Биомеханические свойства стромы роговицы, удаленной в результате технологии SMILE, при миопии и различной величине переднезадней оси

Авторы:

Сергей Эдуардович Аветисов,

А. К. Дзамихова,

Шилова Т.Ю.,

Акованцева А.А.,

Котова С.Л.,

Фролова А.А.,

Ефремов Ю.М.,

Куканова В.С.,

Тимашев П.С.,

Козлова И.В.

Журнал: Вестник офтальмологии. 2025;141(6):135-144.

DOI: 10.17116/oftalma2025141061135

Прочитано: 1053 раза

Резюме

Одно из прикладных направлений биомеханики в офтальмологии связано с исследованием изменений фиброзной оболочки глаза при миопии. В серии исследований на основе различных методов выявлены нарушения биомеханических свойств склеры на фоне прогрессирующей миопии в результате структурных и метаболических изменений. Менее изученными остаются ассоциированные с близорукостью возможные изменения роговицы как элемента фиброзной оболочки, потенциально зависимого от увеличения размеров глазного яблока.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Изучение биомеханических свойств стромы роговицы, удаленной в результате применения технологии SMILE (Small Incision Lenticula Extraction), при миопии и разной величине переднезадней оси (ПЗО) глаза.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Исследования проведены на материале 122 лентикул (фрагментов стромального слоя роговицы), полученных у пациентов в возрасте от 17 до 47 лет в ходе лазерной коррекции миопии по технологии SMILE. Исходная выраженность миопии находилась в диапазоне от –0,75 до –13,25 дптр по сферическому эквиваленту рефракции, а длина ПЗО — в пределах 22,64—29,05 мм. Исходные значения центральной толщины роговицы (ЦТР) укладывались в интервал 493,00—622,00 (в среднем 560,64±25,62) мкм. Измерения выполняли, используя атомно-силовой микроскоп Bruker Bioscope Resolve (Bruker, США).

РЕЗУЛЬТАТЫ

При селективной оценке модуля Юнга (мЮ) передней и задней поверхностей лентикул показатели были сопоставимыми (медианы 51,00 и 53,60; диапазон минимальных и максимальных значений 5,20—222,00 и 7,30—214,30 кПа соответственно). При анализе взаимосвязи значений мЮ передней поверхности лентикул с длиной ПЗО выявлена статистически значимая, но слабая прямая корреляционная связь в отличие от показателей для задней поверхности. В ходе оценки взаимосвязи мЮ лентикул с ЦТР отмечена статистически значимая обратная связь между этими параметрами: слабая для передней поверхности лентикул и умеренная — для задней.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Фрагменты роговицы, получаемые в процессе хирургической коррекции миопии с применением технологии SMILE (лентикулы), обеспечивают возможность биомеханического тестирования стромы роговицы в условиях, максимально приближенных к таковым in vivo. Показатели мЮ передней и задней поверхности лентикул сопоставимы и существенно коррелируют между собой. Корреляционная связь показателей жесткости лентикулы со значениями ПЗО оказалась слабой, что косвенно свидетельствует о минимальных изменениях «биомеханики» роговицы при колебаниях размеров фиброзной оболочки. Вопрос потенциальной зависимости между величиной ЦТР и биомеханическими характеристиками стромы требует дальнейшего изучения.

Ключевые слова

миопия
переднезадняя ось глаза
строма роговицы
процедура SMILE
атомно-силовая микроскопия
биомеханические свойства

Дата поступления: 03.07.2025

Дата принятия в печать: 08.09.2025

Дата публикации: 23.12.2025

Литература / References

Аветисов С.Э., Мамиконян В.Р., Труфанов С.В., Осипян Г.А. Селективный принцип современных подходов в кератопластике. Вестник офтальмологии. 2013;129(5):97-103.
Иомдина Е.Н. Биомеханические и биохимические нарушения склеры при прогрессирующей близорукости и методы их коррекции. В кн.: Аветисов С.Э., Кащенко Т.П., Шамшинова А.М., ред. Зрительные функции и их коррекция у детей. М.: Медицина; 2005. С. 163-183.
Sinha RA, Dupps WJ, Roberts CJ. Comparison of biomechanical effects of small-incision lenticule extraction and laser in situ keratomileusis: Finite-element analysis. J Cataract Refract Surg. 2014;40(6):971-980. https://doi.org/10.1016/j.jcrs.2013.08.065
Reinstein DZ, Archer TJ, Randleman JB. Mathematical model to compare the relative tensile strength of the cornea after PRK, LASIK, and small incision lenticule extraction. J Refract Surg. 2013;29(7):454-460. https://doi.org/10.3928/1081597X-20130617-03
Аветисов С.Э., Бубнова И.А., Антонов А.А. Клинико-экспериментальные аспекты изучения биомеханических свойств фиброзной оболочки глаза. Вестник офтальмологии. 2013;129(5):83-91.
Аветисов С.Э., Осипян Г.А., Абукеримова А.К., Акованцева А.А., Ефремов Ю.М., Фролова А.А., Котова С.Л., Тимашев П.С. Экспериментальные исследования биомеханических свойств роговицы. Вестник офтальмологии. 2022;138(3):124-131. https://doi.org/10.17116/oftalma2022138031124
Shen M, Fan F, Xue A, Wang J, Zhou X, Lu F. Biomechanical properties of the cornea in high myopia. Vision Res. 2008;48(21):2167-2171. https://doi.org/10.1016/j.visres.2008.06.020
Kotecha A, Elsheikh A, Roberts CR, Zhu H, Garway-Heath DF. Corneal thickness- and age-related biomechanical properties of the cornea measured with the ocular response analyzer. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2006;47(12): 5337-5347. https://doi.org/10.1167/iovs.06-0557
Liu J, Roberts CJ. Influence of corneal biomechanical properties on intraocular pressure measurement: quantitative analysis. J Cataract Refract Surg. 2005;31(1):146-155. https://doi.org/10.1016/j.jcrs.2004.09.031
Антонюк В.Д., Кузнецова Т.С. Исследование биомеханических свойств роговицы на приборе CORVIS ST (Oculus, Германия) у пациентов с миопией и миопическим астигматизмом. Офтальмохирургия. 2020;4:20-28. https://doi.org/10.25276/0235-4160-2020-4-20-28
Vinciguerra R, Ambrósio R Jr, Elsheikh A, Roberts CJ, Lopes B, Morenghi E, Azzolini C, Vinciguerra P. Detection of Keratoconus with a New Biomechanical Index. J Refract Surg. 2016;32(12):803-810. https://doi.org/10.3928/1081597X-20160629-01
Avetisov KS, Bakhchieva NA, Avetisov SE, Novikov IA, Frolova AA, Akovantseva AA, Efremov YuM, Kotova SL, Timashev PS. Biomechanical properties of the lens capsule: A review. J Mech Behav Biomed Mater. 2020;103: 103600. https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2019.103600
Efremov YuM, Bakhchieva NA, Shavkuta BS, Frolova AA, Kotova SL, Novikov IA, Akovantseva AA, Avetisov KS, Avetisov SE, Timashev PS. Mechanical properties of anterior lens capsule assessed with AFM and nanoindenter in relation to human aging, pseudoexfoliation syndrome, and trypan blue staining. J Mech Behav Biomed Mater. 2020;112:104081. https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2020.104081
Аветисов К.С., Бахчиева Н.А., Аветисов С.Э., Новиков И.А., Шитикова А.В., Фролова А.А., Тимашев П.С. Оценка возрастных изменений «биомеханики» капсулы хрусталика на основе атомно-силовой микроскопии. Вестник офтальмологии. 2021;137(1):28-34. https://doi.org/10.17116/oftalma202113701128
Liu T, Shen M, Huang L, Xiang Y, Li H, Zhang Y, Wang Y. Characterization of hyperelastic mechanical properties for youth corneal anterior central stroma based on collagen fibril crimping constitutive model. J Mech Behav Biomed Mater. 2020;103:103575. https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2019.103575
Xue C, Xiang Y, Shen M, Wu D, Wang Y. Preliminary Investigation of the Mechanical Anisotropy of the Normal Human Corneal Stroma. J Ophthalmol. 2018;2018:5392041. https://doi.org/10.1155/2018/5392041
Xiang Y, Shen M, Xue C, Wu D, Wang Y. Tensile biomechanical properties and constitutive parameters of human corneal stroma extracted by SMILE procedure. J Mech Behav Biomed Mater. 2018;85:102-108. https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2018.05.042
Hoeltzel DA, Altman P, Buzard K, Choe KI. Strip extensiometry for comparison of the mechanical response of bovine, rabbit, and human corneas. J Biomech Eng. 1992;114(2):202-215. https://doi.org/10.1115/1.2891373
Аветисов С.Э., Мамиконян В.Р. Кераторефракционная хирургия. М.: Полигран, 1993. 120 c.
Аветисов С.Э., Мамиконян В.Р., Завалишин Н.Н., Ненюков А.К. Экспериментальное исследование механических характеристик роговицы и прилегающих участков склеры. Офтальмологический журнал. 1988; (4):233-237.
Elsheikh A, Wang DF, Pye D. Determination of the modulus of elasticity of the human cornea. J Refract Surg. 2007;23(8):808-818. https://doi.org/10.3928/1081-597X-20071001-11
Anderson K, El-Sheikh A, Newson T. Application of structural analysis to the mechanical behavior of the cornea. J R Soc Lond Interface. 2004;1(1):3-15. https://doi.org/10.1098/rsif.2004.0002
Lavanya Devi AL, Nongthomba U, Bobji MS. Quantitative characterization of adhesion and stiffness of corneal lens of Drosophila melanogaster using atomic force microscopy. J Mech Behav Biomed Mater. 2016;53:161-173. https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2015.08.015
Lombardo M, Lombardo G, Carbone G, De Santo MP, Barberi R, Serrao S. Biomechanics of the anterior human corneal tissue investigated with Atomic Force Microscopy. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2012;53(2):1050-1057. https://doi.org/10.1167/iovs.11-8720
Weber IP, Rana M, Thomas PB, Dimov IB, Franze K, Madhavan RS. Effect of vital dyes on human corneal endothelium and elasticity of Descemet’s membrane. PLoS One. 2017;12(9):e0184375. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0184375
Candiello J, Cole GJ, Halfter W. Age-dependent changes in the structure, composition and biophysical properties of a human basement membrane. Matrix Biol. 2010;29(5):402-410. https://doi.org/10.1016/j.matbio.2010.03.004
Halfter W, Oertle P, Monnier CA, Camenzind L, Reyes-Lua M, Hu H, Candiello J, Labilloy A, Balasubramani M, Henrich PB, Plodinec M. New concepts in basement membrane biology. FEBS J. 2015;282(23):4466-4479. https://doi.org/10.1111/febs.13495
McBrien NA, Gentle A. Role of the sclera in the development and pathological complications of myopia. Prog Retin Eye Res. 2003;22(3):307-338. https://doi.org/10.1016/s1350-9462(02)00063-0
Аветисов Э.С. Некоторые итоги изучения этиологии и генеза миопии в институте глазных болезней им. Гельмгольца. В сб.: Материалы научной конференции по вопросам профилактики, патогенеза и лечении заболеваний органа зрения у детей. М.: 1971. С. 53-59.
Иомдина Е.Н., Бауэр С.М., Котляр К.Е. Биомеханика глаза: теоретические аспекты и клинические приложения. Под ред. В.В. Нероева. М.: Реал Тайм; 2015. 208 с.
Shen M, Fan F, Xue A, Wang J, Zhou X, Lu F. Biomechanical properties of the cornea in high myopia. Vision Res. 2008;48(21):2167-2171. https://doi.org/10.1016/j.visres.2008.06.020
Altan C, Demirel B, Azman E, Satana B, Bozkurt E, Demirok A, Yilmaz OF. Biomechanical properties of axially myopic cornea. Eur J Ophthalmol. 2012;22 Suppl 7:S24-28. https://doi.org/10.5301/ejo.5000010
Öner V, Taş M, Özkaya E, Oruç Y. Effect of pathological myopia on biomechanical properties: a study by ocular response analyzer. Int J Ophthalmol. 2015;8(2):365-368. https://doi.org/10.3980/J.ISSN.2222-3959.2015.02.27
Lu LL, Hu XJ, Yang Y, Xu S, Yang SY, Zhang CY, Zhao QY. Correlation of myopia onset and progression with corneal biomechanical parameters in children. World J Clin Cases. 2022;10(5):1548-1556. https://doi.org/10.12998/wjcc.v10.i5.1548
He M, Wang W, Ding H, Zhong X. Corneal Biomechanical Properties in High Myopia Measured by Dynamic Scheimpflug Imaging Technology. Optom Vis Sci. 2017;94(12):1074-1080. https://doi.org/10.1097/OPX.0000000000001152
Yu AY, Shao H, Pan A, Wang Q, Huang Z, Song B, McAlinden C, Huang J, Chen S. Corneal biomechanical properties in myopic eyes evaluated via Scheimpflug imaging. BMC Ophthalmol. 2020;20(1):279. https://doi.org/10.1186/s12886-020-01530-w
Солодкова Е.Г., Балалин С.В., Фокин В.П., Лобанов Е.В. Оценка зависимости биомеханических свойств роговицы от топометрических и биометрических показателей. Современные проблемы науки и образования. 2021;3:153. https://doi.org/10.17513/spno.30895
Han F, Li M, Wei P, Ma J, Jhanji V, Wang Y. Effect of biomechanical properties on myopia: a study of new corneal biomechanical parameters. BMC Ophthalmol. 2020;20(1):459. https://doi.org/10.1186/s12886-020-01729-x
Dias JM, Ziebarth NM. Anterior and posterior corneal stroma elasticity assessed using nanoindentation. Exp Eye Res. 2013;115:41-46. https://doi.org/10.1016/j.exer.2013.06.004
Scarcelli G, Yun SH. In vivo Brillouin optical microscopy of the human eye. Opt Express. 2012;20(8):9197-9202. https://doi.org/10.1364/OE.20.009197
Winkler M, Chai D, Kriling S, Nien CJ, Brown DJ, Jester B, Juhasz T, Jester JV. Nonlinear optical macroscopic assessment of 3-D corneal collagen organization and axial biomechanics. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2011; 52(12): 8818-8827. https://doi.org/10.1167/iovs.11-8070
Ruberti JW, Sinha Roy A, Roberts CJ. Corneal biomechanics and biomaterials. Annu Rev Biomed Eng. 2011;13:269-295. https://doi.org/10.1146/annurev-bioeng-070909-105243
Meek KM, Knupp C. Corneal structure and transparency. Prog Retin Eye Res. 2015;49:1-16. https://doi.org/10.1016/j.preteyeres.2015.07.001
Аветисов С.Э., Дзамихова А.К., Аветисов К.С., Кобзева А.В., Абукеримова С.К. Биомеханический контроль миопии: возможности двунаправленной пневмоапланации роговицы с высокоскоростной видеорегистрацией. Вестник офтальмологии. 2024;140(5):25-32. https://doi.org/10.17116/oftalma202414005125