К основным причинам ослабления биомеханических свойств роговицы относят эктатические заболевания роговой оболочки или кераторефракционные операции. При кератоконусе нарушается каркасная функция роговой оболочки, что в свою очередь проявляется ее эктазией, т. е. выпячиванием вперед, и ведет к снижению остроты зрения [1]. T. Andreassen и соавторы с помощью экстензиометрии исследовали биомеханику роговичных дисков, взятых у пациентов с кератоконусом после проведения сквозной кератопластики. В результате выявлено значительное ослабление прочностных свойств патологически измененной роговицы [2].
Прижизненные исследования биомеханических свойств роговицы при кератоконусе с применением динамической двунаправленной пневмоаппланации показали, что у данных пациентов показатели корнеального гистерезиса и фактора резистентности роговицы снижались по сравнению с нормой [3]. При кераторефракционных операциях механизм оперативного воздействия предполагает ослабление биомеханических свойств роговой оболочки. При радиальной кератотомии это происходит в результате нанесения на роговицу радиальных надрезов, которые приводят к увеличению ее податливости [4, 5], а при эксимерлазерных вмешательствах — как следствие уменьшения толщины роговицы [6].
Прижизненные исследования биомеханики роговицы после эксимерлазерной хирургии, проведенные с помощью динамической двунаправленной пневмоаппланации, подтвердили факт снижения прочностных свойств роговой оболочки. У пациентов, перенесших LASIK, выявлено снижение как показателей, отражающих уровень внутриглазного давления (ВГД), так и показателей, отражающих биомеханические свойства. Изменение биомеханических свойств роговицы может вносить существенные сложности в трактовку результатов различных методов измерения ВГД [7, 8]. Вместе с тем несвоевременные диагностика и лечение глаукомы могут привести к существенному снижению зрительных функций вследствие оптической нейропатии и атрофии зрительного нерва [9].
В современной практике тонометрию проводят с помощью целого ряда тонометров, работающих по принципу импрессии и аппланации стеклянными, керамическими, металлическими поверхностями различного диаметра, воздушным потоком, а также оснащенных электроникой. До настоящего времени проведено большое количество клинических [10, 11] и теоретических исследований с применением современных методов математического моделирования [12], посвященных изучению влияния биомеханических свойств роговицы на показатели ВГД, полученные при измерении различными тонометрами. В результате выявлено статистически значимое снижение показателей ВГД у пациентов с кератоконусом [13], а также после перенесенных кераторефракционных вмешательств, особенно при тонометрии по Гольдману [14]. Наиболее эффективными являются высокотехнологичные, дорогостоящие методы тонометрии, такие как динамическая двунаправленная пневмоаппланация, динамическая контурная тонометрия (Pascal, «Swiss Microtechnology AG», Швейцария), точечная бесконтактная тонометрия («iCare», Финляндия) [15—17].
Основными методами для скрининга являются пневмотонометрия и тонометрия по Маклакову. В связи с этим возникает необходимость сопоставления результатов тонометрии как методами для скрининга, так и специальными методами определения ВГД для выявления погрешности измерения, особенно в группах пациентов с измененными биомеханическими свойствами роговицы.
Цель исследования — изучить особенности измерения ВГД различными методами у пациентов с ослабленными биомеханическими свойствами роговицы.
Материал и методы
Для решения основных задач необходимо провести исследования у пациентов с предположительно различными биомеханическими свойствами роговицы. Исходя из этого, в 1-ю группу включены 84 пациента (168 глаз) в возрасте от 17 до 47 лет (средний возраст 34,85±11,67 года) с условно нормальной роговицей и большим диапазоном значений толщины роговицы. Толщина роговицы в центре, измеренная с помощью ультразвуковой пахиметрии, была 554±37,7 мкм (470—660 мкм). По данным ультразвуковой биометрии, длина переднезадней оси (ПЗО) глаза в среднем составляла 24,1 мм (20,8—26,5 мм). Пациенты по данному признаку распределены следующим образом: 28 глаз с аксиальной осью менее 22,0 мм — так называемые короткие глаза; 86 глаз со средними анатомо-оптическими параметрами, диапазон ПЗО от 22,0 до 25,0 мм; 54 глаза с аксиальной длиной более 25,0 мм — так называемые длинные глаза.
Во 2-ю группу вошли 44 пациента (70 глаз) в возрасте от 23 до 36 лет с кератоконусом. Средний возраст пациентов составил 28,85±3,37 года. Рефракция роговицы в центральной зоне у пациентов этой группы колебалась от 48,25 до 56,75 дптр, толщина роговицы — от 279 до 558 мкм, на кератотопограмме отмечен типичный паттерн кератоконуса. Длина ПЗО в среднем 24,2±2,87 мм. Распределение пациентов по степени развития кератоконуса проводили согласно классификации M. Amsler: I степень — 16 глаз; II степень — 29 глаз; III степень — 15 глаз; IV степень — 8 глаз.
В 3-й группе было 26 пациентов (52 глаза), 19—47 лет (средний возраст 33,26±9,87 года), перенесших эксимерлазерную коррекцию методом LASIK. Исходной рефракцией была миопия от (–)1,5 до (–)6,5 дптр, сложный миопический астигматизм от 0,5 до 1,75 дптр. Длина ПЗО в среднем составила 25,7±1,92 мм.
После операции среднее уменьшение сферического эквивалента, астигматизма и толщины роговицы в центральной зоне составило (–)5,34±2,76 дптр, 1,07±0,93 дптр и 93±18,4 мкм соответственно, при этом на кератотопограмме имело место типичное «уплощение» центральной зоны роговицы и ободок «укручения» на периферии. Полученные данные анализировали до и через 1 мес после кераторефракционного вмешательства.
Обследование пациентов проводили с помощью общепринятых (стандартных) офтальмологических методов: визометрии без коррекции и со сфероцилиндрической коррекцией, рефрактометрии, офтальмометрии, статической периметрии, компьютерной кератотопографии, ультразвуковой (УЗ) биометрии, УЗ-пахиметрии, биомикроскопии переднего отрезка глаза и офтальмоскопии.
Всем пациентам измеряли уровень ВГД с помощью пневмотонометрии, тонометрии по Маклакову, динамической двунаправленной пневмоаппланации роговицы, при которой рассчитывали 2 показателя — роговично-компенсированное ВГД (ВГДрк) и показатель ВГД, приравненный к тонометрии по Гольдману (ВГДг).
Для исследования биомеханических свойств роговицы применяли метод динамической пневмоимпрессии. Данный оригинальный метод реализован на базе прибора Ocular Response Analyzer (ORA), («Reichert», США). Суть его заключается в измерении отраженного света в области, в которой имеются наибольшие напряжения изгиба в момент максимальной импрессии, определяющие упругие свойства роговицы. Обработку данных проводили в компьютерной программе Биомеханика 1.0, с помощью которой рассчитывали коэффициент упругости (Ку) [18].
Статистическую обработку результатов выполняли с помощью программного обеспечения Statistica 10.0. Для анализа полученных данных рассчитывали среднее значение и стандартное отклонение.
Результаты и обсуждение
Исследование влияния биомеханических свойств роговицы на показатели тонометрии проводили у здоровых пациентов без признаков нарушения гидродинамики (1-я группа). В качестве анализируемого критерия биомеханических свойств роговицы применен Ку, так как этот показатель практически не зависит от уровня ВГД (рис. 1).
Показатель ВГДрк в среднем составлял 15,36±3,15 (10,0—22,7) мм рт.ст. и существенно не отличался от показателя ВГДг, который составил в среднем 15,53±3,09 (9,1—22,4) мм рт.ст.
Однако при анализе этих двух показателей в зависимости от биомеханических свойств выявлено, что у пациентов с низким Ку (менее 9,0) уровень ВГДрк статистически значимо (р<0,05) превышает величину показателя ВГДг (15,6±2,84 и 14,1±2,75 мм рт.ст. соответственно). При высоких показателях Ку (более 11,1) имеет место обратная ситуация (17,2±3,12 и 18,7±3,27 мм рт.ст. соответственно; р<0,05), а при условно средних (от 9,1±1,74 до 11,0±2,07) — они не различаются (16,4±1,82 и 16,6±1,77 мм рт.ст.; р>0,05).
В диапазоне средних значений Ку происходит пересечение кривых и сближение значений, характеризующих динамику ВГДрк и ВГДг, что свидетельствует о малом влиянии биомеханики на данные показатели. По-видимому, это связано с тем, что тонометр Гольдмана калиброван на средние параметры роговицы (толщина — 550 мкм) и с наименьшими погрешностями отражает уровень ВГД в данных условиях. Однако в случаях значительных отклонений биомеханических показателей от среднестатистической нормы могут возникать ошибки трактовки результатов тонометрии.
Показатель ВГДрк заявлен авторами метода как независящий от биомеханики роговицы. Но анализ в пределах данной выборки пациентов показал, что некоторая зависимость существует, хотя, безусловно, не столь выраженная, как у показателя ВГДг, что свидетельствует о его достаточно высокой информативности.
При исследовании ВГД тонометром Маклакова (груз весом 10 г) показатель ВГД в среднем составил 19,01±0,95 (16,0—21,0) мм рт.ст., а пневмотонометром — 13,72±5,01 (8,7—24,8) мм рт.ст.
При этом наименьшее изменение значений ВГД в зависимости от биомеханических свойств роговицы получено при проведении тонометрии по Маклакову (10 г), тогда как наибольшее изменение значений ВГД зарегистрировано при пневмотонометрии.
Исследование влияния биомеханических свойств роговицы на показатели тонометрии проводили у пациентов с кератоконусом по сравнению с данными, полученными у пациентов 1-й группы с коэффициентом упругости ниже 9,0 (рис. 2).
Показатель ВГДг при кератоконусе был статистически значимо снижен по сравнению с условно нормальной роговицей (11,19±2,5 и 14,1±2,7 мм рт.ст. соответственно; р<0,05), тогда как показатель ВГДрк был статистически незначимо ниже, чем у пациентов 1-й группы (14,55±2,3 и 15,6±2,2 мм рт.ст. соответственно; р>0,05). Тонометрия по Маклакову не выявила разницы в показателях ВГД у пациентов обеих групп (18,2±2,7 и 18,9±2,8 мм рт.ст. соответственно; р>0,05). Статистически значимые различия показателей ВГД при кератоконусе и условно нормальной роговице получены при пневмотонометрии (9,96±1,9 и 14,7±2,3 мм рт.ст. соответственно; р<0,05).
Для изучения влияния биомеханических свойств роговицы на показатели тонометрии после эксимерлазерной кератэктомии проведено исследование 4 показателей, характеризующих уровень ВГД до и через 1 мес после операции (рис. 3).
Исследование ВГД с применением анализатора биомеханических свойств роговицы, как и предполагалось, после операции выявило снижение показателя ВГДг с 16,0±3,09 до 10,9±2,37 мм рт.ст. (р<0,05), тогда как измерение показателя ВГДрк показало статистически значимое изменение данного параметра после операции, что не согласуется с заявленными возможностями прибора. До проведения LASIK ВГДрк составило 15,5±3,22 мм рт.ст., а после — 13,19±2,12 мм рт.ст. (р<0,05).
По данным пневмотонометрии, показатель ВГД до операции в среднем составил 19,18±1,03 мм рт.ст., после операции — 12,00±0,46 мм рт.ст. (р<0,05). При измерении уровня ВГД тонометром Маклакова (10 г) выяснено, что величина показателя ВГД до коррекции была 19,45±0,44 мм рт.ст., после — 17,73±0,22 мм рт.ст. (р<0,05).
Таким образом, сравнительный анализ показателей ВГД до и через 1 мес после операции показал, что все применяемые методы статистически значимо занижают значения ВГД после эксимерлазерной коррекции зрения. При этом в меньшей степени от снижения биомеханических свойств зависят ВГДрк и ВГД по Маклакову в отличие от показателей пневмотонометрии и тонометрии, приравненной к Гольдману. Такая высокая информативность ВГДрк, по-видимому, связана с тем, что эмпирически подобранные поправочные коэффициенты для расчета данного показателя позволяют в значительной степени нивелировать влияние биомеханики роговицы. А при тонометрии по Маклакову зона роговицы, в которой происходит анализ, подвержена наименьшим изменениям, поскольку среднее значение диаметра сегмента сплющивания составляет 6,7±0,32 мм.
Заключение
В результате проведенных исследований у пациентов с условно нормальной роговицей выявлено, что практически все изучаемые тонометрические показатели зависят от упругих свойств роговицы. В меньшей степени биомеханика роговой оболочки влияет на роговично-компенсированное внутриглазное давление и на показатели внутриглазного давления, измеренного по Маклакову. В большей степени от упругих свойств роговицы зависит показатель внутриглазного давления, измеренный способом, аналогичным методу Гольдмана. Самая большая погрешность показателя внутриглазного давления выявлена при пневмотонометрии.
В результате измерения внутриглазного давления различными методами выявлено статистически значимое снижение показателей внутриглазного давления, которые измеряли в центральной зоне роговицы у пациентов с кератоконусом, по сравнению с пациентами с ослабленными биомеханическими свойствами, но без признаков эктазии. Вместе с тем тонометр Маклакова за счет большей площади аппланации дает меньшую погрешность.
При анализе влияния глубины абляции на показатели внутриглазного давления у пациентов после эксимерлазерной кератэктомии выявлено, что в меньшей степени от толщины удаленной ткани зависят роговично-компенсированное внутриглазное давление и внутриглазное давление, измеренное по методу Маклакова, в отличие от показателей пневмотонометрии и тонометрии, аналогичных методу Гольдмана.
Участие авторов:
Концепция и дизайн исследования: И., Б.
Сбор и обработка материала: И.Б., С.А.
Статистическая обработка данных: И.Б., С.А.
Написание текста: И.Б.
Редактирование: И.Б.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
The authors declare no conflicts of interest.
Сведения об авторах
Бубнова И.А. — д.м.н., старший научный сотрудник отдела рефракционных нарушений; https://orcid.org/0000-0003-1721-9378; e-mail: bubnovai@mail.ru
Асатрян С.В. — лаборант-исследователь отделения сосудистой и витреоретинальной патологии; e-mail: asatryansiranush07@gmail.com
Автор, ответственный за переписку: Бубнова Ирина Алексеевна — д.м.н., старший научный сотрудник отдела рефракционных нарушений; https://orcid.org/0000-0003-1721-9378; e-mail: bubnovai@mail.ru