С появлением современных методик изучения биомеханики стали возможными исследования биомеханических свойств роговой оболочки. Кераторефракционная хирургия стала актуальной в последние несколько десятилетий. Основная масса операций проводится на роговице. Однако специалисты должны помнить, что изменение рефракции роговой оболочки приводит к изменению каркасной и защитной функций. Одно из подобных вмешательств радиальная кератотомия из-за надрезов на роговой оболочке приводит к снижению прочности роговицы.
Поэтому после кераторефракционных вмешательств необходимо проводить исследования биомеханики роговицы. Раньше, в силу целого ряда причин, такие исследования не проводились, и проблема до сих пор считается не до конца изученной. Основным обстоятельством при этом считалось отсутствие диагностических методов, которые могли бы определить показатели биомеханических свойств роговой оболочки при жизни человека. Но в последнее время ситуация изменилась кардинальным образом.
Основные принципы исследования
Методы исследований позволяют выбрать правильную концепцию при изучении биомеханических свойств роговицы. Сегодня для этой цели используются 3 принципа:
- теоретический или математический – это создание разных моделей на основе существующих теорий и расчетов (например, на основании теории оболочек, метода конечных элементов и т. д.).
- экспериментальный – это изучение биомеханики отделённой роговицы с использованием различной аппаратуры (офтальмомеханография, экстензиометрия, люминесцентная полярископия, ультразвуковая биометрия и т. д.);
- клинический – всё, что применяется на живом организме, включая исследования с использованием аппаратуры (определение ригидности по Фриденвальду, эластотонометрия, динамическая двунаправленная пневмоаппланация и т. д.).
Математический принцип
В большинстве случаев, математический принцип применяется для расчета параметров и составления прогноза эффективности кераторефракционной операции или для расчёта возможной погрешности параметров аппланационных методов тонометрии при нарушениях биомеханики роговой оболочки, причиной которых стали заболевания или хирургические операции.
Однако анизотропность роговой оболочки препятствует построению корректной математической модели. Из-за того, что при математическом моделировании это свойство практически не учитывается, то использовать его в практической офтальмологии можно лишь в ограниченных случаях.
Исследователь P. Pinsky вместе с соавторами считает, что анизотропия роговицы в большинстве случаев обусловлена её структурными особенностями, то есть, архитектурой коллагеновых волокон. Рентгеноструктурный анализ показал, что в центре стромы роговицы фибриллы коллагена в большинстве своём располагаются под прямым углом в вертикальном или горизонтальном направлениях, тогда как периферические фибриллы располагаются тангенциально.
P. Pinsky с соавторами на основании этих данных разработали математическую модель механической анизотропии роговицы, которая базируется на методике конечных элементов. Подобное моделирование позволяет предположить, каким будет биомеханический ответ роговой оболочки на выполнение туннельных разрезов, радиальной кератотомии и ЛАСИК (сочетание микрохирургического вмешательства и эксимер-лазерной технологии). Сегодня для составления математической модели в кераторефракционной хирургии используют метод конечных элементов.
Экспериментальный принцип
На основе офтальмомеханографии проводился эксперимент, который доказал, что роговая оболочка обладает биомеханической анизотропией и неоднородностью. Некоторые данные доказывают, что после нанесения на роговицу радиальных надрезов она сильно увеличивается в касательном направлении (до 46,5% при глубине надреза 0,6 мм), то есть, в сторону наименьшей жесткости материала. Есть сведения о том, что подобные изменения у некоторых пациентов привели к весьма тяжелым осложнениям через много лет после операции. В первую очередь, это проявилось неустойчивостью к травматизации глазного яблока с предполагаемой возможностью расхождения рубцов роговицы и выпадением оболочек.
Эксперимент проводился при помощи люминесцентной полярископии и показал, что после радиальной кератотомии средняя периферия роговой оболочки испытывает значительно большую нагрузку, в частности на дно кератотомических надрезов. Если при этом повышается интракамеральное давление, то нагрузка на периферию увеличивается, а на центральную часть – снижается, из-за чего возникает гиперметропический сдвиг рефракции.
Тем не менее, появление и внедрение в практику эксимерлазерных технологий позволило значительно снизить риски при устранении рефракционных нарушений. Это зависит от того, что истончение роговицы происходит именно в её центральной зоне.
В ходе экспериментов было выявлено, что биомеханика роговой оболочки из-за уменьшения её толщины после эксимерлазерных вмешательств в оптической зоне диаметром 6,0 мм более чем на 15-20% претерпевает значительные изменения, например, уменьшение разрушающей нагрузки. Подобные нарушения проявляются в виде уменьшения величин перемещения пуансона во время разрушения роговой оболочке в опытном глазу по сравнению с контрольным более чем на 10%. Также изменяются деформативные свойства роговицы после лазерной абляции. Но точно установить показатели биомеханики в таких условиях невозможно, поскольку такие данные могут быть получены только в условиях живого глаза.
Клинический принцип
Прижизненные исследования биомеханических свойств роговой оболочки после эксимерлазерной хирургии выполняются при помощи динамической двунаправленной пневмоаппланации. Эта методика доказала, что прочностные свойства роговицы действительно снижаются. Если больному делали ЛАСИК, то снижаются не только показатели, определяющие уровень ВГД (внутриглазного давления), в том числе и роговично-компенсированного, но и показатели, определяющие биомеханические свойства. Также в этом случае можно говорить о весомой корреляции между величиной корригированной близорукости и уровнем снижения биомеханики.
Ранние исследования доказали, что отдельное создание роговичного лоскута может быть причиной незначительных изменений рефракции роговой оболочки. По теории биомеханических процессов, которую создал С. Roberts, ламеллярный срез является причиной изменения биомеханических свойств роговой оболочки. Происходит это следующим образом: рассечённые фибриллы сжимаются, а затем растягиваются в сторону лимба. Центральная зона роговой оболочки становится более плоской из-за деятельности освобожденных фибрилл, а весь процесс приводит к «гиперметропическому» сдвигу.
В ходе эксперимента, который проводился на основании проанализированных последствий динамической двунаправленной пневмоаппланации роговицы, изучалась разница между снижением корнеального гистерезиса и глубиной абляции. В исследовании принимали участие три группы больных:
- пациенты после фоторефракционной кератэктомии (ФРК);
- пациенты, перенесшие ЛАСИК с механическим созданием лоскута;
- пациенты, перенесшие ЛАСИК, у которых лоскут роговичной оболочки выполнялся с применением фемтосекундного лазера (фемтоЛАСИК).
В ходе эксперимента было выявлено, что лучший результат корреляции показали пациенты, которым проводился фемтоЛАСИК. В других группах результат был намного ниже. В отчётах отмечено, что обе операции сначала вызывали у пациентов снижение биомеханических показателей, но через месяц они пришли в норму.
Частота выявления различных отклонений после проведения хирургических вмешательств
Сегодня офтальмологи используют методы определения биомеханики роговой оболочки. Существуют специальные биомеханические модели, которые используются при лечении пациентов. Но, несмотря на это, выявление эпизодов эктазии после выполнения эксимерлазерной коррекции зрения встречается в пределах от 0,04 до 0,6%. Некоторые исследователи полагают, что эти результаты не совсем корректны.
Были изучены результаты более 500 операций, которые проводились по стандартной и модифицированной методике послойной рефракционной кератопластики с применением моторизированного микрокератома. Чтобы выявить и дифференцировать осложнения, исследователи взяли за основу индекс диверсификации (ДИ) Шеннона-Винера. В результате эксперимента выявлено, сколько всего осложнений было во время операции и после неё. Результаты:
- 1 группа – 33/281×100=11,7%;
- 2 группа – 6/283×100=2,1%;
- Разница между ними – 9,6% (95% ДИ для разности частоты составляет 5,6%÷14,0%, χ²=18,8; р<0,0001).
Эксперимент показал, что после хирургического вмешательства наиболее частым осложнением оказался глубокий ламеллярный кератит (в первой группе выявлено 13 случаев, во второй – 3 случая). Также имело место врастание эпителия на окраинных участках межслойного пространства, не влияющее на остроту зрения (в первой группе больных обнаружено 3 случая из 6).
Возможные методы лечения последствий после операций
Причинами развития ятрогенной кератэктазии могут быть скрытое течение эктатического заболевания или значительное истончение роговой оболочки. В настоящее время заболевание успешно лечится двумя методами, каждое из которых направлено на укрепление биомеханики роговицы: кросс-линкинг (CXL) и имплантация интрастромальных сегментов. Также в литературе описана методика лазерной абляции, при которой используется биомеханическая модель.
Если эти методы использовать в комбинации, то можно получить отличные результаты не только в стабилизации формы роговицы. Сочетание преимуществ CXL, имплантации интрастромальных колец и лазерной абляции также может показывать хороший рефракционный эффект.
Заключение
Можно сделать вывод, насколько важны результаты исследований биомеханических показателей роговой оболочки. В практической офтальмологии всё чаще используются диагностические методы определения биомеханики и способы восстановления биомеханических показателей. Современная методика послойной рефракционной кератопластики позволяет значительно уменьшить количество различных осложнений во время оперативного вмешательства и после него (р=0,0001). Поэтому данное направление считается важным и будет развиваться.
