Учение о принципах измерения уровня внутриглазного давления (ВГД) — офтальмотонометрии — имеет многолетнюю историю. Впервые о необходимости исследования тонуса глазного яблока как о косвенном способе определения ВГД сообщил Bowman на Британской медицинской ассоциации в 1826 г. С этого момента начались поиски метода объективной инструментальной оценки этого показателя. Научные работы были направлены на манометрическое экспериментальное и тонометрическое (опосредованно через тонус оболочек глазного яблока) изучение ВГД.

Первые публикации, посвященные манометрическому исследованию ВГД, датированы серединой 19-го века. Несмотря на создание ряда тонометров, включая предложенный А.Н. Маклаковым в 1884 г. апланационный, многие офтальмологи по-прежнему работали над изобретением прибора для измерения ВГД, считая наиболее верным манометрический метод. Ученые использовали в основном ртутный манометр, а исследования проходили на животных. Профессор Е.В. Адамюк в 1866 г. описал прибор для измерения ВГД, основанный на принципе манометра, который в противоположность многим громоздким и неточным приборам того времени был устроен простейшим способом — это была U-образная трубка, содержащая ртуть. Устройство позволяло с минимальными погрешностями определять уровень давления внутри глаза у животных [1]. В 1886 г. Л.Г. Беллярминов в диссертации на степень доктора медицины предложил свою модификацию манометра, его прибор состоял из 3 частей: манометра с канюлей, записывающей части и контрольной части [2].

Манометрический метод измерения ВГД применяли в научной работе многие отечественные и иностранные специалисты. P. Smith в своей работе 1923 г. выделял давление в передней камере глаза («chamber-pressure») и указывал, что его взаимо-связь с тонусом глазного яблока сложная и зависит от свойств его оболочек [3].

Большая серия исследований первой половины 20-го века посвящена манометрическому измерению ВГД и изучению его зависимости от кровообращения, иннервации, воздействия физических факторов и химических веществ (лекарств) [4—8]. W. Duke-Elder сконструировал оригинальный прибор, который отличался высокой точностью и удобством применения для экспериментальных исследований, что позволило автору изучать одновременно изменения ВГД и давления в сосудах [9, 10].

Совершенствование технологий привело к появлению новых возможностей для дальнейшего развития этого направления. Манометр H. Davson в 1950 г. стал следующим шагом повышения точности за счет контроля потери жидкости из передней камеры [11]. Первым электронным манометрическим прибором стала установка H. Dekking, в которой перемещение жидкости отслеживалось и компенсировалось автоматически [12].

Прижизненные исследования давления в передней камере глаза впервые описаны в 1916 г. K. Wessely и в 1919 г. W. McLean, которые положили основу новым сравнительным исследованиям для калибровки тонометров [13, 14], ранее проводимым в эксперименте.

Первые калибровочные исследования для импрессионных тонометров в России были выполнены С.К. Ляхович в 1893 г. Автор разработал манометрическую систему «закрытого и открытого крана» [15]. Канюлю, соединенную с водным манометром, вводили через зрительный нерв в переднюю камеру энуклеированного глаза. Заданное давление в передней камере создавали за счет изменения высоты резервуара с физиологическим раствором, после чего выполняли измерение ВГД путем контакта тонометра с роговицей без манометрического контроля (метод «закрытого крана»). К недостатку метода следует отнести возможность оттока жидкости из полости глаза через дренажную систему и сосудистые каналы и как следствие — снижения давления внутри глазного яблока. Стабильность результатов калибровки можно повысить, если не прекращать сообщение передней камеры с манометром (метод «открытого крана»), что обеспечит возможность поддержания постоянного уровня давления.

В дальнейшем манометрические системы совершенствовали путем внедрения в их конструкцию различных электронных датчиков давления. В 1959 г. M. Langham использовал закрытую систему с применением датчика давления производства «Statham Instruments» (Калифорния, США). Рабочий объем этого прибора составлял 100 мл, а погрешность измерения — 2 мм рт.ст. Давление в передней камере обеспечивало инфузионное устройство с меняющейся скоростью опорожнения шприца [16]. В 1962 г. J. Eisenlohr разработал систему по типу «открытого крана», соединив резервуар с физиологическим раствором, инфузионное устройство и электронный датчик давления Sanborn 267B [17].

Манометрическое измерение давления лежит в основе калибровки всех современных тонометров. Известно, что результаты измерения через фиброзную оболочку зависят от ее вязкоэластических свойств, которые часто обозначают термином «ригидность». Основой изучения данного параметра стали манометрические исследования зависимости объем—давление для глазного яблока и работы J. Friedenwald, которые были продолжены и уточнены рядом авторов [18—22].

Современные устройства для манометрических исследований полностью автоматизированы и используют высокоточные датчики давления, подключаемые к компьютеру. В 2005 г. I. Pallikaris использовал прибор с системой микродозирования и оригинальным измерительным модулем [23]. Три поли-этиленовые трубочки соединяют иглу 22G, вводимую в переднюю камеру, систему микродозирования, водяной столб и манометрический преобразователь. Система заполнена изотоническим раствором хлорида натрия. Манометрический датчик (model 286−686; «RS Components, Ltd.», Taipei, Тайвань) состоит из электронного усилителя и 12-битного цифроаналогового преобразователя. Система микродозирования выполняет роль контролера объема жидкости и как следствие — давления в системе. Она состоит из шагового двигателя и шприца объемом 1 мл. Специально разработанное программное обеспечение контролирует механическую систему микродозирования и записывает полученные данные.

Ученые из Дрезденского университета для измерения давления в передней камере глаза использовали устройство, которое состоит из иглы, вводимой в переднюю камеру глаза, соединенной через полиэтиленовую трубочку с запорным краном, который открывает/закрывает сообщение с водяным столбом, заполненным изотоническим раствором хлорида натрия, и датчика динамического контурного тонометра, имеющего непосредственный контакт с раствором и выполняющего роль регистратора давления [24].

В 2012 г. A-Yong Yu представил данные об измерении давления в передней камере глаза у пациентов перед факоэмульсификацией [25]. Однако в работе отсутствует описание собственно манометрического устройства, конструктивные особенности которого, как следует из приведенных выше работ, могут существенно влиять на результаты измерений.

Методики, принципиально не отличающиеся от описанных выше, представлены и в других работах [26, 27]. Сравнительные исследования с помощью манометрических систем были проведены для многих современных методов тонометрии (динамическая контурная, бесконтактная тонометрия, тонометрия по Гольдману) [28—30].

К общим недостаткам созданных ранее приборов для измерения давления в передней камере глаза, в том числе ограничивающих их применение in vivo, следует отнести: значительные габариты и сложность конструкции, зависимость результатов от атмосферного давления и температуры воздуха, большой рабочий объем системы, существенную протяженность соединительных эластичных трубочек, невозможность обеспечить стерильность и др.

Цель исследования — разработка манометрического устройства для прижизненного измерения давления в передней камере глаза для решения задачи оценки достоверности офтальмотонометрических данных, в том числе после радиальной кератотомии (РК).

Экспериментальные исследования были выполнены на 2 изолированных кадаверных глазах человека, а клинические — в общей группе из 20 пациентов (21 глаз), средний возраст которых составил 55±3,9 года (распределение по гендерному признаку: 39% мужчин и 61% женщин). Всем пациентам планировали проведение факоэмульсификации катаракты по медицинским показаниям.

В 1-ю (контрольную) группу вошли 10 пациентов (10 глаз) с незрелой возрастной катарактой и миопией слабой и средней степени. Во 2-ю группу (исследования) включены 10 пациентов (11 глаз) с незрелой возрастной катарактой, перенесших операцию РК более 15 лет назад. Критерии исключения из исследования: изменения роговицы (за исключением линейных помутнений в зоне кератотомии), нарушения гидродинамики, нистагм, «мелкая» передняя камера).

Для тонометрии использовали различные методы: двунаправленную апланацию роговицы (ORA, «Reichert», США), с помощью которой определяли роговично-компенсированное давление (IOPcc) и давление, аналогичное тонометрии по Гольдману (IOPg), динамическую контурную тонометрию (ДКТ) (тонометр Pascal, «Zeimer», Швейцария), точечную контактную тонометрию (ТКТ) в центральной зоне и на средней периферии роговицы с височной стороны (ICare Pro, Tiolat, Финляндия). Все измерения проводили в определенном порядке в положении пациента сидя непосредственно перед хирургическим вмешательством, а ТКТ выполняли в положении пациента лежа в условиях операционной.

Для прижизненных манометрических измерений было разработано оригинальное устройство, конструкция и особенности применения которого описаны ниже.

Данное исследование проведено в соответствии с решением локального этического комитета учреждения. Статистический анализ проводили с помощью методов непараметрической статистики, так как количество наблюдений было малым, а распределение показателей ненормальным.

Разработанное устройство для прижизненного прямого измерения давления в передней камере глаза отличается от аналогов высокой точностью получаемых результатов (погрешность ±0,125 мм рт.ст.), низкой инертностью (обусловлено использованием минимального объема жидкости в системе), высоким временным разрешением (частота измерения 1000 Гц) и удобством использования (компактный эргономичный дизайн) с возможностью «on-line» контроля с последующим анализом полученных данных (разработано специальное программное обеспечение — патент РФ 146983). Прибор состоит из манометрического датчика, заключенного в герметичный эргономичный металлический корпус и через съемный переходник соединенного с инъекционной одноразовой иглой 27G (рис. 1). При помощи USB-кабеля устройство передает полученную информацию на компьютер, которая выдается в графическом отображении (рис. 2).

Разработанная методика измерения давления в передней камере заключалась в следующем. В условиях операционной пациент занимал положение лежа, операционное поле обрабатывали антисептическим раствором (5% раствор повидон-йода), проводили местную анестезию путем инстилляции 0,5% раствора проксиметакаина. Манипуляции, связанные с манометрией, выполняли с помощью ассистента без векорасширителя, избегая механического давления век на глазное яблоко. Стерильную манометрическую систему заполняли физиологическим раствором с помощью шприца, соединенного с канюлей, снимали канюлю со шприца и замещали просвет инъекционной иглы физиологическим раствором. После этого соединяли манометр и иглу, которую вводили в переднюю камеру параллельно радужке в зоне предполагаемого парацентеза роговицы, необходимого для проведения факоэмульсификации (в 0,5 мм от лимба в меридиане 9 часов для правого и 3 часов для левого глаза). После введения иглы в переднюю камеру на 1,5—2 мм старались избегать любых манипуляций, которые могли привести к механическому повышению давления. Собственно процесс манометрии занимал не менее 5 с (5—6 пульсовых колебаний). После завершения исследования иглу удаляли из передней камеры и выполняли факоэмульсификацию.

С целью апробации работоспособности описанной манометрической системы был проведен эксперимент на двух изолированных кадаверных глазах. С помощью инъекционной иглы 22 G шприца PLASTIPAK объемом 5 мл («Becton Dickinson», США) и полимерной трубки инфузионной системы («KD Medical GmbH Hospital Products», Германия) передняя камера глаза была соединена с открытой пластиковой емкостью, наполненной физиологическим раствором, которую располагали на высоте 23 см от исследуемого глаза, что соответствовало давлению 16,9 мм рт.ст. Инъекционную иглу MESORAM 27 G («RI.MOS», Италия) манометрической системы, заполненной физиологическим раствором, вводили в переднюю камеру через парацентез роговицы в области лимба с противоположной стороны от уже существовавшего прокола роговичной ткани иглой, соединенной с системой водяного столба. Результат манометрического исследования соответствовал заданному давлению.

Результаты прижизненной манометрии в передней камере представлены в таблице. В контрольной группе и группе исследования медианы показателя манометрии оказались близкими по величине и составили 21,5 и 21,0 мм рт.ст. соответственно, тогда как результаты предоперационных тонометрических измерений в контрольной группе находились в диапазоне 14,9—16,5 мм рт.ст., а медиана разницы этих данных — на уровне 4,5—6,2 мм рт.ст. В группе исследования данные различных методов офтальмотонометрии имели колебания в значительном диапазоне. При этом минимальное значение было получено с помощью ТКТ на средней периферии роговицы с височной стороны (медиана 15,8 мм рт.ст.), а самый высокий показатель — при применении двунаправленной пневмоапланации (медиана IOPg и IOPcc — 23,3 и 22,5 мм рт.ст. соответственно).

Если же ориентироваться на данные (в частности, на разницу между результатами манометрии и тонометрии) контрольной группы как на условно эталонные, то в группе исследования сравнимые результаты были получены при применении ТКТ на средней периферии роговицы с височной стороны (4,5 и 5,7 мм рт.ст. соответственно, рис. 3). Этот факт позволяет сделать вывод о наибольшей информативности ТКТ как метода измерения ВГД после РК.

Существенное различие результатов тонометрического и манометрического измерения является интересным наблюдением, которое требует дальнейшего изучения. Анализ данных литературы показал, что с подобной закономерностью сталкивались ученые, проводившие сравнительные исследования. Возможными причинами могут быть особенности техники проведения манометрического измерения и несоответствие калибровочных параметров офтальмотонометров. В процессе работы над прибором для манометрии мы отработали методику процедуры с целью исключить факторы, повышающие результаты измерений. Поэтому наиболее вероятной является вторая причина, что косвенно подтверждается несколькими фактами: подобными результатами других авторов; более высокими (в сравнении с другими приборами) значениями тонометрии динамического контурного тонометра, единственного устройства, для которого проведены прижизненные манометрические исследования; доказанным снижением биомеханических свойств фиброзной оболочки глаза в постмортальном периоде и при снижении температуры (условия экспериментальной калибровки большинства тонометров — кадаверные глаза при комнатной температуре).

Разработанное устройство для манометрического измерения давления может быть использовано при проведении различных экспериментальных исследований, в частности при детальном изучении возможного влияния биомеханических параметров фиброзной оболочки на показатели различных методов офтальмотонометрии.

Методы офтальмотонометрии, основанные на деформации роговицы или воздействии на ее центральную зону, у пациентов после РК имеют значительную погрешность и низкую достоверность. Исходя из результатов манометрического измерения давления в передней камере глаза, точечная контактная тонометрия (при измерении на средней периферии роговицы с височной стороны) является наиболее информативным методом оценки уровня ВГД после РК.

Показатели всех представленных методов офтальмотонометрии в группе пациентов с неизмененной фиброзной оболочкой глаза были достоверно ниже значений давления в передней камере глаза, полученных с помощью настоящего манометра, что может быть связано с особенностями калибровки приборов и требует дальнейшего изучения.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования: С.А., А.А.

Сбор и обработка материала: К.А., С.В.

Статистическая обработка: К.А., С.В.

Написание текста: С.В.

Редактирование: С.А., А.А.

Конфликт интересов отсутствует.