Аберрация — это любое угловое отклонение узкого параллельного пучка света от точки идеального пересечения с сетчаткой в центре фовеолы при его прохождении через всю оптическую систему глаза [1]. Количественной характеристикой погрешностей оптической системы является RMS (Root mean square) — среднеквадратичное значение ошибок отклонения реального волнового фронта от идеального. Эта ошибка включает в себя все аберрации глаза и позволяет оценить, насколько они тяжелы. Однако у этой характеристики есть определенные недостатки, поскольку одни аберрации могут компенсировать другие. Немецкий математик Цернике (Zernike) ввел математический формализм, использующий серии полиномов для описания аберраций волнового фронта. Аберрации 1-го порядка (tilt) описывают плоский волновой фронт, наклоненный относительно горизонтальной или вертикальной оси, т. е. действие призмы. Аберрации 2-го порядка описывают привычные для офтальмологов оптические аберрации — дефокусировку (аметропии), астигматизм. К аберрациям высшего порядка (high order aberrations — HOA) относят аберрации, описываемые полиномами 3, 4-го порядка и выше. Аберрации 3-го порядка включают кому (изображение точки напоминает запятую или комету «с хвостом») и трефойл (3-лепестковый дефокус). Кома — это сферическая аберрация косых пучков света, падающих под углом к оптической оси глаза. В ее основе лежит асимметрия оптических элементов глаза, в результате которой центр роговицы не совпадает с центром хрусталика и фовеолы. Трефойл возникает при иррегулярности оптической поверхности. Среди аберраций 4-го порядка выделяют сферические аберрации (SA), квадрафойл, вторичный астигматизм, а в аберрациях 5-го порядка — вторичную кому, вторичный трефойл, пентафойл. Эти аберрации невозможно измерить традиционными методами исследования рефракции и исправить обычными методами коррекции. Сферическая аберрация в основном обусловлена тем, что периферия оптической системы преломляет падающие на нее параллельные лучи сильнее (положительная) или слабее (отрицательная) центра. Более высокие порядки известны как нерегулярные аберрации. Изменения волнового фронта выявляются и при циклоплегии в сравнении с нециклоплегическими условиями [2]. Аберрации волнового фронта глаза оказывают большое влияние на формирование изображения на сетчатке и на качество зрения.

В последние годы предметом активного изучения является роль аккомодации, аберраций оптики глаза и их взаимодействия в постнатальном рефрактогенезе. Отставание аккомодации, т. е. разница между величинами аккомодационного стимула и аккомодационного ответа в сочетании со зрительной работой вблизи, является фактором риска возникновения и прогрессирования близорукости [3—6]. Следствием сниженной аккомодации могут быть длительные эпизоды ретинального дефокуса, которые приводят к усиленному росту глаза [7, 8].

Выявлена взаимосвязь аберраций и аккомодации: по ряду данных, более высокий уровень суммарных аберраций, изменение структуры волнового фронта могут снижать аккомодационный ответ и, напротив, в процессе аккомодации существенно изменяются параметры аберраций [9—13].

В последнее время появились научные работы, посвященные коррекции волнового фронта глаза мягкими контактными линзами (МКЛ) разных конфигураций. Существуют К.Л., которые могут индуцировать или, напротив, нивелировать аберрации. Как эти линзы влияют на собственные аберрации глаза, компенсируют последние или, наоборот, суммируют, — этот вопрос на сегодняшний день продолжает оставаться не изученным.

Исследования подтверждают появление аберраций, индуцированных КЛ [14]. Тип и величина индуцированных аберраций варьируют и, вероятно, во многом зависят от типа КЛ.

Таким образом, аберрации оптической системы глаза оказывают влияние на зрительные функции и зрительную работоспособность. КЛ специальных дизайнов могут нивелировать или индуцировать различные HOA. Точное знание того, какие именно аберрации улучшают, а какие снижают зрительную работоспособность, аккомодацию, остроту зрения и индуцируют тот или иной тип периферического дефокуса, позволит разработать рекомендации для целенаправленного воздействия на перечисленные параметры.

Цель данной работы — сравнение параметров волнового фронта без коррекции и в МКЛ в естественных и циклоплегических условиях в глазах с миопией и гиперметропией.

Обследовали аберрации волнового фронта глаз без коррекции и в КЛ разного дизайна до и после циклоплегии (1% Cyclopentolate hydrochloride — 2 раза) на 190 глазах с миопической (средняя рефракция (–)5,6±1,4 дптр; 142 глаза) и гиперметропической (средняя рефракция (+)3,5±1,1 дптр; 48 глаз) рефракцией у 95 пациентов 5—32 лет (в среднем 16,9±0,9 года). Все пациенты проходили обследование без коррекции и в собственных МКЛ разного дизайна (1-day Acuvue, Biomedics 55 Evolution, Cooper Vision, Cooperflex, Frequency ® 55 Aspheric, World Vision FW, Pure Vision, Focus Monthly and Focus Choice AB) с использованием аберрометра OPD-Scan III (Nidek) до и через 40 мин после двукратной инстилляции 1% раствора Cyclopentolate hydrochloride. Учитывая наличие у прибора опции с выбором зоны зрачка, нами была выбрана зона 4 мм как для узкого, так и для широкого зрачка. Для сравнения параметров аккомодации в разных условиях коррекции из всей группы было обследовано 85 пациентов 8—23 лет (в среднем 14,9±0,6 года) с миопией в среднем (–) 5,27±1,4 дптр (123 глаза) и гиперметропией в среднем (+)3,53±1,2 дптр (46 глаз). У одного пациента из группы миопии парный глаз был с эмметропической рефракцией. Объективный аккомодационный ответ (бинокулярный аккомодационный ответ — БАО и монокулярный аккомодационный ответ — МАО) измеряли с помощью аппарата Grand Seiko Binocular Open Field Autorefkeratometer WR-5100K как в очках (в пробной оправе с полной коррекцией вдаль), так и в собственных МКЛ разного дизайна. Остаточная миопия в очках (в пробной оправе) и в КЛ по сфероэквиваленту была практически одинаковой — соответственно (–)0,4±0,01 и (–)0,6±0,02 дптр. Запасы относительной аккомодации (ЗОА) определяли по методу С.Л. Шаповалова, величину псевдоаккомодации (ПА) — по методу Е.П. Тарутты и соавторов как разницу между необходимым для чтения в условиях циклоплегии (1% Cyclopentolate hydrochloride — 2 раза) на расстоянии 33 см расчетным добавочным стеклом (+)3,0 дптр и силой минимального плюсового стекла, с которым в действительности было возможно чтение [15]. После определения рефракции вдаль в состоянии медикаментозной циклоплегии с помощью сферических и цилиндрических стекол, помещенных в пробную оправу, полностью корригировали аметропию до получения эмметропии (по сфероэквиваленту). Далее пациент в очковой оправе фиксировал взгляд на тексте со шрифтом кегля 4 п (текст № 4 из таблицы

Результаты исследования параметров волнового фронта без коррекции и с контактной коррекцией глаза до и после циклоплегии представлены в табл. 1.

Суммарный уровень аберраций (RMS) увеличивался при циклоплегии. При миопии это увеличение было достоверным без коррекции (с 0,36±0,05 до 0,6±0,05 мкм, р<0,05), при гиперметропии — в КЛ (с 0,34±0,01 до 0,57±0,01 мкм, р<0,05). Как при миопии, так и гиперметропии отмечалась статистически недостоверная тенденция к увеличению RMS в КЛ по сравнению с некорригированным состоянием. Достоверных различий изменений волнового фронта в исследованных нами типах МКЛ не обнаружено. Надевание К.Л. вызывало достоверные изменения следующих полиномов Цернике. При миопии уменьшалась вертикальная кома (Coma 7) с 0,04±0,01 мкм без коррекции до 0,001±0,001 мкм в КЛ (р<0,05 в нециклоплегических условиях) и увеличивалась горизонтальная кома (Coma 8) с (–)0,01±0,01 до 0,01±0,01 мкм (р<0,05 в условиях циклоплегии). Увеличивался горизонтальный трефойл (Tref.9) с (–)0,01±0,01 до 0,01±0,005 мкм (р<0,05) с узким зрачком и с (–) 0,01±0,01 до (–)0,1±0,005 мкм (р<0,05) под циклоплегией. Положительная SA, имевшаяся до коррекции, изменялась на отрицательную во всех типах МКЛ: с 0,01±0,003 до (–)0,04±0,01 мкм (р<0,05) с узким и с 0,03±0,02 до (–)0,03±0,01 мкм (р<0,05) с широким зрачком.

При гиперметропии уменьшался в абсолютных значениях вертикальный трефойл (Tref.6): с (–)0,06± 0,01 до (–)0,01±0,01 мкм до циклоплегии (р<0,05) и с (–)0,04±0,01 до 0,01±0,01 мкм под циклоплегией; в последнем случае — с переходом в положительный диапазон. Coma 7 переходила из положительных значений в отрицательные: без циклоплегии с 0,01±0,001 до (–)0,02±0,01 мкм (р<0,05), а под циклоплегией с 0,04±0,01 до (–)0,04±0,01 мкм (р<0,05). Coma 8 в нециклоплегических условиях приобретала отрицательные значения, изменяясь с 0,001±0,001 до (–)0,03± 0,01 мкм, а под циклоплегией не изменялась (–)0,02± 0,002 и (–)0,02±0,003 мкм соответственно. SA, как и при миопии, становилась отрицательной, изменяясь с 0,06±0,002 до (–)0,02±0,001 мкм без циклоплегии и с 0,08±0,003 до (–)0,01±0,01 мкм под циклоплегией.

Таким образом, МКЛ по-разному изменяли волновой фронт при миопии и гиперметропии. В миопических глазах уменьшалась вертикальная кома, увеличивалась (только под циклоплегией) с переходом в положительные значения горизонтальная кома и увеличивался горизонтальный трефойл. В гиперметропических глазах уменьшался (в абсолютных значениях) вертикальный трефойл, меняя знак на (+) в условиях циклоплегии, более значительно уменьшалась и переходила в отрицательные значения вертикальная кома (как в естественных условиях, так и при параличе аккомодации), переходила в отрицательные значения горизонтальная кома. Только SA в МКЛ претерпевала одинаковые изменения при миопии и гиперметропии как в естественных, так и в циклоплегических условиях, а именно, из положительной превращалась в отрицательную. Этот факт представляется нам особенно важным, поскольку известно, что отрицательная SA стимулирует работу аккомодации [16, 17]. Мы проверили состояние аккомодации в условиях очковой и контактной коррекции у детей и молодых лиц с миопией и гиперметропией. Результаты исследования представлены в табл. 2.

Как следует из табл. 2, параметры аккомодации (БАО, МАО, ЗОА) были выше при гиперметропии, чем при миопии, как в очках, так и в К.Л. Исключение составили только показатели ЗОА в КЛ, оказавшиеся одинаково высокими при миопии и при гиперметропии — (–)2,8±0,11 и (–)2,89±0,2 соответственно. Напротив, величина ПА и в очках, и в КЛ была достоверно выше при миопии, чем при гиперметропии — 0,9±0,1 против 0,6±0,08 дптр и 1,24±0,05 против 0,78±0,09 дптр соответственно (p<0,05).

Сравнение параметров аккомодации в зависимости от способа коррекции показало следующее. При миопии все показатели аккомодации (БАО, МАО, ЗОА) и ПА были достоверно выше в КЛ, чем с очковой коррекцией. При этом величина объективного аккомодационного ответа и запасов аккомодации в линзах приближалась к норме: БАО составил (–)2,28±0,04 дптр при норме (–)2,5—(–)3,0 дптр, МАО — (–)2,29±0,05 дптр при той же норме для расстояния 33 см, ЗОА — (–)2,8±0,11 дптр при норме 3,0—4,0 дптр для этого возраста. Величина П.А. также оказалась выше в КЛ, чем в очках — 1,24±0,05 и 0,9±0,1 дптр соответственно (p<0,05).

При гиперметропии объективный аккомодационный ответ был также достоверно выше в КЛ, чем в очках: МАО составил (–)3,11±0,06 и (–)2,43±0,08 дптр, БАО — (–)2,95±0,06 и (–)2,56±0,07 дптр соответственно. При этом в обоих случаях аккомодационный ответ соответствовал норме. Субъективный показатель ЗОА достоверно не различался в разных условиях коррекции и также соответствовал норме. Величина П.А. имела тенденцию к повышению в КЛ, но разница недостоверна.

Результаты наших исследований показали, что высокая аккомодационная способность зарегистрирована одномоментно, при надевании КЛ, по сравнению с очковой коррекцией и связана, очевидно, с оптимизацией условий зрительной деятельности, создаваемой линзами.

Таким образом, контактная коррекция по сравнению с очковой повышает аккомодационную способность, а также величину ПА (т.е. способности к зрительной работе вблизи без участия собственно аккомодации). Оба эффекта создают лучшие условия для повышения зрительной работоспособности. Выявленные различия, очевидно, можно связать с изменениями параметров волнового фронта в КЛ: индуцированная отрицательная SA способствует повышению аккомодации [16, 17], а повышение суммарного уровня аберрации обеспечивает облегчение ПА [6].

Обнаруженная нами тенденция к повышению RMS в КЛ согласуется с данными F. Lu (2003), B. Roberts и соавт. (2006), R. Gatti (2008), показавших, что МКЛ при коррекции близорукости увеличивают суммарные аберрации волнового фронта [18—20]. При этом некоторые авторы находили прямую корреляцию суммарных (RMS) аберраций с отставанием аккомодационного ответа: высокий уровень аберраций увеличивает глубину фокуса, что снижает чувствительность к расфокусировке изображения и уменьшает аккомодационный ответ [1, 6]. Однако в отличие от цитируемых работ в нашем исследовании увеличение RMS было незначительным и недостоверным. Очевидно, этим следует объяснить выявленное нами повышение, а не снижение показателей аккомодации в линзах по сравнению с очками. J. He и соавторы не обнаружили связи уровня SA с показателями аккомодации, B. Roberts и соавторы отмечали увеличение SA в КЛ. S. Awward (2008) и соавторы показали, что МКЛ силой (–)2,0 дптр значительно увеличивают SA, а МКЛ в (–)6,0 дптр — снижают [6, 19, 21]. Уменьшение SA в 6 видах КЛ отмечал и R. Gatti (2008). В нашем исследовании средняя степень миопии составила (–)5,6 дптр, однако, помимо этого совпадения, и при гиперметропии КЛ уменьшали положительную SA и в среднем индуцировали отрицательную.

Децентрация КЛ относительно центра зрачка может увеличить HOA. В ряде работ отмечено повышение комы и трефойла в КЛ [19—21]. Наши результаты показали достоверное уменьшение вертикальной комы и менее выраженное увеличение горизонтальной — только при миопии. В исследовании была выявлена положительная корреляция между вертикальной комой (Z7) и объемом аккомодации, что не согласуется с нашими данными и требует дальнейшего изучения [22]. Не исследована также связь трефойла с аккомодацией. В нашей работе вертикальный трефойл в КЛ увеличивался только при гиперметропии, горизонтальный — при миопии.

1. Мягкие контактные линзы по-разному изменяют некоторые параметры волнового фронта при миопии и гиперметропии. В миопических глазах в МКЛ уменьшается вертикальная кома, увеличивается с переходом в положительные значения горизонтальная кома и увеличивается горизонтальный трефойл. В гиперметропических глазах уменьшается вертикальный трефойл, переходят в отрицательные значения вертикальная и горизонтальная комы.

2. Сферическая аберрация в МКЛ как при миопии, так и гиперметропии переходит из положительной в отрицательную.

3. При любом типе коррекции параметры аккомодации (БАО, МАО, ЗОА) при гиперметропии выше, а псевдоаккомодация — ниже, чем при миопии.

4. И при миопии, и при гиперметропии показатели аккомодации и ПА выше в МКЛ, чем в очках: при миопии БАО, МАО, ЗОА и ПА — достоверно, при гиперметропии БАО и МАО — достоверно, ПА имела тенденцию к повышению, ЗОА не изменились.

5. Индуцированная контактными линзами отрицательная сферическая аберрация способствует повышению аккомодационного ответа.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования: В.Н., Е.Т., А.Х., Н.Х.

Сбор и обработка материала: Е.Т., С.А., О.П.

Статистическая обработка данных: С.А.

Написание текста: Е.Т., С.А.

Редактирование: В.Н., Е.Т.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сведения об авторах

Арутюнян Сона Гришаевна — аспирант отдела патологии рефракции, бинокулярного зрения и офтальмоэргономики

e-mail: arutyunyansg@mail.ru