Одно из направлений развития офтальмологической науки связано с разработкой новых и совершенствованием известных диагностических технологий, обеспечивающих возможность всесторонней оценки анатомо-функционального состояния различных структур глазного яблока и его придаточного аппарата. Основные функции роговицы связаны со светопропусканием, светопреломлением и поддержанием формы глазного яблока, а методы оценки функционального состояния роговицы — с оценкой ее структуры, рефракционных и биомеханических свойств соответственно.

Современные методы диагностики могут быть условно разделены на базисные и специальные (уточняющие), при этом основным критерием такого деления является возможность применения исследования в поликлинических условиях (или в процессе первичного приема пациента). Тенденции совершенствования диагностических технологий могут быть сформулированы следующим образом: 1) развитие за счет расширения блока специальных методов; 2) усложнение; 3) наличие обученного персонала; 4) накопление опыта для корректной обработки результатов исследования.

Необходимость комплексного подхода к исследованию роговицы связана не только с диагностикой и мониторингом ее заболеваний, но и с динамической оценкой состояния роговицы после широко применяемых в настоящее время кераторефракционных [1] и различных интраокулярных (в первую очередь выполняемых по поводу катаракты) операций.

В применяемых в настоящее время современных методах исследования роговицы могут быть использованы различные принципы получения информации: микроскопический, оптический, топографический, механический, метрический, томографический, однако чаще всего в диагностической технологии одновременно заложено несколько принципов исследования.

В данной статье обобщен опыт клинического применения (более 10 000 исследований) современных методов, направленных на оценку рефракционных свойств и структуры роговицы. Детальное обсуждение возможностей изучения биомеханических свойств роговицы представлено в отдельном сообщении настоящего номера журнала.

Сравнительно недавно основным и по существу единственным методом оценки рефракционных свойств роговицы являлось исследование радиуса кривизны ее передней поверхности и соответственно преломляющей силы в центральной зоне (офтальмо- или кератометрия). Между тем, поскольку геометрически форма роговицы близка к параболоиду вращения, радиус ее кривизны меняется (конкретно — увеличивается) в направлении от центра к периферии. Именно поэтому в настоящее время широко используют методы топографического исследования кривизны и рефракции роговицы. Кроме того, в последние годы в клинической практике активно применяют различные методы оценки аберраций глаза — погрешностей изображения, обусловленных дефектами оптической системы глаза.

Компьютерная видеокератография является одним из самых широко используемых методов топографического исследования рефракции роговицы (компьютерный топограф CT-1000 фирмы «Shin-Nippon», Япония). Метод базируется на компьютерной обработке проецируемых на роговицу концентрических колец диска Плацидо, любое искажение которых регистрируют для компьютерного анализа. Результат может быть получен как в цифровом исчислении, так и в виде цветокодированной карты. Метод позволяет определять преломляющую силу и радиус кривизны роговицы, а также получить трехмерные модели всех типов карт роговицы для наглядного представления изменений различных параметров [8, 19].

Программное обеспечение современных компьютерных диагностических систем предусматривает определение значений статистических индексов, характеризующих топографические особенности роговицы [54, 56, 60, 61]. Так, индекс асимметрии поверхности отражает разницу в оптической силе между противоположными полумеридианами. Чем ниже значения данного индекса (в норме менее 0,5), тем выше степень симметрии роговичной поверхности.

Индекс регулярности поверхности определяют путем сравнения оптической силы в пределах зоны роговицы диаметром 4,5 мм и вне последней. Значения индекса выше 1,0 свидетельствуют о нерегулярности поверхности. Для диагностики кератоконуса также используют индекс Рабиновича: разницу в преломляющей силе роговицы выше и ниже центра роговицы на 3 мм. Положительные значения индекса указывают на «укручение» (уменьшение радиуса кривизны) нижней части роговицы, отрицательные — верхней части роговицы. Значение индекса более 1,2 дптр может быть признаком кератоконуса [55].

Индекс асимметрии наиболее крутых радиальных осей — угол между наиболее крутыми полумеридианами выше и ниже горизонтальной оси. Значение индекса выше 21° может быть признаком кератоконуса [52, 53, 55].

Индекс KISA вычисляют в процентах на основании данных кератометрии центра роговицы, величины роговичного астигматизма, значений индекса Рабиновича и индекса асимметрии наиболее крутых радиальных осей. Значения индекса от 60 до 100% расценивают как подозрение на кератоконус, значения более 100% — как клинические проявления кератоконуса [56].

По методу Klyce/Maeda рассчитывают индекс кератоконуса, который отражает совокупность топографических характеристик роговичной поверхности и позволяет в определенной степени судить о наличии кератоконуса. При значении, равном 0%, признаков кератоконуса нет, при развитии болезни значения индекса возрастают от 1 до 95% [60, 62].

К недостаткам видеокератографии следует отнести ограниченность зоны исследования, которая составляет около 60% поверхности роговицы, что не позволяет качественно исследовать ее периферические отделы.

Суммируя опыт применения компьютерной видеокератографии, можно выделить основные клинические ситуации, в которых информативность метода достаточно высока.

1. Диагностика различных форм роговичного астигматизма. В типичных случаях астигматическая фигура на видеограмме при прямом астигматизме представляет собой фигуру «песочных часов» с примерно равными по площади участками по обе стороны от центра. В случаях обратного астигматизма фигура песочных часов занимает горизонтальное положение. Астигматизм с косыми осями представлен фигурой «песочных часов», располагающейся под углом по отношению к вертикальной оси. При правильном астигматизме картина должна быть симметрична, различная величина сегментов «песочных часов» или нарушение их симметрии по отношению к осям главных меридианов свидетельствуют о нарушении регулярности роговичной поверхности [8, 57, 62, 67].

2. Изменения топографии роговицы при воздействии на нее различных факторов. Применение практически всех видов контактных линз (КЛ) может приводить к статистически достоверным изменениям топографии роговицы [22]. Как правило, эти изменения заключаются в усилении рефракции роговицы и нарушении регулярности [20, 43]. Значительное искажение колец диска Пласидо может иметь место при нарушении стабильности прекорнеальной слезной пленки и структуры эпителиальной мембраны роговичной поверхности при синдроме сухого глаза, в том числе возникающем и при ношении КЛ [8, 20, 34, 65].

3. Диагностика кератоконуса. Типичной для ранних стадий (I—II) заболевания является картина топограммы («bow-tie» — галстук-бабочка) или локальное «укручение» роговицы ниже горизонтальной оси (рис. 1, а, б).

Для так называемой субклинической стадии кератоконуса характерны локальный участок «укручения» роговицы ниже центра, роговичный астигматизм с асимметрией по отношению к горизонтальной и вертикальной оси с «укручением» в нижней половине, топографическая картина по типу краевой пеллюцидной дегенерации. По нашим данным эти изменения могут иметь место в 36, 12,5, 22 и 11% случаев соответственно.

Изменение хотя бы одного из индексов кератоконуса регистрируют в 78,46% случаев. Следует отметить, что средние значения радиусов кривизны роговицы в центре при субклинической стадии кератоконуса, как правило, остаются в пределах нормы [16—18].

4. Диагностика ранних стадий дистрофических изменений роговицы. В ранних стадиях часто можно выявить изменения топографии передней поверхности роговицы с формированием зон эктазии нетипичной для кератоконуса формы и локализации [18].

5. Послеоперационные изменения топографии роговицы возникают в результате различных хирургических вмешательств (эксимерлазерные методы коррекции рефракционных нарушений, кератотомия, операции сквозной пересадки роговицы, операции экстракции катаракты и др.) При этом регистрируют характерные топографические паттерны [5, 10, 28, 67, 69].

В основу сканирующего проекционного кератотопографа (прибор Pentacam HR фирмы «Oculus», Германия) заложен принцип, сформулированный в 1904 г. Теодором Шеймпфлюгом и позволяющий получать высококачественные оптические срезы объектов, находящихся под разным углом к фотокамере. Данные измерений (топография рефракции передней, задней поверхности и толщины роговицы) представлены цветными картами, диаграммами и трехмерными изображениями [27, 28, 35]. Так называемые элевационные карты формируют путем наложения полученных данных на «идеальную» сферу (BFS), рассчитанную для каждой роговицы.

Для диагностики кератоконуса программой предусмотрены различные индексы, характеризующие топографию передней поверхности роговицы. Наиболее чувствительными из них являются: индекс смещения вершины относительно центра, индекс вертикальной асимметрии, а также индекс кератоконуса. Вопрос об информативности изменений кривизны задней поверхности роговицы в плане ранней диагностики кератоконуса остается дискутабельным [31].

Применение аберрометрии в клинической практике в основном обусловлено необходимостью решения различных вопросов кераторефракционной хирургии. Кроме того, аберрометрию можно использовать для оценки влияния различных факторов на оптические свойства роговицы и возможности коррекции возникающих оптических нарушений [6].

Принцип работы аберрометра Чернига основан на проекции на сетчатку решетки из 168 точек, расположенных в форме квадрата, регистрации ее ретинального изображения цифровой камерой и компьютерной обработкой результатов [49]. Аберрометрия по отслеживанию луча базируется на оценке отклонения параллельного лазерного луча от опорного или основного, который направлен строго по зрительной оси. При этом последовательно анализируют каждую точку в пределах зрачка [47]. Аберрометр Шака—Хартмана позволяет получить информацию о характеристиках волнового фронта на основе анализа отраженного лазерного луча с помощью системы микролинз и компьютерной обработки полученных результатов [64]. В приборе OPD-Scan реализован принцип классической скиаскопии за счет сканирования оптической системы глаза через вращающуюся плоскость с щелью по оптической оси. При использовании дополнительной компьютерной программы (OPD station) возможно выделение роговичного компонента аберраций глаза [30].

При кератоконусе нарушение регулярности роговичной поверхности приводит к значительному увеличению оптических аберраций, в том числе и высших порядков, в основном за счет вертикальной комы, следствием чего является снижение остроты и качества зрения [9, 12, 40, 42]. Увеличение уровня аберраций отмечается уже на субклинической стадии заболевания. Наибольшим изменениям подвержен показатель положительной комы, описываемый полиномом Zernike Z (3;1) и превышающий в 3,74 раза уровень этого параметра в эмметропичных глазах [7, 12, 29, 39].

Оперативные вмешательства на роговице также влияют на аберрационную картину. Так, после радиальной кератотомии имеет место значительное увеличение аберраций высших порядков. В структуре аберраций преобладают аберрации 3-го и 4-го порядков, отмечается значительное возрастание сферических и сфероподобных аберраций [26]. Эксимерлазерные воздействия на роговицу индуцируют аберрации высших порядков. Как правило, возрастают кома и сфероподобные аберрации [44, 46, 48]. После сквозной пересадки роговицы зарегистрировано значительное возрастание уровня аберраций высшего порядка (в 5,5 раза по сравнению с нормой) в основном за счет трефойла, сферических аберраций и в меньшей степени комы [12, 21, 50]. Возрастание оптических аберраций высших порядков регистрируется также при нарушениях стабильности слезной пленки [41].

Применение жестких газопроницаемых КЛ (ЖГКЛ) позволяет снизить уровень суммарных оптических аберраций высокого порядка после как радиальной кератотомии, так и сквозной кератопластики (на 47,9 и 51,3% соответственно). Использование ЖГКЛ при кератоконусе обеспечивает снижение уровня аберраций высокого порядка в пределах 40—60% в зависимости от стадии заболевания [9, 12, 13]. Следует учитывать, что применение жестких и мягких КЛ для коррекции миопии и правильного миопического астигматизма может приводить к усилению оптических аберраций высокого порядка за счет подвижности линз; на основе данных аберрометрии при необходимости корректируют «посадку» КЛ [20].

Основа функции светопропускания роговицы — ее прозрачность, которая зависит от состояния структурных слоев: слезной пленки, переднего и заднего эпителия, стромы, боуменовой и десцеметовой мембран. Помимо биомикроскопии и ставшей уже базисным исследованием зеркальной микроскопии заднего эпителия, для оценки структуры роговицы применяют специальные методы: конфокальную микроскопию, оптическую когерентную томографию (ОКТ), тиаскопию и топографическую пахиметрию.

Конфокальная микроскопия является неинвазивным прижизненным методом исследования роговицы, позволяющим оценить состояние всех слоев роговицы, а также определить степень и локализацию морфологических изменений. Так, конфокальный микроскоп Confoscan-4 фирмы «Nidek» (Япония) обеспечивает возможность послойного сканирования роговицы в зоне 440×330 мкм. Проведение исследования возможно как в центральных, так и в парацентральных участках роговицы. В системе Z-сканирования возможна оценка интенсивности светорассеяния во всех слоях роговицы на основе анализа денситометрической кривой [45].

В норме передний эпителий роговицы состоит из 5—6 клеточных слоев. Различают 3 вида клеток: базальные (1 слой) маленькие полигональные, плотные без четкого ядра; шиповидные (2—3 слоя) и поверхностные полигональные (2—3 слоя) с четкими границами и гомогенной плотностью. Боуменова и десцеметова мембраны в норме не визуализируются, так как являются прозрачными структурами и не отражают свет. В норме субэпителиальные нервные волокна выглядят как яркие полосы, контрастирующие с темным фоном. В типичных случаях можно видеть яркие, неправильной овальной формы тела (ядра кератоцитов), контрастирующие на фоне непрозрачного бесклеточного матрикса. Плотность ядер кератоцитов постепенно уменьшается по направлению к задним слоям стромы. В передней строме ядра кератоцитов имеют округлую бобовидную форму, а в задней — овальную и более вытянутую. Волокна глубокого роговичного нервного сплетения визуализируются в виде ярких рефлектирующих полос. Задний эпителий роговицы представляет собой одноклеточный слой из гексагональных или полигональных плоских светлых клеток [2, 9, 45].

При кератоконусе с помощью метода конфокальной микроскопии выявляют различные виды эпителиопатий (рис. 2, а),

В субклинической стадии кератоконуса морфологические нарушения можно выявить в 71,2% случаев. Отмечается уплотнение десцеметовой мембраны с эффектом увеличения светоотражения (рис. 3, а),

Следует отметить, что описанные изменения не являются строго специфичными для кератоконуса и могут иметь место при некоторых видах дистрофий, длительном ношении КЛ, миопии высокой степени.

При акантамебном кератите в ряде случаев удается выявить наличие цист акантамебы в очаге поражения, которые визуализируются в виде ярко рефлектирующих округлых образований в эпителиальных и субэпителиальных слоях, реже в слоях передней стромы (рис. 4).

Применение конфокальной микроскопии также возможно для мониторинга изменений роговицы при различных видах дистрофий (рис. 5),

ОКТ основана на измерении рефлективности (отражательной способности) биологических структур с построением кроссекционного изображения поперечного среза переднего отдела глаза с высокой разрешающей способностью [37, 38, 58, 63]. В отличие от конфокальной микроскопии ОКТ обеспечивает возможность оценки состояния роговицы на всем протяжении, однако со значительно меньшим увеличением.

В клинической практике метод применяют для объективной оценки состояния роговицы после кератопластических операций, диагностики и мониторинга различных заболеваний (рис. 6—8) [32, 59].

Многообразие функций прекорнеальной слезной пленки (поддержание регулярности и защита передней поверхности роговицы, транспорт кислорода и питательных веществ к эпителиальным слоям роговицы и конъюнктивы, а также удаление шлаковых метаболитов и отмерших эпителиальных клеток) делает ее неотъемлемой структурной частью роговицы [11].

Косвенно судить о состоянии слоев слезной пленки можно с помощью различных методов (импрессионная цитология, проба Норна, мейбография) [11, 51]. Визуализацию липидного слоя слезной пленки возможно осуществлять методом тиаскопии, основанным на фоторегистрации цветового феномена интерференции, возникающей в результате взаимодействия лучей, отражающихся от двух поверхностей сред с различным коэффициентом преломления [14, 15, 33, 51]. Цвет интерференционной картины в каждой точке будет зависеть от длины волны луча света, проходящего через липидный слой и отражающегося от его внутренней поверхности, а толщина слоя может быть вычислена исходя из цвета интерференции в каждой точке исследуемой зоны. Для определения толщины липидного слоя в каждой точке исследуемой зоны существует номограмма Мишеля—Леви (цветовая шкала). Однако определение толщины липидного слоя с ее помощью является ориентировочным, достаточно субъективным и не дает полной информации о структуре и равномерности распределения липидов по поверхности водного слоя. Для объективизации результатов исследования и получения более подробной информации в НИИ глазных болезней РАМН была разработана компьютерная программа Laсrima, позволяющая на основе анализа цифрового изображения интерференционной картины получать информацию о толщине липидного слоя и оценивать относительную площадь исследуемой зоны с определенной толщиной. Цифровые изображения интерференционной картины прекорнеальной слезной пленки получают с помощью осветителя оригинальной конструкции, адаптированного к фотощелевой лампе.

Компьютерный анализ изображений представлен в виде диаграмм, на которых в процентах отображают относительную площадь, занимаемую липидным слоем определенной толщины в пределах исследуемой зоны. Первая составляющая диаграммы, условно обозначенная коэффициентом n/d, соответствует зоне неопределенности, в которой слезная пленка очень тонкая и определение ее толщины с помощью данного метода невозможно. Далее столбцы диаграммы выстроены по возрастающей толщине прекорнеальной слезной пленки. Алгоритм и информативность метода могут быть продемонстрированы на примере изменений слезной пленки при ССГ (рис. 9—11).

При ССГ отмечается большая величина относительной площади зоны с минимальной толщиной липидного слоя (0,07—0,5 мкм) по сравнению с результатами исследования слезной пленки в норме (63 и 23% соответственно). Зоны с большей толщиной липидного слоя при ССГ имеют минимальную площадь, а участки, в которых величина липидного слоя превышает 0,5 мкм, полностью отсутствуют.

Таким образом, компьютерный анализ интерференционной картины прекорнеальной слезной пленки с помощью программы Lacrima позволяет расширить возможности метода тиаскопии и получить дополнительную информацию о состоянии ее липидного слоя. Данная методика может быть использована для диагностики различных форм ССГ и оценки эффективности проводимого лечения.

Показатель толщины, как правило, применяют для косвенной характеристики биомеханических свойств роговицы. Помимо этого, изменения толщины могут быть использованы для характеристики структурного состояния роговицы. Так, существенное увеличение этого показателя характерно для отека, а структурные изменения роговицы при кератоконусе могут приводить к ее неравномерному истончению и иррегулярному астигматизму.

Стандартный метод ультразвуковой кератопахиметрии, основанный на регистрации отраженного от границ раздела сред с различной плотностью ультразвукового сигнала, позволяет определять толщину роговицы в точках приложения датчика прибора. Более информативным методом является топографическая кератопахиметрия (сканирующий проекционный кератотопограф Pentacam HR фирмы «Oculus», Германия, и когерентный томограф Visante фирмы «Carl Zeiss Meditec», Германия).

Топографическая пахиметрия дает наглядное представление о локализации зоны с минимальной толщиной роговицы, в том числе по отношению к ее центру. В норме расстояние между точкой с минимальной толщиной и вершиной роговицы не должно превышать 0,9 мм. В некоторых случаях изменения карты топографической пахиметрии могут быть ранним индикатором формирующейся эктазии [27].

Для оценки изменений толщины роговицы используют такие показатели, как пространственный профиль и процентное увеличение, с помощью которых можно оценить изменения роговицы от точки с минимальной толщиной до периферических отделов [23, 24]. По результатам данных исследований определяют индекс пахиметрической прогрессии для всех меридианов, начиная с точки с минимальной толщиной роговицы [25]. В норме индекс прогрессии находится в диапазоне 0,8—1,2, а при наличии эктатических изменений значение превышает эти цифры [66]. При так называемой сравнительной пахиметрии на карте отображают отклонение толщины роговицы в любой точке от толщины нормальной роговицы. Последний показатель рассчитывают на основе данных пахиметрии более 1000 «нормальных роговиц». Уменьшение толщины на 3% и более позволяет предположить наличие кератоконуса [36].

По нашим данным, при субклиническом кератоконусе минимальные значения толщины роговицы в большинстве случаев находятся в пределах среднестатистической нормы, однако их средние значения ниже величин, определенных при обследовании здоровых людей на 7,88%. В 25,4% случаев увеличивается индекс пахиметрической прогрессии, а показатель сравнительной пахиметрии в центре роговицы превышает значения нормы в 2,5 раза.