تخطيط الحدقة (Pupillography) هو طريقة لتسجيل وقياس تفاعل الحدقة. يُستخدم مزيج من كاميرا فيديو بالأشعة تحت الحمراء وبرنامج حاسوب لتقييم تفاعل الحدقة ديناميكيًا وكميًا.
مصطلح “Pupillography” صاغه Lowenstein وLoewenfeld، وتطور كتقنية فيديو بالأشعة تحت الحمراء ديناميكية لتسجيل المسارات الصادرة والواردة للعين. أدى إدخال التكنولوجيا الإلكترونية إلى تحسين الدقة والاتساق والسرعة مقارنة بالقياسات اليدوية التقليدية، ويُستخدم الآن مصطلح “قياس الحدقة (Pupillometry)” بشكل شائع أيضًا.
في المؤتمر الدولي الثالث والثلاثين للحدقة (IPC، مورج، سويسرا)، اجتمع الخبراء لوضع النسخة الأولى من المعايير الدولية لجمع البيانات ومعالجتها والإبلاغ عنها. في السنوات الأخيرة، تقدم تسويق أجهزة قياس الحدقة المكتبية والمحمولة، ومن المتوقع تحسين الأداء من خلال الدمج مع الذكاء الاصطناعي.
تشمل مجالات التطبيق طب العيون، علم الأعصاب، العلوم العصبية، علم النفس، وعلم الأحياء الزمني.
في الأصل، أطلق Lowenstein وLoewenfeld على تقنية الفيديو بالأشعة تحت الحمراء الديناميكية اسم “Pupillography”. لاحقًا، مع تطور التكنولوجيا الإلكترونية، انتشر مصطلح “Pupillometry”، ويُستخدم الآن غالبًا كمرادفين.
فيما يلي المعلمات النموذجية التي يتم الحصول عليها من قياس واحد.
مرحلة انقباض الحدقة
زمن الكمون (T₁): الوقت من التحفيز الضوئي إلى بداية انقباض الحدقة. مع التحفيز الساطع الكافي، حوالي 200 مللي ثانية.
سرعة الانقباض (VC): سرعة انقباض الحدقة. في اضطراب الإدخال البصري، يحدث إطالة في T₁ وانخفاض في VC.
أقصى انقباض (D₃): القطر عند أقصى انقباض. في اضطراب الإدخال البصري، يحدث انخفاض في D₃.
نسبة الانقباض (CR): مقدار الانقباض / القطر الأساسي. في اضطراب الإدخال البصري، يحدث انخفاض في CR.
مرحلة توسع الحدقة
سرعة التوسع (VD): سرعة توسع الحدقة بعد إزالة الضوء. تعكس وظيفة الجهاز العصبي الودي.
زمن تأخر التوسع (T₅): الوقت حتى بدء توسع الحدقة. في متلازمة هورنر، يُعد الإطالة الملحوظة في T₅ علامة مميزة.
PIPR (استجابة الحدقة المستمرة بعد الإضاءة): تقبض مستمر بعد تحفيز عالي السطوع وقصير الموجة. يعكس تنشيط ipRGC والميلانوبسين.
الحدقة لا تبقى ساكنة تمامًا، بل تظهر تذبذبات مستمرة بحوالي ±0.5 مم (الرعاش الحدقي). كما أن مرحلة التقبض تعكس بشكل أساسي وظيفة الجهاز نظير الودي، بينما تعكس مرحلة التوسع وظيفة الجهاز الودي.
المستقبلات الضوئية في الشبكية ← الخلايا العقدية الشبكية ← العصب البصري ← التصالب البصري ← السبيل البصري ← تتفرع من المسار البصري قبل النواة الركبية الوحشية ← المنطقة أمام السقفية (Pretectal area) ← نواة إيدنغر-ويستفال (EW) في نفس الجانب وعبر الصوار الخلفي إلى نواة EW في الجانب المقابل.
في البشر، نسبة الألياف المتصالبة إلى غير المتصالبة هي تقريبًا 1:1، وبالتالي فإن شدة المنعكس الضوئي المباشر وغير المباشر متساوية تقريبًا.
نواة EW ← العصب المحرك للعين ← الجيب الكهفي ← الشق الحجاجي العلوي ← الحجاج ← الفرع السفلي للعصب المحرك للعين ← تشابك في العقدة الهدبية ← الأعصاب الهدبية القصيرة ← داخل العين.
95% من الألياف نظيرة الودية من نواة EW تتجه إلى العضلة الهدبية (التكيف)، و5% إلى العضلة العاصرة للحدقة. هذه النسبة مرتبطة بآلية انفصال استجابة الحدقة للضوء والقريب.
الخلايا العقدية الشبكية الحساسة للضوء جوهريًا (ipRGC) تحتوي على الميلانوبسين وتشكل المسار الوارد الرئيسي لمنعكس الحدقة الضوئي. التحفيز بالضوء الأزرق القوي قصير الموجة (حوالي 470 نانومتر) يسبب تقبضًا بطيئًا ومستمرًا (PIPR).
وظيفة الميلانوبسين مستقرة نسبيًا طوال الحياة، وتنخفض بعد الثمانينات، ولكنها أبطأ من التغيرات المرتبطة بالعمر في العصي والمخاريط.
نعم، يتغير. التوتر النفسي، المفاجأة، والألم يسببون توسع الحدقة عبر الجهاز العصبي الودي، بينما التعب والنعاس يحفزان تقبض الحدقة عبر الجهاز العصبي المركزي. العواطف: الخوف مرتبط بالتوسع، والراحة مرتبطة بالتقلص. الأدوية (الكافيين، النيكوتين، مضادات الهيستامين) تؤثر أيضًا على قطر الحدقة.
يتم إجراء القياس في بيئة ذات إضاءة محيطة منخفضة لتقليل التأثيرات الخارجية على قطر الحدقة. يجلس المريض أمام جهاز مخصص، مع محاذاة الكاميرا وكلتا العينين في خط مستقيم. بعد تسجيل قطر الحدقة الأساسي، تُعرض محفزات مختلفة (ضوء، أنماط بصرية) لتسجيل ردود الفعل الحدقية.
يجب أن تبدأ وتنتهي فترة القياس بين الساعة 10 صباحًا و2 ظهرًا مع مراعاة التغيرات اليومية (تجنب القياس خلال ساعة بعد الغداء). في النوع المغلق، يتسع حدقة العين أكثر من النوع المفتوح، وتكون الرؤية الأحادية أكبر بحوالي 1.0 مم في الضوء و0.2 مم في الظلام مقارنة بالرؤية الثنائية، لذا فإن توحيد الظروف أمر ضروري.
يتم استخدام خوارزمية التجزئة لتتبع حجم حدقة العين. طريقة تحويل هوف (Hough Transform) الأبسط فعالة عندما تكون حدقة العين دائرية، ولكنها تفتقر إلى الدقة في حالة الإزاحة أو الشكل غير الطبيعي. باستخدام نموذج التعرف على الأنماط عالي الدقة، يمكن اكتشاف حدقة العين غير الطبيعية بدقة عالية.
تتيح طريقة تسجيل الحدقة قياسًا دقيقًا من خلال التسجيل الموحد، ويمكنها قياس معاملات إضافية بشكل كمي مثل زمن الكمون، ونسبة انقباض الحدقة، وسرعة التوسع، والتي لا يمكن تقييمها باستخدام القلم الضوئي. كما تتيح توثيق النتائج ومقارنتها بمرور الوقت، وتستبعد تحيز الفاحص.
بالمقارنة مع اختبار الضوء المتأرجح التقليدي، يتيح القياس الموحد والكمي والقابل للتكرار. يظهر RAPD في مجموعة واسعة من اعتلالات الشبكية، واعتلالات العصب البصري، وآفات التصالبة، وآفات المنطقة أمام السقفية.
إجراء اختبار الضوء المتأرجح: في غرفة شبه مظلمة، يتم تطبيق تحفيز ضوئي لمدة ثانيتين بالتناوب على كل عين. في حالة إصابة العصب البصري في عين واحدة، عند إضاءة العين السليمة تنقبض كلتا الحدقتين، وعند الانتقال إلى العين المصابة يقل مقدار الانقباض (يُلاحظ كـ “تغير نحو التوسع”). لا يصبح RAPD إيجابيًا في حالات عتامة الوسائط مثل إعتام عدسة العين، أو خلل وظيفي بصري في كلتا العينين، أو آفات خلف التصالبة.
في مرضى إصابات الرأس، قد يكون العلامة الوحيدة لإصابة العصب البصري الرضحية، وهو مفيد في تقييم مرضى الصدمات في حالة الغيبوبة.
تأخر التوسع هو تأخر في ارتخاء وتوسع الحدقة بعد إزالة الضوء، وفي متلازمة هورنر يستغرق التوسع 15-20 ثانية كحد أقصى (طبيعي حوالي 5 ثوانٍ). يُعد الإطالة الملحوظة لـ T₅ علامة مميزة. في متلازمة هورنر الثنائية (حيث يكون تفاوت الحدقة النسبي غير واضح)، قد يكون قياس تأخر التوسع هو الطريقة التشخيصية الموثوقة الوحيدة.
في تقييم تفاوت الحدقة، من الضروري القياس في كل من الظروف المضيئة والمظلمة. يصبح تقبض الحدقة في الجانب المصاب أكثر وضوحًا في الغرفة المظلمة، ويصبح توسع الحدقة في الجانب المصاب أكثر وضوحًا في الغرفة المضيئة. حوالي 20% من الأشخاص الطبيعيين لديهم تفاوت حدقة فسيولوجي (فارق 1 مم أو أقل، لا فرق بين الضوء والظلام، منعكس حدقة طبيعي)، ولكن يجب أن نأخذ في الاعتبار أن اضطرابات المدخلات (أمراض العصب البصري) تسبب خللًا في منعكس الحدقة ولكنها لا تسبب تفاوت حدقة من حيث المبدأ.
يتم تحديد قطر القطع الأمثل في الليزك وغيره من خلال قياس قطر الحدقة في ظروف الإضاءة المنخفضة. إذا كان قطر القطع أصغر من قطر الحدقة عند التوسع، يزداد خطر حدوث الهالات الليلية. يُستخدم أيضًا لتقييم مدى ملاءمة العدسات متعددة البؤر داخل العين وجراحة تصحيح البصر.
يمكن التقييم المنفصل لمسارات العصي والمخاريط والميلانوبسين باستخدام منعكس الحدقة الضوئي. في عائلة مصابة بمتلازمة جليلي (طفرة CNNM4)، على الرغم من عدم اكتشاف تخطيط كهربية الشبكية في الضوء، كان من الممكن تسجيل منعكس الحدقة الضوئي بوساطة المخاريط 1). في الظلام، أظهر مرضى CNNM4 منعكس حدقة ضوئي كبير، بينما في الضوء كان قريبًا من الحد الطبيعي أو منخفضًا قليلاً 1).
تشمل الاستخدامات النموذجية: التمييز بين اعتلال العصب البصري واعتلال الشبكية عبر تقييم RAPD، وتشخيص متلازمة هورنر عبر قياس تأخر التوسع الحدقي، وتقييم متلازمة آدي عبر اختبار تقطير البيلوكاربين المخفف. كما يُستخدم للتقييم الموضوعي للأمراض العصبية التنكسية واضطرابات الجهاز العصبي الذاتي.
ينظم منعكس الحدقة للضوء من خلال تكامل المسارات الثلاثة التالية:
| المسار | المستقبل الضوئي | الخاصية |
|---|---|---|
| مسار العصي | رودوبسين | حساسية عالية في ظروف الإضاءة المنخفضة والظلام |
| مسار المخاريط | أوبسين | ظروف الإضاءة العالية والسطوع. زمن كمون قصير وسرعة انقباض سريعة |
| مسار ipRGC | ميلانوبسين | زمن كمون طويل وسرعة بطيئة. يستمر بعد التحفيز (PIPR) |
يتحكم المدخل المخروطي في الانقباض المستمر استجابة لتغيرات تباين التحفيز، بينما يحدد مدخل الميلانوبسين قطر الحدقة المتكيف مع الضوء أثناء التعرض الطويل للضوء. هذا التكامل الإشاراتي بين الشبكية الخارجية والداخلية يتيح ضبطًا دقيقًا لاستجابة الحدقة.
يوجد التحكم في كسب مسار التحكم في الحدقة على مستوى نواة إيدنغر-ويستفال. بالنسبة للمدخلات القشرية الدماغية، حتى في وجود احتشاء إقفاري موضعي في القشرة الجزيرية والحقل العيني الجبهي، يظل قطر الحدقة وسرعة الانقباض ضمن النطاق الفسيولوجي الطبيعي، مما يشير إلى أن غياب المدخلات القشرية لا يؤثر مباشرة على قطر الحدقة وسرعة الانقباض.
تغيرات الحدقة الناتجة عن الأحداث المعرفية والعاطفية أصغر من منعكس الضوء (عادة أقل من 0.5 مم)، ومن المعروف أنها ترتبط ارتباطًا وثيقًا بنشاط الموضع الأزرق.
هي طريقة تهدف إلى فصل استجابات الشبكية الخارجية (بوساطة العصي والمخاريط) والشبكية الداخلية (بوساطة الميلانوبسين) في قياس واحد غير جراحي. من المتوقع أن يتطور التحسين التقني إلى مؤشر حيوي سريري عالي الحساسية والدقة.
قارن هايد وآخرون (2022) ثلاث شقيقات مصابات بمتلازمة جليلي (طفرة CNNM4) تتراوح أعمارهن بين 5 و14 و15 عامًا مع 10 أشخاص أصحاء كمجموعة ضابطة. تم إجراء قياسات مسار العصي بعد التكيف مع الظلام (465 نانومتر، ثانية واحدة) ومسار المخاريط بعد التكيف مع الضوء (642 نانومتر، ثانية واحدة، مجال كابح أزرق 6 cd/m²)، وتم حساب Pmax (أقصى استجابة حدقة مشبعة) وs (ثابت نصف التشبع) باستخدام دالة ناكا-راشتون 1). على الرغم من أن تخطيط كهربية الشبكية في الضوء كان غير قابل للكشف، إلا أن استجابة الحدقة بوساطة المخاريط كانت قابلة للتسجيل، مما يشير إلى أن استجابة الحدقة يمكن أن تكون أداة مفيدة لتقييم وظيفة المخاريط 1).
تتضمن النسخة الأولى من المعيار الدولي الذي تم وضعه في المؤتمر الدولي الـ32 للحدقة توصيات بشأن الحد الأدنى من مجموعة المتغيرات اللازمة لجمع البيانات ومعالجتها والإبلاغ عنها. تهدف إلى تحسين قابلية المقارنة بين الدراسات، ومن المتوقع أن تكون أساسًا للدراسات السريرية والدراسات متعددة المراكز في المستقبل.
من المتوقع أن يؤدي دمج الذكاء الاصطناعي مع الأجهزة إلى تحسين الأداء والقياس الكمي الموضوعي. تشمل القضايا البحثية الرئيسية تطبيقات في كشف ومراقبة تطور الأمراض العصبية التنكسية (مرض الزهايمر ومرض باركنسون)، والتقييم الموضوعي للنشاط العصبي الذاتي في التجارب السريرية، وتقييم وظيفة الخلايا العقدية الشبكية المحتوية على الميلانوبسين لدى مرضى اضطرابات النوم والإيقاع اليومي.
