Целесообразность и клиническое применение спектральной коррекции зрения. Главными функциями зрительного анализатора человека являются острота зрения и цветовосприятие. Сохранность данных функций определяет качество зрения. Человек в течение всей жизни находится под воздействием как естественного, так и искусственного светового излучения. К естественному относится световое, имеющее спектр с длинами волн от 250 до 1400 нм. В указанный диапазон входят: ультрафиолет (200—400 нм), видимая часть спектра (400—700 нм) и инфракрасный свет (более 700 нм) [1]. Каждый диапазон может оказывать определенное воздействие на структуры глаза. Человеческий глаз воспринимает свет с длиной волны от 350 до 760 нм [1—4]. Наиболее комфортным по спектральным характеристикам света можно считать дневное освещение, сформированное спектром излучения солнца и спектром свечения атмосферы (равномерное распределение видимого света для длин волн более 500 нм) [5]. Ультрафиолетовые (УФ) волны в зависимости от длины волны делятся на 3 вида: UV-A (320—400 нм), UV-B (280—320 нм, средний ультрафиолет) и UV-C (220—280 нм).

Благодаря защитному слою Земли в виде озоновой оболочки, большая часть наиболее вредного ультрафиолетового коротковолнового излучения подвергается поглощению, т. е. UV-C практически полностью поглощается и не доходит до человеческого глаза; 95% УФ-излучения составляет UV-A, 5% приходится на UV-B [6].

Существуют спектры, оказывающие фотоповреждающее действие на структуры глаза, потому что свет — не только носитель зрительной информации, но и потенциально опасный повреждающий фактор [1]. Считается, что наибольшее повреждающее действие оказывает синяя компонента видимого света с длиной волны от 440 до 500 нм, относящаяся к коротковолновому спектру излучения и вызывающая снижение разрешающей способности глаза [5—8]. В научной литературе особое внимание уделяется анализу ухудшения качества изображения под воздействием синего спектра света, так как контуры изображения из-за светорассеяния и хроматических аберраций всегда оказываются размытыми голубой каемкой [8, 9]. Для предотвращения попадания повреждающего коротковолнового спектра света на сетчатку глаза происходит его частичное поглощение такими структурами переднего отрезка глаза, как роговица и хрусталик.

Роговица поглощает волны короче 300 нм (ультрафиолет). Хрусталик поглощает ультрафиолет с длиной волны от 300 до 400 нм [10]. Цветовосприятие всей сетчаткой излучаемого света находится в диапазоне от фиолетового (400 нм) до красного (700 нм). Данная особенность связана со структурами колбочек как на периферии сетчатки, так и в центральной зоне. Неравномерное распределение в сетчатке палочек и колбочек позволяет выделять различные полосы спектра.

Цветовосприятие формируется тремя видами колбочек: L — колбочками, чувствительными в области желто-зеленого цвета (564 нм), М — колбочками, реагирующими на голубовато-зеленый свет (534 нм), S — колбочками, чувствительными к сине-фиолетовому свету (420 нм). Различение глазом человека цветов происходит за счет сочетания всех трех видов колбочек. По спектральной чувствительности фовеола считается дихроматической «сине-слепой» зоной. Фовеа за счет пигментов блокирует восприятие волн короче 470 нм, что суживает зону до желто-оранжево-красного диапазона. Парафовеальная область является трихроматической [11].

Учитывая особенности анатомического и функционального состояния структур глаза, одним из способов улучшения различения цветов и повышения оптических свойств глаза можно считать использование светофильтров с различными полосами поглощения в области желтого пятна на основе разницы между колбочками, воспринимающим красный и зеленый цвет.

Роговица участвует в поглощении ультрафиолета короче 300 нм, защищая как хрусталик, так и задний отрезок глаза, т. е. сетчатку.

Участие хрусталика в поглощении коротковолнового спектра света с длиной волны от 300 до 400 нм играет определенную роль в фотопротекции сетчатки. Однако поглощение хрусталиком коротковолнового света способствует его пожелтению и развитию возрастной катаракты [12]. При прогрессировании помутнения возникает ухудшение зрения и зрительный дискомфорт вследствие развития светорассеяния и возбуждения множества рецептивных полей. Однако, возрастные изменения прозрачности хрусталика (катаракта), можно отнести к приспособительному механизму для защиты сетчатки от повреждающего действия света [2, 13—15].

Отрицательное влияние светового излучения на внутреннюю оболочку глаза происходит тремя путями — термическим (тепловым), ионизирующим и фотохимическим. Основной интерес вызывают фотохимические эффекты, возникающие при относительно длительном световом воздействии сравнительно низкой интенсивности (более 10 с) [16, 17]. Фотохимическое повреждение возможно при влиянии длин волн света ниже 580 нм, тогда как воздействие спектров выше этого уровня формирует термические повреждения [6, 18, 19].

Существует два вида фотоповреждений в зависимости от спектра действия и длины волны светового излучения. Первый — «сине-зеленая» фототоксичность, которая наиболее агрессивна. Сине-зеленая область видимого спектра совпадает со спектром поглощения света родопсином. Отрицательное влияние сине-зеленых волн уменьшается в сине-фиолетовой части спектра, находящейся ниже 500 нм — максимальной чувствительности родопсина. Стоит отметить, что повышение фототоксичности сине-зеленого спектра вызывает эквивалентное снижение контрастной чувствительности [19]. Второй вид — фототоксичность спектра, находящегося в диапазоне от ультрафиолетового до синего. В данном случае в основном повреждаются клетки пигментного эпителия [2, 7, 20—23].

Однако, «сверхзащита» сетчатки от светового излучения уменьшает ее фоторецепцию, что может снизить показатели пространственной контрастной чувствительности глаза [16].

Так как меланин обладает поглощающим световую энергию свойством, то при недостаточном его содержании в сетчатке во время воздействия светового излучения возникает светобоязнь, которая связана с нарушением тормозных взаимосвязей между палочковым и колбочковым аппаратами сетчатки [24, 25]. Эффект ограничения прохождения и поглощение коротковолнового излучения света хрусталиком и пигментами сетчатки оказывают протекторное действие [19].

Одной из актуальных тем в мировой медицинской и физиологической практике является спектральная коррекция зрения [26, 27] и способы ее применения [15, 23, 28, 29].

Естественной защиты глаза недостаточно для выполнения определенных зрительных задач. В данном случае целесообразным считается использование дополнительных механизмов коррекции зрения в виде светофильтров. Спектральную коррекцию применяют для защиты структур глаза от повреждения световым излучением, повышения различительной способности глаза, используют в профессиях, которые связаны со зрительной нагрузкой, при преждевременной инволюции и развитии патологии глаза, для улучшения различительной способности при заболеваниях органа зрения, улучшения зрительного и психологического состояния [30].

Спектральные фильтры. Применяемые в офтальмологии спектральные фильтры разделяют по физическим характеристикам, определенной задаче и по видам. В зависимости от характеристик выделяют светофильтры, отличающиеся по цвету (длине волны пропускания), и нейтральные фильтры. По цвету выделяют желтые, оранжевые, красные, зеленые, серые, коричневые. Каждый из перечисленных светофильтров и их комбинации используют для выполнения определенных зрительных или функциональных задач. Для определения эффективности спектральной коррекции необходима оценка правильности применения светофильтра для решения конкретной зрительной задачи. Для оценки рациональности применения и качества того или иного светофильтра примененяли метод анализа, состоящий из 5 этапов и включающий балльную систему оценки [31].

По способу применения выделяют фильтры в виде экстраокулярных и имплантируемых интраокулярных линз (ИОЛ). Экстраокулярные светофильтры в основном используют для решения зрительных задач на интактных глазах.

На данный момент в Российской Федерации (РФ) с научной целью и в офтальмологической практике широко используют светофильтры российских и иностранных производителей из Кореи, Японии, Германии. [31].

Наиболее используемый в РФ и прошедший тестирование в научных исследованиях — «Пробный набор для спектральной коррекции зрения Лорнет-М», ТУ 9437−001−17768917−00 [32].

Клинические направления спектральной коррекции. Использование спектральных фильтров может рассматриваться как часть офтальмоэргономического направления, которое изучает возможность улучшения условий труда, связанных со зрительной нагрузкой. Это могут быть ситуации, способствующие развитию зрительного утомления, а также ухудшению рефракции.

В спектральной коррекции выделяют виды, которые выполняют определенную функцию, — лечебные, эргономические, смешанные, а также оказывают определенное воздействие — биологическое, оптическое, психологическое. Большое влияние на зрительное восприятие в повседневной работе оказывает профессиональное переутомление, которое находится в непосредственной зависимости от возраста, рефракции и вида деятельности человека. Имеются данные о положительном влиянии эргономической спектральной коррекции при напряженной зрительной работе с развитием утомления у лиц, использующих персональные компьютеры (ПЭВМ) с жидкокристаллическими мониторами [33, 34].

Главными задачами оптимизации зрительных функций являются правильный подбор спектральных фильтров, постоянное их использование, соблюдение правил труда и отдыха, использование соответствующего освещения и многое другое.

Влияние на утомляемость глаза при работе с ПЭВМ оказывает их физическая составляющая. Избыточный выброс синего света люминесцентных ламп снижает способность глаза фокусировать свет, вследствие чего наступает утомление. Также важно отметить, что изображение на экранированных электронных носителях формируется из пикселей и излучение дисплея находится в красно-зелено-синем диапазоне, который не соответствует спектральной характеристике естественного света. Проведенные многолетние исследования в области офтальмоэргономики и оптометрии доказывают, что качество цветного изображения на всех видах мониторов можно улучшить двумя путями [31, 33, 34]. Во-первых, ослабление света в полосе 400—500 нм должно происходить по определенному закону и не менее чем на 50%, что снижает хроматическую аберрацию глаза в коротковолновом сине-фиолетовом диапазоне света, улучшает работу палочек и повышает разрешающую способность глаза — остроту зрения и пространственную контрастную чувствительность. Во-вторых, вследствие улучшения спектра зеленого люминофора усиливается цветоразличительная способность человеческого глаза в желто-оранжевой области [29, 35, 36].

Для улучшения качества изображения и уменьшения кругов светорассеяния у водителей автотранспорта в разных погодных условиях и при разном освещении, а также предотвращения «glare»-эффекта, связанного с синей компонентой видимого света, используется спектральная коррекция желтым и оранжевым фильтрами [5]. В норме «glare»-чувствительность зависит от состояния пигментного эпителия под сетчаткой и содержания меланина в радужке, что важно учитывать при подборе спектральной коррекции.

Имеются данные о влиянии светофильтров на остроту зрения, пространственную контрастную чувствительность при различной глазной патологии. Интерес вызывают данные, касающиеся аномалии рефракции. Отмечено увеличение вышеуказанных функций при миопии высокой степени до 50%. При максимальной остроте зрения менее 0,6 имеются данные о 2—3-кратном повышении качества изображения на сетчатке при использовании хроматических фильтров [36].

Если исходить из того, что главной причиной возрастной катаракты является фотооксидантное повреждение волокон и белков хрусталика, имеются данные о рациональности применения светофильтров при данном состоянии глаз. Наибольшая концентрация белка, полностью поглощающего весь ультрафиолет, который падает на хрусталик, содержится в его ядерном слое. Отсюда и развитие катаракты ядерного типа [37].

Есть данные о том, что полное отсутствие хрусталика (афакия) меняет спектральную характеристику поступающего света и увеличивает фототоксическое воздействие светового излучения на сетчатку [22].

В катарактальной хирургии применяют методы имплантации искусственных хрусталиков (ИОЛ), спектральные характеристики которых формируются по определенным критериям. В настоящее время в лечении катаракты основное место занимает ультразвуковая факоэмульсификация с имплантацией ИОЛ. В последние десятилетия отмечается увеличение показаний к проведению факоэмульсификации, в том числе при достаточно высокой остроте зрения. Чаще всего в практике применяют гибкие ИОЛ, которые разделяют по цветовым критериям и материалам [38]. По цветовому критерию ИОЛ делят на окрашенные и бесцветные, по материалам — на гидрофобные акриловые и гидрофильные, гидрофильные с гидрофобным покрытием. С 1986 г. было разработано покрытие ИОЛ с фильтром, блокирующим УФ-спектр. Наиболее популярными в факохирургии являются ИОЛ с UV-фильтром (ultraviolet blocking), блокирующим прохождение коротковолнового УФ-спектра излучения длиной 300—400 нм [18]. По цветовым спектральным критериям различают ИОЛ прозрачные и окрашенные в желтый цвет (yellow tinted), ограничивающие прохождение синих волн света. По влиянию на определенные зрительные функции и по характеру фоторецепции и фотопротекции линзы имеют отличия [16].

ИОЛ, защищающие от УФ-спектра излучения, подразделяют на несколько классов — от превосходной защиты до недостаточной [16, 22]. ИОЛ с UV-блоком, максимально пропускающим волны от 410—430 нм, не влияют на фотопическую и скотопическую функции сетчатки, хотя некоторые авторы определяют границу до 450 нм. В целом оптимальная ИОЛ с UV-блоком не должна пропускать спектр излучения меньше 400—410 нм. Было определено, что проходящий через такие ИОЛ длинноволновый спектр света не должен оказывать никакого влияния на фотопическую и скотопическую спектральную чувствительность [35].

В литературе отмечается возможность кумулятивного фотохимического повреждения сетчатки. Так, при долгосрочном накоплении эффектов субклинической фоторетинопатии картина может быть сходной со старческими изменениями сетчатки, что затрудняет анализ воздействия имплантированных UV-блокирующих ИОЛ. Данный факт может иметь значение для изучения влияния различных видов спектральной коррекции на электрофизиологические показатели органа зрения.

В хирургии катаракт рациональным считается имплантация ИОЛ с блокированием не только УФ-волн, но и синих волн. К ним относятся линзы, окрашенные в желтый цвет, что допустимо отнести к одному из видов спектральной коррекции зрения [14, 16, 22, 27, 31, 36, 39]. Положительное воздействие желтого цвета заключается в улучшении качества и четкости изображения. При имплантации желтых ИОЛ отмечается улучшение показателей пространственной контрастной чувствительности [40] и остроты зрения. Стоит отметить, что имеются данные когортного анализа о повышении остроты зрения и контрастной чувствительности у пациентов с имплантацией бесцветной ИОЛ и одновременным использованием спектральной коррекции желтым светофильтром [41, 42], что также поддерживает мнение об эффективности использования желтого светофильтра как в факохирургии, так и при спектральной коррекции в офтальмологии.

Влияние светофильтров на цветовое зрение. По назначению светофильтры разделяют на повышающие те или иные зрительные функции; выравнивающие спектр излучения источника света для улучшения цветопередачи искусственных изображений; выделяющие определенный цветной объект. Важно отметить, что одним из возможных вариантов улучшения цветоразличения с помощью светофильтров является использование их с различными полосами поглощения в области желтого пятна и между пиками чувствительности красных и зеленых колбочек [43]. Корректирующие цветовое зрение светофильтры в практике применяются для решения определенных зрительных задач. Желтые и оранжевые хроматические фильтры способны увеличивать качество изображения, остроту зрения и контрастную чувствительность на 20—30% при остроте зрения, равной 1,0 [15]. Существуют светофильтры, выравнивающие спектр излучения источника освещения. Световые фильтры для выделения определенного цвета работают по принципу уменьшения спектрального пропускания других цветов. Примерами такой коррекции являются очки для грибников, выделяющие на зеленом фоне грибы [44].

Влияние светофильтров на психосоматическое состояние. Имеются данные об использовании определенных светофильтров при различных психических состояниях человека. Было обнаружено положительное воздействие, выбранного самостоятельно человеком светофильтра «оптимального оттенка» для борьбы с мигренью. H. Irlen и N. Lass (1989) предложили набор светофильтров для воздействия на психику человека [25]. Предполагается использование данных линз для устранения проблем с чтением при дислексии. Имеются данные применения голубых фильтров для предотвращения приступов эпилепсии [45].

В литературе описано влияние спектральной чувствительности на психическое состояние человека в зависимости от палочкоколбочковой взаимосвязи в сетчатке. Проведено несколько исследований по определению влияния различных спектров на сомнологическое состояние. Применение окрашенных светофильтров находится на стадии изучения, однако обнаружено влияние цвета и покрытия ИОЛ на сон и бодрствование, что ранее упоминалось. Данное обстоятельство необходимо учитывать, так как меланопсин участвует в контроле циркадного цикла, что соответственно влияет на биологический ритм сна/бодрствования человека. Проведено большое количество исследований как на животных, так и на людях с целью изучения механизма работы циркадной системы. Регуляция биологических часов в организме является результатом множества сложных нейрохимических и гуморальных процессов. При воздействии света запускается каскад нейрохимических реакций, результатом которого являются адаптация к свету или к темноте и запуск фазы сна/бодрствования. Пик чувствительности подавления выработки мелатонина соответствует 460 нм, что на 20 нм короче пика чувствительности меланопсина [46, 47]. Доказано, что в сетчатке, помимо колбочек и палочек, свет воспринимают ретинальные ганглии, чувствительные к синему диапазону светового излучения и вырабатывающие меланопсин. Синий свет, попадая на ганглиозные клетки, провоцирует подавление выработки мелатонина, что запускает каскад нейрофотохимического процесса, конечным результатом которого является увеличение выработки меланопсина, следствием чего являются повышение температуры тела и состояние бодрствования, т. е. активизация организма [16, 48]. В темное время суток или в сумерки происходит активация выработки мелатонина, что снижает температуру тела и способствует торможению активности, т. е. засыпанию. При блокировании синего света уменьшается количество меланопсина, что увеличивает выработку мелатонина и снижает вероятность развития фототоксичности, вызванной ультрафиолетом и синим свечением, а также влияет на состояние сна/бодрствования в сторону снижения активности.

Пожилые люди в большей степени подвержены колебаниям ритма сна и бодрствования, что может быть вызвано рядом патологических состояний, в том числе депрессией, бессонницей и др. Многочисленные исследования о влиянии разных видов ИОЛ на психосоматическое состояние человека, а именно на состояния активности и спокойствия, проводились и продолжают выполняться у лиц старше 50 лет. Вопрос о влиянии желтых ИОЛ на циркадный ритм человека до сих пор находится на стадии дискуссии. Данные результаты связывают с влиянием света на соотношение мелатонин/меланопсин [16].

Электрофизиологические показатели при спектральной коррекции. Сетчатка является одной из составляющих нейросенсорного аппарата органа зрения. Для точной и всеобъемлющей оценки функционального состояния сетчатки несколько десятилетий применяют количественные психофизические методы диагностики [40, 49]. Разнообразие методов электрофизиологии позволяет использовать их в клинике для анализа функций сетчатки и других отделов зрительного анализатора при заболеваниях или дисфункции [50].

К методам электрофизиологического исследования относятся электроретинография (ЭРГ), зрительные вызванные корковые потенциалы (ЗВКП), электроокулография и их модификации. Наиболее часто используются общая ЭРГ (ганцфельд-ЭРГ) — для анализа активности клеточных элементов сетчатки, паттерн-ЭРГ — для анализа функции третьего нейрона сетчатки и мультифокальная ЭРГ (мфЭРГ) — для определения биопотенциала сетчатки в разных ее точках (гексагонах) [50]. Последняя считается одним из наиболее молодых электрофизиологических методов исследования. Для точной и тонкой диагностики как количественных показателей биопотенциалов сетчатки и зрительного пути, так и топографии целесо-образно проведение мфЭРГ и ЗВКП, основанных на пространственно-дискретной стимуляции зрительного анализатора и дискретной регистрации биопотенциала сетчатки и зрительного нерва [38, 50—53].

ЗВКП отражают суммарный ответ больших популяций нервных клеток коры на поступающий поток импульсов под влиянием афферентного раздражителя [38, 50, 51, 54], который воздействует на макулярную зону (центральную и парацентральную области).

В отечественной литературе исследования влияния спектральных фильтров на электрофизиологические показатели практически отсутствуют. В зарубежной литературе описывают анализ электрофизиологических показателей при использовании как эстра-, так и интраокулярной спектральной коррекции [17, 55—58]. Во всех этих исследованиях основными цветами окрашенных светофильтров являлись серый, голубой, желтый и красный/коричневый. Следует учитывать, что проходящий через окрашенные линзы свет подвергается абсорбции, что может отражаться на результатах [59]. В качестве электрофизио-логических исследований разные авторы использовали ЗВКП и ганцфельд-ЭРГ. Результаты ЗВКП оценивались по показателям латентности пиков N75, P100. Каких-либо статистически достоверных отклонений в латентности выявлено не было. Единственным незначительно измененным показателем следует считать уменьшенную по отношению к базовой линии амплитуду при использовании синего фильтра. В исследовании общей ЭРГ при применении различных цветов светофильтров оценивали латентность а- и в-волн. Статистически достоверных данных влияния светофильтров на общую ЭРГ выявлено не было.

В научной литературе для оценки состояния сетчатки при имплантации желтых и бесцветных ИОЛ в качестве электрофизиологических методов исследования использовали мфЭРГ и мультифокальные ЗВП (мфЗВП) [55, 56]. При анализе мфЭРГ оценивали амп-литуду, латентность пиков N1, P1, N2. Исследования проводились у пациентов монокулярно и ограничивались анализом влияния либо желтой, либо бесцветной ИОЛ. В исследованиях с мфЗВП оценивали форму и амплитуду волн, а также латентность. Каких-либо статистически достоверных данных изменения показателей мфЭРГ и мфЗВП выявлено не было.

Все проанализированные работы выполнялись монокулярно. В литературе информация об исследованиях, в которых пациенту одновременно в один глаз имплантирован желтый искусственный хрусталик, а в другой — бесцветный, отсутствует.

Данные о бинокулярном электрофизиологическом исследовании анизоспектрально корригированных глаз аппланационными светофильтрами у одной крысы под воздействием коротковолнового излучения были найдены в одной статье. Исследования выполнены на крысах. Результатом работы являются лучшие показатели ЭРГ на глазах с желтыми светофильтрами [17].