Ведущими факторами, способствующими развитию первичной открытоугольной глаукомы (ПОУГ), считают повышение внутриглазного давления (ВГД) выше толерантного уровня и патологию дренажной системы глаза, обусловливающую нарушение гидродинамики внутриглазной жидкости [1, 2]. В настоящее время единственным клиническим способом оценки гидродинамических показателей глаза, применяющимся в России, является тонография, однако ее результаты далеко не всегда отражают реальное функциональное состояние дренажной системы и не позволяют с достаточной надежностью опираться на эти показатели при выборе индивидуальной тактики лечения ПОУГ. В связи с этим исследования, анализирующие физическую основу тонографии, систему обработки ее результатов, а также способствующие оптимизации метода, являются актуальными как с научной, так и с практической точки зрения.
R. Moses и М. Bruno [3] и независимо от них W. Grant [4] впервые для оценки оттока и притока внутриглазной жидкости предложили использовать тонографию. Как известно, тонография заключается в измерении ВГД на протяжении 4 мин с использованием импрессионного или аппланационного тонометра под действием нагрузки, создаваемой тем же тонометром. Основные показатели, получаемые при тонографии (минутный объем внутриглазной жидкости - показатель притока, коэффициент легкости оттока, истинное ВГД) являются вычисляемыми величинами и определяются по тонометрическому давлению, полученному в начале и конце исследования в соответствии с формулами и номограммами, которые предложил J. Friedenwald в 30-х годах XX века [5].
Для предотвращения необратимого снижения зрительных функций, связанного с глаукомным поражением, решающее значение имеет своевременная диагностика возникновения и прогрессирования ПОУГ. В. Becker и M. Constant [6] и А.П. Нестеров и соавт. [7] утверждали, что уменьшение величины оттока даже при нормальном уровне ВГД является существенным признаком развития глаукомы, поэтому определение гидродинамических показателей глаза может служить методом ранней диагностики ПОУГ.
В то же время стандартная тонография как метод исследования индивидуальных гидродинамических показателей глаза имеет целый ряд недостатков. Прежде всего при расчете тонографических показателей принимаются во внимание только два значения глубины погружения плунжера, т.е. начальное и конечное ВГД, а форма кривой (ее вогнутость) не учитывается. При этом тонограммы, полученные в ходе исследования, далеко не всегда имеют одинаковую форму, что может свидетельствовать о разной проницаемости путей оттока, но при одинаковой разнице между начальным и конечным тонометрическим ВГД прибор покажет один и тот же коэффициент легкости оттока (рис. 1). В то же время не стоит забывать, что ВГД подвержено ритмичным колебаниям: существуют колебания глазного пульса с амплитудой от 0,5 до 2,5 мм рт.ст., дыхательные волны с размахом от 0 до 1 мм рт.ст., а также волны Геринга-Траубе с амплитудой от 0 до 2,5 мм рт.ст., которые могут внести значительную погрешность в определение начального и конечного офтальмотонуса [8].
Еще одним фактором, важным для адекватного определения гидродинамических параметров, являются индивидуальные упругие свойства корнеосклеральной капсулы обследуемого глаза, которые также никак не учитываются в используемом при стандартной тонографии алгоритме расчета показателей гидродинамики.
В настоящее время при расчете гидродинамических показателей у всех обследуемых, независимо от возраста, рефракции и других индивидуальных особенностей, используется один и тот же средний коэффициент упругости, расчет которого произвел J. Friedenwald в середине XX века [5]. Исследования последних лет свидетельствуют о том, что жесткость фиброзной оболочки глаза неодинакова в популяции и может различаться более чем в 10 раз, кроме того она повышена у пациентов с ПОУГ, для которых исследование гидродинамических показателей наиболее актуально [9].
В связи с этим целью настоящего исследования стала разработка нового алгоритма оценки показателей гидродинамики глаукомных глаз, предусматривающая учет формы тонографической кривой и индивидуальных упругих свойств корнеосклеральной капсулы.
Материал и методы
Клиническое исследование проведено у 50 пациентов (54 глаза), средний возраст которых составил 66±6 лет. Из них пациенты с диагнозом ПОУГ (33 человека, 35 глаз) составили группу В1, с подозрением на ПОУГ (8 человек, 8 глаз) - группу В2. Группа контроля (В3) включала 9 здоровых лиц (11 глаз), соответствующих по полу и возрасту пациентам групп В1 и В2.
Пациентам проводили стандартное клиническое обследование, включавшее визометрию, биомикроскопию, рефрактометрию, офтальмоскопию, пневмотонометрию, гониоскопию, а также тонографию и дифференциальную тонометрию с помощью прибора GlauTest 60 (Россия).
Модификация тонографии заключалась в дополнительном измерении ВГД по Шиотцу непосредственно после проведения стандартной тонографии (с грузом 5,5 Г) и через 2, 4, 6, 10 мин после нее. При выполнении этих измерений (в процессе «разгрузки») пациент находился в том же положении, что и при тонографии, векорасширительное кольцо не удалялось, для увлажнения роговицы по мере необходимости выполнялись инстилляции физиологического раствора.
Для расчета показателей гидродинамики был разработан новый алгоритм, включающий обработку данных стандартной и модифицированной тонографии на базе математической модели и оценку индивидуального коэффициента ригидности по данным дифференциальной тонометрии [11, 12].
Результаты и обсуждение
При разработке алгоритма рассматривалась простейшая механическая модель глазного яблока (рис. 2).
В этой модели глаз представляется упругой оболочкой объема V, заполненной несжимаемой жидкостью при давлении P, связанной с системами притока и оттока. В стационарном состоянии (до нагружения глаза грузом тонографа) ВГД P=P
R=C(p – p
где P
Разработанная на основе этого представления математическая модель [10, 11] дает экспоненциальную зависимость для давления:
где Pt(0) - начальное давление (т.е. под нагрузкой при t=0), P
Здесь К - объемная жесткость корнеосклеральной оболочки, а P
Соотношения (1-3) позволяют учесть при расчетах форму тонографической кривой. Стандартная методика обработки данных тонографии [2, 7] форму кривой игнорирует, принимая во внимание только начальное и конечное состояние глаза без промежуточных значений.
Аппрокcимируя тонограмму с помощью экспоненты (рис. 3) и определяя параметр τ и асимптотическое значение давления P
Показатель К, определяющий индивидуальные упругие свойства корнеосклеральной оболочки глаза, можно рассчитать двумя способами.
В первом случае для расчета К (в мм рт.ст./мм3) используется формула:
K=Poln10E
где E
Результаты дифференциальной тонометрии показали, что разница между значениями Р
Принципиально иной способ определения значения показателя К, не зависящий от P
Используя данные измерения тонометрического давления двумя разными грузами (эластотонометрия или дифференциальная тонометрия), можно рассчитать параметр γ (в мм рт.ст./Г):
где Pt(G
Этот вариант предпочтительнее, поскольку не использует значение Р
Для оперативного (приблизительного) вычисления параметров P
Анализ данных обследования трех групп пациентов свидетельствует о том, что показатель τ, так же как и показатель P
Более низкие показатели τ характерны для таких тонографических кривых, где наблюдается большая разница между P
По нашим данным, показатель τ оказался существенно выше у пациентов с ПОУГ (см. рис. 5), что объясняется худшей, чем в норме, проходимостью путей оттока внутриглазной жидкости, отсутствием резерва проницаемости оболочек. В связи с этим у пациентов с ПОУГ даже при повышении ВГД, вызванном установкой груза на глаз, отток увеличивается лишь незначительно.
Данное предположение подтверждают и рассчитанные нами значения показателя P
По нашим данным, величина разницы между P
Таким образом, с помощью нового подхода к обработке тонографической кривой (учета ее вогнутости) и учета индивидуальных параметров жесткости глазного яблока удалось вывести новую формулу для более точной оценки С, а также получить два новых показателя, характеризующих состояние путей оттока - τ и P
Помимо новой методики обработки стандартной тонографии, для уточненной диагностики состояния путей оттока мы предлагаем способ модифицированной тонографии.
Модифицированная тонография отличается от стандартной тем, что тонографию, т.е. исследование динамики давления под тяжестью плунжера, дополняют «разгрузкой», т.е. исследованием динамики ВГД (возвращения в исходное состояние) после снятия нагрузки.
С помощью данного способа измерения динамики ВГД получаем новое значение коэффициента легкости оттока при постепенно возрастающем ВГД, изначально меньшем, чем P
В условиях тонографии давление немедленно после установки груза, т.е. P
Здесь и далее величины, характеризующие состояние глаза при «разгрузке», обозначены индексом p.
Для вычисления показателя C
Из уравнений (3) и (8) получаем соотношение:
Анализ результатов модифицированной тонографии показывает, что разница показателей τ
Разработанный нами способ определения коэффициента легкости оттока можно использовать в клинической практике при наличии графического изображения тонограммы, т.е. кривой, отражающей глубину погружения плунжера.
Для определения τ и P
Заключение
Новый алгоритм оценки показателей гидродинамики глаукомных глаз позволяет с помощью комбинации двух методов исследования - тонографии и дифференциальной тонометрии - значительно точнее определять коэффициент легкости оттока с учетом индивидуальных характеристик упругости оболочек глаза и формы тонографической кривой, а на основе нового метода модифицированной тонографии оценивать лабильность выводящих путей под воздействием механической нагрузки. Предложенные нами новые показатели - P
Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант №11-01-00774).
Участие авторов:
Концепция и дизайн исследования: Е.И., О.К., Г.Л.
Сбор и обработка материала: Л.С., И.М., Е.И.
Статистическая обработка данных: Л.С., И.М.
Написание текста: Е.И., Г.Л.
Редактирование: Е.И., О.К.
Конфликт интересов: отсутствует.