Вариабельность биомеханических свойств фиброзной оболочки глаза в здоровой популяции

Актуальность исследования биомеханических свойств фиброзной оболочки глаза обусловлена рядом клинических потребностей, связанных с появлением новых методов изучения биомеханики, необходимостью диагностики и мониторинга эктатических заболеваний роговицы, адекватным выбором параметров кераторефракционных операций, правильной интерпретацией показателей внутриглазного давления (ВГД) и как следствие — адекватной оценки уровня ВГД и мониторинга глаукомного процесса [1—4].

Прижизненные исследования биомеханических свойств роговицы, как правило, основаны на оценке изменения ее формы в ответ на какое-либо механическое воздействие. Это воздействие может осуществляться путем апланации роговой оболочки струей воздуха (пневмотонометрия с динамической двунаправленной апланацией роговицы) или тонометрами Маклакова различного веса (эластотонометрия), а также импрессии роговицы тонометром Шиотца (определение коэффициента ригидности по Фриденвальду) [5—8].

Из описанных выше методов наибольшее распространение в клинической практике получил анализатор биомеханических свойств роговицы (Ocular Response Analyzer — ORA), принцип работы которого основан на двунаправленной апланации роговицы струей воздуха. Проведенные исследования подтвердили принципиальную возможность применения двунаправленной апланации роговицы для оценки биомеханических свойств фиброзной оболочки глаза: по мере увеличения толщины роговицы эти показатели повышались, при кератоконусе — снижались, а после сквозной кератопластики — возрастали [9, 10]. Эксимерлазерная абляция приводила к ослаблению прочностных свойств роговой оболочки [11, 12].

Поскольку корнеальный гистерезис отражает вязкоэластические свойства, проявляющиеся в частичном поглощении энергии воздушной струи, то он в меньшей степени коррелирует с толщиной роговицы. Фактор резистентности роговицы, будучи расчетным показателем, имеет более высокую корреляцию с толщиной центральной зоны роговицы, и его изменения отражают упругие свойства роговицы. В связи с этим для изучения биомеханических свойств роговицы у пациентов с кератоконусом, а также после кераторефракционных операций, сопровождающихся абляцией роговицы, более информативным будет анализ показателя фактора резистентности роговицы, чем корнеального гистерезиса [13, 14].

Однако в некоторых клинических ситуациях стандартные показатели, определяемые с помощью ORA, не совсем адекватно отражают ожидаемые изменения прочностных свойств роговицы, например, выраженное снижение корнеального гистерезиса при повышении ВГД. В связи с этим был разработан новый принцип исследования биомеханических свойств роговицы с использованием данных ORA на основе динамики торможения центральной зоны роговицы в момент максимальной импрессии, результатом которого является вычисление коэффициента упругости [15].

Коэффициент упругости роговицы лучше характеризует ее эластические свойства, чем фактор резистентности роговицы и корнеальный гистерезис. Выявлена меньшая степень зависимости измерений биомеханических свойств роговицы от уровня ВГД при использовании принципа динамической пневмоимпрессии по сравнению с известными методами.

Нормативные значения биомеханических показателей, определяемых с помощью двунаправленной пневмоапланации роговицы, имеют значительную вариабельность.

Цель данной работы — изучение диапазонов значений фактора резистентности роговицы, роговичного гистерезиса и коэффициента упругости роговицы в здоровой популяции.

В данной работе обобщены результаты обследования 2205 пациентов (4410 глаз) без офтальмологической патологии (за исключением возрастной катаракты), ранее не подвергавшихся офтальмохирургическим операциям. Среди исследуемых было 540 (24,5%) мужчин и 1665 (75,5%) женщин. Средний возраст пациентов составил 59,7±14,4 года. Распределение по возрастным группам представлено в табл. 1.

Биомеханический анализатор (Ocular Response Analyzer — ORA, «Reichert», США) определяет вязкоэластические свойства фиброзной оболочки глаза и ВГД с помощью двунаправленной апланации роговицы коротким воздушным импульсом (около 20 мс). Разработчики прибора предложили оценивать биомеханический ответ роговицы на основании разницы давления в момент прямого и обратного прохождения точки апланации и вычисления двух показателей, характеризующих биомеханические свойства роговицы: корнеального гистерезиса (corneal hysteresis — CH) и фактора резистентности роговицы (corneal resistance factor — CRF). При этом фактор резистентности роговицы является расчетным показателем, имеющим высокую корреляцию с толщиной центральной зоны роговицы, а его изменения отражают упругие свойства роговицы. Корнеальный гистерезис характеризует вязкоэластические свойства роговицы, обусловливающие частичное поглощение энергии воздушной струи.

Определение коэффициента упругости роговицы (Ку) выполняется по оригинальной методике (патент РФ № 2361504 от 07.12.2007) путем анализа динамики торможения роговицы в момент вдавливания. Анализ ряда значений апланации проводится по предложенной нами математической формуле

где k_p — пересчетный коэффициент, t — время от начала вдавливания, x (t) — глубина вдавливания центральной зоны роговицы.

Исследование толщины центральной зоны роговицы выявило значительную вариабельность данного биометрического параметра с диапазоном значений у всех пациентов от 448 до 685 мкм (в среднем 563±37 мкм). Гендерные различия этого показателя несущественны: у мужчин среднее значение составило 568±39 мкм, у женщин — 562±36 мкм. Достоверной зависимости толщины центральной зоны роговицы от возраста также не выявлено, однако мы отметили уменьшение данного биометрического показателя по мере увеличения возраста, представленное в табл. 2.

Анализ показателей ВГД (IOPcc) был проведен для стандартизации биомеханических параметров. Поскольку офтальмотонус является фактором, способным изменять вязкоэластические свойства фиброзной оболочки глаза, сравнение биомеханических свойств в разных группах пациентов может быть корректным только при одинаковых тонометрических показателях. В данном исследовании роговично-компенсированное давление достоверно не изменялось с возрастом. При этом выявлено снижение показателя, аналогичного результатам тонометрии по Гольдману (табл. 3).

Анализ распределения фактора резистентности роговицы и роговичного гистерезиса (IOPg) выявил, что интервал значений показателей примерно совпадает, однако первый показатель обладает большей вариабельностью (см. рисунок).

Возрастные изменения биомеханических показателей, определяемых с помощью двунаправленной пневмоапланации роговицы, проявились в снижении CRF и CH. Однако соотношение данных параметров с возрастом не изменялось, оставаясь близким к единице. Кроме этого, выявлено уменьшение коэффициента упругости (Ky) в каждом возрастном интервале (табл. 4).

Таким образом, в группе молодого возраста отмечены самые высокие средние значения биомеханических показателей с максимальным стандартным отклонением. Нормальное распределение, характерное для большинства биологических параметров, выявлено во всех возрастных группах. Уменьшение средних значений и стандартного отклонения с возрастом достоверно и характеризует тенденцию изменения «биомеханики» фиброзной оболочки на условно здоровых глазах. Сохранение соотношения корнеального гистерезиса и фактора резистентности, по-видимому, связано с особенностями расчета данных показателей и может быть использовано для оценки состояния роговицы и склеры при патологических процессах. Однако различие стандартного отклонения CRF и CH делает данное соотношение информативным только в среднем диапазоне значений показателей.

Гендерные особенности биомеханических показателей фиброзной оболочки глаза выражены слабо. Различие показателей фактора резистентности роговицы, роговичного гистерезиса и коэффициента упругости в группах мужчин и женщин было статистически недостоверным и в абсолютных значениях составило в среднем 0,3; 0,2 мм рт.ст. и 0,1 соответственно.

Исходя из полученных данных и учитывая возрастные особенности, при трактовке результатов исследования с помощью двунаправленной пневмоапланации роговицы возможно применение условной шкалы «нормы», представленной в табл. 5.

Двунаправленная пневмоапланация роговицы позволяет прижизненно изучать биомеханические свойства фиброзной оболочки глаза.

Измеряемые показатели в здоровой популяции имеют нормальное распределение и достаточно большой диапазон.

Сформированы критерии оценки фактора резистентности роговицы, корнеального гистерезиса и коэффициента упругости, основанные на статистическом анализе большой группы пациентов.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования: С.А.

Сбор и обработка материала: И.Б., А.А.

Статистическая обработка: А.А.

Написание текста: И.Б., А.А.

Редактирование: С.А.

Конфликт интересов отсутствует.