса обоих глаз могут отличать-ся друг от друга на 10 – 11%.
Методика офтальмоплетизмографии отражает патологические изменения в гемодинамике глаза.
Ниже приведен фрагмент результатов исследований описанных в литературе : А.Я. Бунин (1971); А.П. Нестеров, А.Я. Бунин, Л.А. Кацнельсон (1974); Е.Е. Гуртовая (1971); А.Я. Бунин, Е.Е. Гуртовая (1968) и др.
У больных с нарушением проходимости сонной артерии амплитуда волн на стороне поражения снижается на 22 – 77% сравнительно с контра-латеральным глазом.
У больных глаукомой, без клинических признаков заболевания сердечно-сосудистой системы, пульсовой объём глаз уменьшен в среднем на 28% по сравнению с возрастной нормой.
У больных с глаукомой и атеросклерозом пульсовой объём глаз уменьшен в среднем на 44%.
Итак, рассмотрены конструкции двух компрессионных офтальмоплетизмографов, их особенности и возможности при диагностике нарушений гемодинамики глаза.
За кадром остался только один вопрос, который заключается в следующем.
Почему у двух приборов, функциональных «близнецов», величины регистрируемых пульсовых объёмов для нормальных глаз значительно отличаются? На одном приборе пульсовой объём в глазах молодых здоровых людей составляет 14 ± 0.50 мм³, а на другом приборе пульсовой объём в глазах молодых здоровых людей составляет 10.5 ± 0.25 мм³.
При «малых» уровнях компрессии на глаз (от10 г до20 г) приведённые выше величины составляют, соответственно, 6.75 мм³.….7.25 мм³ и 5.10 мм³…..5.40 мм³.
Неоднозначность полученных результатов затрудняет взаимное сопоставление данных исследований пульсового объёма крови в сосудистой системе глазного яблока.
По сути следует вывод, «…необходимо проводить раздельную статистическую обработку показателей…» - Е.Е. Гуртовая, 1971.
Данные не всегда согласуются с результатами клинических исследований объёмных изменений переднего сегмента глаза с использованием расчётно-экспериментальных тезисов, предложенных Фриденвальдом.
Относительно таблиц J.S. Friedenwald заметим следующее.
В настоящее время к таблицам относятся как к выполненной многотрудной и многозначимой работе, пересматривать или дополнять результаты которой нецелесообразно. Слишком большой период времени прошёл со дня их появления – более 70 лет.
К данным таблиц привыкли практикующие офтальмологи, несмотря на то, что таблицы дают, по их мнению, завышенные результаты ригидности глаза и др. (E.PRIJOT et R.WEEKERS, 1959).
Итак, перед нами задача выявить причину погрешности измерения абсолютных величин пульсового объёма переднего сегмента роговицы глаза при офтальмоплетизмографии, определить критерии, уровень требований и оценки нормирования ультрамалого объёмного сигнала.
Решение этих вопросов лежит в области обеспечения требуемой точности дозирования и измерения микрообъёмных деформаций переднего сегмента роговицы глаза.

Выводы к §5

1) Методика офтальмоплетизмографии по клиническим показателям региональной и общей гемодинамики отражает патологические изменения в гемодинамике глаза.

2) Изменение амплитуды пульсового объёма глаза, регистрируемого при офтальмоплетизмографии, может достигать 15%.

3) При регистрации офтальмоплетизмограмм, амплитуды волн глазного пульса обоих глаз могут отличаться друг от друга на 11%.
4) Данные о пульсовых объёмах, регистрируемых различными моделями офтальмоплетизмографов, должны быть сопоставимы между собой с учётом методических и иных отклонений.
5) Необходимо определить требования к дозаторам, их соответствие оценкам нормирования при калибровке офтальмоплетизмографов.

§6

Дозаторы с переменным объёмом в контексте исторического развития. Нормируемые метрологические характеристики
Для оценки объёмов в экспериментальной офтальмологии как за рубежом, так и в отечественной практике, многие десятилетия применяли в качестве дозаторов приборы мерные лабораторные стеклянные, а именно, измерительные бюретки и пипетки.
Они выпускались по ГОСТ 1770 по классам точности 1 и 2,а позднее,
по ГОСТ 20292 по классам точности 1 и 2 в 9 исполнениях.
Напомним, что для экспериментальных работ при исследовании объёмных изменений глаза наиболее часто, особенно за рубежом (E.PRIJOT et R.WEEKERS, 1959), применяли бюретки с минимальной вместимостью 1000 мм³ и ценой деления 5 мм³ и 10 мм³.
Отечественной промышленностью бюретки выпускались по ГОСТ 20292 с минимальной вместимостью 1000 мм³ с ценой деления 5 мм³ и 10 мм³. Они отнесённы к классам точности 1 и 2.
Бюретки вместимостью меньшей 1000 мм³ за рубежом и в России не выпускались.
Предел основной допускаемой погрешности такой бюретки, соответствующей 1-му классу точности, равен ± 5 мм³.
При измерениях малых объёмов использование бюретки требует внимания, т. к. погрешность измерения, как указывалось ранее, может быть сопоставима с диапазоном дозирования.
Применение измерительных пипеток малой вместимости класса точности 2 по ГОСТ 20292 ( 1-й класс отсутствует) обеспечивает значительное уменьшение погрешности дозирования. Пипетки вместимостью 100 мм³ и 200 мм³ имеют пределы допустимых отклонений от ± 2 мм³ до ± 4 мм³.
Напомним, что все типы бюреток, пипеток и дозаторов различных типов и модификаций нормируются на уровнях, соответствующих наибольшим значениям вместимости или диапазона измерения.
Рассмотрим ниже на примерах как изменяется предел основной допустимой погрешности при уменьшении диапазона измерения.
Для расчёта погрешности используем простую зависимость ( 1 ):
Δ,% = (Δі / V) х 100%; ( 1 )
где, V - диапазон дозирования, мм³,
Δі - наибольшая абсолютная погрешность дозирования, мм³,
(паспортная величина).
Например, пипетка по ГОСТ 20292, вместимостью V = 100 мм³ исполнения 8 и класса точности 2, обеспечивает абсолютную погрешность дозирования объёма равную Δ100 = ± 2 мм³ и значение предела допускаемой основной погрешности Δ = ± 2%.
Можно ли такую пипетку использовать для дозирования микрообъёма, пусть V = 2 мм³, и как изменится при этом погрешность?
Из зависимости ( 1 ) видно, что при дозировании объёма V = 50 мм³, погрешность увеличивается до ± 4%, при объёме V = 10 мм³ - до ± 20%, при объёме V = 2 мм³ - до ± 100%.
С уменьшением диапазона дозирования со 100 мм³ до 2 мм³, погрешность дозирования возрастает с ± 2% до ± 100%, т. е. равна диапазону дозирования.
Следует вывод. Для пипетки по ГОСТ 20292 вместимостью V = 200 мм³ исполнения 8 класса точности 2, абсолютная погрешность дозирования объёма равна Δ200 = ± 4 мм³ и, соответственно, предел дозирования Δ = ± 2%.
Как изменится погрешность при использовании пипетки для дозирования объёма, например, V = 2 мм³ ?
Из зависимости ( 1 ) видно, что при дозировании объёма V = 50 мм³, погрешность увеличивается до ± 8%, при объёме V = 10 мм³ - до ± 40%, при объёме V = 2 мм³ - до ± 200%.
С уменьшением диапазона дозирования с 200 мм³ до 2 мм³, погрешность дозирования возрастает с ± 4% до ± 200%, т.е. превышает диапазон дозирования.
Следует вывод. Имеем недопустимо большую погрешность дозирования объёма 2 мм³. Получение верифицированных результатов при проведении экспериментальных исследований затруднительно.
Из вышесказанного следует, что при экспериментальных исследованиях, кроме важнейших характеристик дозаторов – наибольшего диапазона дозирования (объёма вместимости) и класса точности, необходимо проводить оценку погрешности на уровне на уровне нормируемого микрообъёма.
При больших погрешностях дозирования объёмов, целесообразно использовать технические средства более высокого класса точности.
Итак, от измерительных бюреток и пипеток класса точности 1 и 2 по ГОСТ 1770 и ГОСТ 20292, использовавшихся в 1957 году, перейдём к рассмотрению современных дозаторов 2000…2007 г.г.
Рассмотрим дозатор - микропипетку с переменным объёмом от 1 мм³ до 20 мм³ класса точности 1 (Δ = ± 0.2 мм³) производства НПО «БИОПРИ-БОР» РАН РФ.
Из зависимости ( 1 ) видно, что при дозировании объёма V = 20 мм³, относительная погрешность дозирования равна Δ = ± 1%.
При объёме V = 10 мм³, погрешность Δ дозирования увеличивается до ± 2%, при объёме V = 2 мм³ - до ± 10%, при объёме V = 1 мм³ - до ± 20%.
Таким образом, при уменьшении диапазона дозирования с 20 мм³ до 1 мм³, предел основной погрешности дозирования возрастает с ± 1% до
± 20%.
Следует отметить, что предел основной погрешности у рассмотренной микропипетки значительно меньше, чем у пипеток по ГОСТ 1770 или ГОСТ 20292, рассмотренных ранее, но ещё недостаточна для получения верифицированных результатов при дозировании микрообъёмов в экспериментальной офтальмологии.
Обратим внимание на то, что уменьшение предела основной погрешности достигнуто за счёт уменьшения диапазона дозирования при сохранении неизменным класса точности.
Вероятно за рубежом есть более точные дозаторы среди микропипеток с переменным объёмом ?
Рассмотрим прецизионную микропипетку с переменным объёмом 
0.5 мм³…10 мм³ и абсолютной погрешностью дозирования Δ = ± 0.15 мм³. Модель микропипетки - GENEX BETA (Финляндия).
Микропипетка в установленном порядке была поверена в аккредитованном органе Гостехрегулирования и признана годной к применению в качестве рабочего СИ.
Из зависимости ( 1 ) видно, что при дозировании микропипеткой объёма V = 10 мм³, относительная погрешность дозирования равна ± 1.5%.
При объёме V = 5 мм³, погрешность дозирования увеличивается до
± 3%, при объёме V = 1 мм³ - до ± 15%.
При уменьшении диапазона дозирования с 10 мм³ до 1 мм³, предел основной погрешности дозирования возрастает с ± 1.5% до ± 15%.
Отметим также, что СКО случайной составляющей основной погрешности микропипетки составляет ± 0.3 мм³.
Из изложенного следует, что современные модели дозаторов – микропипеток с переменным объёмом зарубежного или российского производства при номинальном значении микрообъёма дозирования 1 мм³, обеспечивают дозирование с погрешностью в пределах ± 15% … ± 20%, что не позволяет получить верифицированные результаты экспериментов.

Выводы §6

1) За период времени 1957…2007 г.г. относительная погрешность технических средств дозирования микрообъёмов, а именно, дозаторов с переменным объёмом, снижена более чем в 10 раз. Это удалось достигнуть за счёт уменьшения диапазона дозирования при сохранении класса точности не менее 1.

2) Дозаторы с переменным объёмом российского и зарубежного производства 2007 года обеспечивают близкие значения относительных погрешностей дозирования, приведённые к номинальному объёму 1 мм³.
3) Для получения при исследованиях верифицированных результатов дозирования микрообъёмов, предел относительной погрешности, приведён-ный к номинальному уровню объёма 1 мм³, не должен превышать
± 3% … ± 5%.
4) Для достижения требуемой точности калибровки офтальмоплетизмографических каналов рассмотрим дальнейшее развитие дозаторов, а именно, дозаторов шприцевого типа для газовой хроматографии.

§7-0

Дозаторы шприцевого типа для газовой хроматографии.
Погрешности при дозировании микрообъёмов.
Дозирование микрообъёмов воздуха на уровне 1 мм³ с использованием дозаторов шприцевого типа для газовой хроматографии требует ответа на
такие вопросы, как обеспечение стандартизации динамического дозирования на нормируемом уровне микрообъёма 1 мм³ с относительной погрешностью не превышающей ± 5%, проведение практической локализации результатов точечной оценки, нормирование надёжности номинального микрообъёма 1 мм³ и др.
Необходимо понимать, что оценки погрешностей дозирования микро-объёмов 0.010 мм³…0.050 мм³ (0.010µL …0.050µL) требуют экпериментального подтверждения результатов несколькими моделями дозаторов.
Задача решается на уровне предельных возможностей современных серийно выпускаемых за рубежом высокоточных средств дозирования микрообъёмов для газовой хроматографии.
С целью стандартизации процедуры измерения микрообъёмов изготовлено специальное устройство динамического дозирования и разработано программное обеспечение, реализованное на компьютере с использованием первоклассных технических возможностей разрабатываемого анализатора патологий увеального тракта – Офтальмоплетизмограф ОП-А.
Для проверки точности дозирования микрообъёма и оценки предельных возможностей дозаторов для газовой хроматографии были выбраны две серийные модели с пределами измерения (дозирования) 5 мм³ и 10 мм³ класса точности 1:
а) дозатор шприцевого типа компании SUPELCO (США),
cat. № 24412, наибольший предел дозирования 5 мм³, класс точности 1;
б) дозатор шприцевого типа компании HAMILTON (Швейцария), мод. 701N, наибольший предел дозирования 10 мм³, класс точности 1.
Обработка результатов измерений проводилась с использованием метода «малых выборок» по Стьюденту – Фишеру.

Выводы к §7 – 0

1) Дозирование микрообъёмов воздуха на уровне 1 мм³ требует ответа на такие вопросы, как обеспечение стандартизации дозирования нормируемого уровня микрообъёма 1 мм³ с погрешностью не превышающей
± 5 %, проверку эффективности практической локализации результатов измерения , нормирование надёжности номинального микрообъёма и др.
2) Для стандартизации процедуры измерения микрообъёмов, изготовлено устройство динамического микродозирования.
3) Разработано программа обработки данных динамического микродозирования, реализованная с использованием первоклассных технических возможностей разрабатываемого анализатора патологий увеального тракта – Офтальмоплетизмограф ОП-А.
4) Для проверки точности дозирования и оценки предельных возможностей дозаторов выбраны две серийные модели выпускаемых за рубежом дозаторов с пределами дозирования 5 мм³ и 10 мм³ класса точности 1:
- дозатор шприцевой, cat. № 24412, компании SUPELCO (США);
- дозатор шприцевой, cat. № 701N, компании HAMILTON (Швейцария).
5) Обработка результатов измерений проведена с использованием метода «малых выборок» по Стьюденту – Фишеру.
Результаты приведены далее в §7 – 1 и §7 – 2.

§7 – 1

Дозатор шприцевого типа компании SUPELCO (США), cat. № 24412;
наибольший предел дозирования 5 мм³, класс точности 1.
а) Уровень дозирования микрообъёма 1 мм³.
Стандарт для проведённого ряда измерений σ΄ = 0.020 мм³, n = 12.
Имеем следующие выражения вероятности (надёжности) Кi ( Ψ ):
Р (0.994 мм³ < Хо < 1.006 мм³) = 0.661, ( К = 1 );
Р (0.987 мм³ < Хо < 1.012 мм³) = 0.927, ( К = 2 );
Р (0.982 мм³ < Хо < 1.018 мм³) = 0.988, ( К = 3 ).
где Кi ( Ψ ) = 0.661, 0.927, 0.988 - значения функции S ( k, n ), определяющей уровни надёжности нахождения Хо внутри доверительного интервала для каждого Кi.
Вышеприведённые выражения вероятности (надёжности) можно так-же привести в удобном для анализа виде:
Хо = 1 мм³ ± 0.006 мм³ при надёжности 0.661;
Хо = 1 мм³ ± 0.012 мм³ при надёжности 0.927;
Хо = 1 мм³ ± 0.018 мм³ при надёжности 0.988.
Приведённые к 1 мм³ допускаемые погрешности для указанных уровней надёжности равны ± 0.6%, ± 1.2%, ± 1.8%.

б) Локализация результатов измерений микрообъёмов 1 мм³.
Критерий стандарта ряда измерений σ΄ снизим до 0.013 мм³, n = 8.
Имеем следующие выражения вероятности (надёжности) Кi ( Ψ ):
Р (0.995 мм³ < Хо < 1.005 мм³) = 0.649, ( К = 1 );
Р (0.990 мм³ < Хо < 1.009 мм³) = 0.914, ( К = 2 );
Р (0.985 мм³ < Хо < 1.014 мм³) = 0.980, ( К = 3 ).
Приведённые к 1 мм³ допускаемые погрешности для указанных уровней надёжности после локализации снизились до уровней ± 0.5%,
± 1.0%, ± 1.5%.
Из приведённых результатов видно, что существенного изменения погрешности при локализации результатов не достигнуто.
в) Уровень дозирования микрообъёма 2 мм³.
Стандарт для проведённого ряда измерений σ΄ = 0.081 мм³, n = 12.
Имеем следующие выражения вероятности (надёжности) Кi ( Ψ ):
Р (1.946 мм³ < Хо < 2.054 мм³) = 0.988, ( К = 3 ).
Р (1.982 мм³ < Хо < 2.018 мм³) @ 0.661, ( К = 1 );
Р (1.964 мм³ < Хо < 2.036 мм³) = 0.929, ( К = 2 );
Приведённые к 2 мм³ допускаемые погрешности для указанных уровней надёжности равны, соответственно, ± 1.8%, ± 3.6%, ± 5.4%.
При локализации значений микрообъёмов по критерию σ΄ = 0.031 мм³, установлено, что при уровнях надёжности 0.644, 0.908 и 0.976, погрешности не превышают, соответственно, ± 1.7%, ± 2.5%, ± 5.1%.
Результаты локализации практически не изменили значения погрешности дозирования микрообъёма 2 мм³.

Выводы к §7 – 1

1) Приведённые к 1 мм³ относительные погрешности для уровней надёжности Кi ( Ψ ) = 0.661, 0.927, 0.988, равны, соответственно, ± 0.6%, 
± 1.2%, ± 1.8%.
2) После локализации результатов измерений, величины погрешности для указанных в п.1 уровней надёжности уменьшены, соответственно, до уровней ± 0.5%, ± 1.0%, ± 1.5%.
3) Приведённые к 2 мм³ погрешности для вышеуказанных уровней надёжности равны, соответственно, ± 1.8%, ± 3.6%, ± 5.4%.
4) При локализации результатов измерений, установлено, что при уровнях надёжности 0.644, 0.908 и 0.976, погрешность не превышает, соответственно, ± 1.7%, ± 2.5%, ± 5.1%.

§7 – 2

Дозатор шприцевого типа компании HAMILTON (Швейцария),
cat. № 701N, наибольший предел дозирования 10 мм³, класс точности 1.
а) Уровень дозирования микрообъёма - 1 мм³.
Стандарт для проведённого ряда измерений σ΄ = 0.033 мм³, n = 16.
Имеем следующие выражения вероятности (надёжности) Кi ( Ψ ):
Р (0.991 мм³ < Хо < 1.009 мм³) = 0.667, ( К = 1 );
Р (0.983 мм³ < Хо < 1.017 мм³) = 0.936, ( К = 2 );
Р (0.974 мм³ < Хо < 1.026 мм³) = 0.991, ( К = 3 ).
Вышеприведённые выражения вероятности (надёжности) можно также привести в удобном для анализа виде:
Хо = 1 мм³ ± 0.009 мм³ при надёжности 0.667;
Хо = 1 мм³ ± 0.017 мм³ при надёжности 0.936;
Хо = 1 мм³ ± 0.026 мм³ при надёжности 0.991.
Приведённые к 1 мм³ погрешности для указанных уровней надёжности равны ± 0.9%, ± 1.7%, ± 2.6%.
б) Локализация результатов измерений микрообъёмов 1 мм³.
При локализации значений микрообъёмов по критерию σ΄ = 0.040 мм³, имеем следующие результаты:
Хо = 1 мм³ ± 0.006 мм³ при надёжности 0.661;
Хо = 1 мм³ ± 0.012 мм³ при надёжности 0.929;
Хо = 1 мм³ ± 0.018 мм³ при надёжности 0.988.
Приведённые к 1 мм³ погрешности для указанных уровней надёжности после локализации снизились до уровней ± 0.6%, ± 1.2%, ± 1.8%.
в) Уровень дозирования микрообъёма 2 мм³.
При стандарте ряда измерений микрообъёмов σ΄ = 0.021 мм³, n = 8, установлено, что при уровнях надёжности 0.649, 0.914 и 0.980, погрешность дозирования, приведённая к 2 мм³, не превышает, соответственно,
± 1.7%, ± 3.1%, ± 4.5%.

Выводы к §7 – 2

1) Приведённые к 1 мм³ погрешности для уровней надёжности Кi ( Ψ ) = 0.667; 0.936 и 0.991, равны, соответственно, ± 0.9%, ± 1.7%, ± 2.6%;
2) Приведённые к 1 мм³ погрешности по п.1 после локализации уменьшены до значений, соответствующих ± 0.6%, ± 1.2 и ± 1.8%.
3) Пределы допускаемых погрешностей дозирования, приведённых к 2 мм³, при уровнях надёжности 0.649, 0.914 и 0.980 не превышают, соответственно, ± 1.7%, ± 3.1%, ± 4.5%.

§8

Выбор типа шприцевого дозатора для калибровки

офтальмоплетизмографических каналов
1. Нормируемый паспортный уровень предела допускаемой основной погрешности дозатора шприцевого типа (cat. № 24412) компании SUPELCO (США) с наибольшим пределом дозирования 5 мм³ класса точности 1, составляет ± 0.050 мм³ (нормируемый паспортный уровень погрешности серийно выпускаемой продукции).
2. Со степенью надёжности близкой к 0.99, дозатор шприцевого типа,
cat. № 24412, компании SUPELCO (США) на установке для динамического дозирования микрообъёма воздуха 1 мм³ был включён в измерительную цепочку. Погрешность дозирования микрообъёма определена равной
± 1.8% ( 1.0 мм³ ± 0.018 мм³ при надёжности 0.988).
При локализации результатов измерений, погрешность дозирования уменьшена до ± 1.5% ( 1.0 мм³ ± 0.015 мм³ при надёжности 0.980).
3. Нормируемый уровень предела основной погрешности дозатора шприцевого типа (cat. № 701 N) компании HAMILTON (Швейцария) с наибольшим пределом дозирования 10 мм³ отнесённого к классу точности 1, составляет ± 0.10 мм³ (нормируемый паспортный уровень допускаемой погрешности серийно выпускаемой продукции).
4. Со степенью надёжности близкой к 0.99, дозатор шприцевого типа,
cat. № 701 N, компании HAMILTON (Швейцария) на установке для динамического дозирования микрообъёма воздуха 1 мм³ был включён в измерительную цепочку. Погрешность дозирования микрообъёма определена равной ± 2.6% ( 1.0 мм³ ± 0.026 мм³ при надёжности 0.991).
При локализации результатов измерений, погрешность дозирования была уменьшена до ± 1.8% ( 1.0 мм³ ± 0.018 мм³ при надёжности 0.988).
5. Дозаторы по п.п. 1 - 4 подтвердили достижение нормируемых паспортных характеристик заявленного класса точности.
6. Для допущенных к экспериментальной проверке дозаторов шприцевого типа (cat. № 24412 компания SUPELCO (США) и cat. № 701 N компания HAMILTON (Швейцария) - п.п. 1, 2, 3 и 4, результаты измерений, определяющие допускаемую погрешность их использования при дозировании микрообъёма V = 1.0 мм³, составили, соответственно:
- без локализации, не более ± 1.8% (1.0 мм³ ± 0.018 мм³) и ± 2.6%
(1.0 мм³ ± 0.026 мм³);
- 21.
- после локализации, не более ± 1.5% (1.0 мм³ ± 0.015 мм³) и ± 1.8%
(1.0 мм³ ± 0.018 мм³).
7. Предел допускаемой погрешности офтальмоплетизмографа ОП-А на уровне объёма V = 1.0 мм³, может быть определён равным Δ V = ± 0.050 мм³ (Δ = ± 5% от нормируемого уровня V = 1.0 мм³).