Прочностные характеристики роговицы кролика при фемтолазерной кератопластике с использованием различных интрароговичных имплантатов

Читать метаданные

Цель — сравнительное экспериментальное исследование влияния на прочностные характеристики роговицы формирова-ния интрастромальных кармана (ИК) и тоннеля (ИТ) с применением фемтосекундного лазера (ФСЛ) без и с имплантацией интрароговичных имплантатов. Материал и методы. Экспериментальная работа выполнена на 24 роговицах изолированных глаз 12 кроликов, энуклеированных через 1 мес после забоя. Все глаза были разделены на 6 групп в зависимости от метода операции. ИК и ИТ формировали с применением ФСЛ IntraLase FS 60 кГц. В 1-ю группу (контроля) включены глаза кроликов с интактными роговицами. В роговице глаз 2-й группы был сформирован ИТ, 3-й группы — ИК, 4-й группы — ИТ с имплантированными в него двумя интрароговичными сегментами (ИРС). В 5-й группе ИК с имплантированным в него интрастромальным кольцом был сформирован на глубине 62—72% от данных пахиметрии, измеренных в 5-миллиметровой оптической зоне, в 6-й группе — на глубине 80% от показателей пахиметрии, измеренных в 5-миллиметровой оптической зоне. Результаты. Большее напряжение потребовалось для растяжения образцов 2-й группы по сравнению с таковым в 3-й и 6-й группах. Распределение значений модуля Юнга исследуемых роговиц подтвердило распределение напряжения в группах исследования. Заключение. Большее снижение биомеханической стабильности роговицы было отмечено после формирования ИК по сравнению с ИТ; более выраженное повышение прочностных характеристик роговицы было отмечено после имплантации кольца в ИК по сравнению с имплантацией ИРС в ИТ, а также с увеличением глубины имплантации интрастромального кольца.

Ключевые слова:

интрастромальное кольцо

интрароговичный сегмент

разрывная машина

фемтосекундный лазер

Авторы:

Паштаев Н.П.

Чебоксарский филиал ФГБУ "МНТК "Микрохирургия глаза" им. акад. С.Н. Федорова" Минздрава России

Поздеева Н.А.

Чебоксарский филиал ФГБУ "МНТК "Микрохирургия глаза" им. акад. С.Н. Федорова" Минздрава России

Зотов В.В.

Чебоксарский филиал ФГБУ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова» Минздрава России, просп. Тракторостроителей, 10, Чебоксары, Российская Федерация, 428028

Синицын М.В.

ГБУЗ Москвы «Московский городской научно-практический центр борьбы с туберкулезом» Департамента здравоохранения Москвы», Москва, Россия

Щеглова М.А.

Чебоксарский филиал ФГАУ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова» Минздрава России, пр-кт Тракторостроителей, 10, Чебоксары, 428028, Российская Федерация

Закрыть метаданные

Метод имплантации колец MyoRing при кератоконусе (КК) был предложен A. Daxer в 2008 г. с целью усиления биомеханических свойств роговицы за счет создания механического каркаса для ослаб-ленной роговицы, а также одномоментной коррекции сопутствующих аметропий в связи с улучшением сферичности роговицы и уплощением ее поверхности [1—4]. Данная методика подразумевает имплантацию кольца MyoRing в интрастромальный карман (ИК) диаметром 9 мм, сформированный на стандартной глубине 300 мкм во всех случаях, что не учитывает индивидуальной толщины роговицы пациента [5—10]. Перспективной представляется оптимизированная технология имплантации кольца MyoRing, которая отличается от стандартной тем, что кольцо имплантируется в ИК, сформированный с применением фемтосекундного лазера (ФСЛ) на глубине 80% от данных пахиметрии в месте расположения MyoRing. Таким образом, ИК формируется с учетом толщины роговицы в каждом конкретном случае и более глубоко в задних отделах стромы по сравнению со стандартной методикой, что, очевидно, в меньшей степени снижает ее биомеханическую стабильность и тем самым уменьшает риск протрузии кольца. Однако отсутствие экспериментальных работ по изучению изменений прочностных характеристик роговицы после формирования с применением ФСЛ интрастромальных карманов на различной глубине без и с имплантацией колец MyoRing и их сравнительного анализа с формированием с помощью ФСЛ интрастромального тоннеля (ИТ) без и с имплантацией интрароговичных сегментов (ИРС) обусловливает актуальность изучения данной технологии.

Цель работы — сравнительное экспериментальное исследование влияния на прочностные характеристики роговицы формирования ИК и ИТ с применением ФСЛ без и с имплантацией интрароговичных имплантатов.

Материал и методы

В экспериментальной работе использовали роговицы глаз кроликов породы Шиншилла массой 2—3 кг. Содержание и использование кроликов соответствовало правилам, принятым в учреждении, рекомендациям национального совета по исследованиям, национальным законам. Исследования выполнены на 24 глазах (12 кроликов), которые были разделены на 6 групп по 4 глаза в каждой в зависимости от метода операции. Во всех группах, кроме 1-й, операции проводили под общей (внутримышечная инъекция 5% раствора кетамина) и местной (инстилляция 0,3% раствора инокаина) анестезией. ИК и ИТ формировали с применением ФСЛ Intra-Lase FS 60 кГц («AMO», США) с энергией импульса 1,7 мкДж, с расстояниями между импульсами 4 мкм, между уровнями — 4 мкм (рис. 1, а).

Рис. 1. Этапы процедуры имплантации интрастромальных сегментов и интрастромального кольца с применением ФСЛ. а — формирование с помощью ФСЛ IntraLase FS 60 кГц интрастромального тоннеля (интрастромального кармана); б — имплантация интрастромального сегмента; в — имплантация интрастромального кольца.

В 1-ю группу (контроля) включены глаза кроликов с прозрачными, интактными роговицами. В роговицах глаз 2-й группы ИТ был сформирован с внутренним диаметром резекции 5 мм, наружным — 6,2 мм, на глубине 80% от данных пахиметрии в месте его прохождения. Входной рез был выполнен под углом 90°, длиной 0,6 мм, через который ИТ был вскрыт при помощи шпателя. В 3-й группе ИК был сформирован диаметром 9 мм на глубине 80% от данных пахиметрии, измеренных в 5-миллиметровой оптической зоне. Входной тоннельный разрез был сформирован шириной 1 мм, длиной 4 мм, с углом вреза 30°, через который ИК был вскрыт при помощи шпателя. В глаза 4-й группы было имплантировано по 2 ИРС (ООО «Научно-экспериментальное производство Микрохирургия глаза», Россия) из полиметилметакрилата высотой 250 мкм, шириной — 0,6 мм, с длиной дуги 160° в ИТ с внутренним диаметром резекции 5 мм, наружным — 6,2 мм, сформированный на глубине 80% от данных пахиметрии в месте его прохождения, со входным резом, выполненным под углом 90°, шириной 0,6 мм (см. рис. 1, б). В глаза 5-й группы были имплантированы отечественные аналоги кольца MyoRing — экспериментальные интрастромальные кольца (предприятие «Репер-НН», Россия) из полиметилметакрилата с внутренним диаметром 5 мм, шириной 0,5 мм, высотой 250 мкм в ИК диаметром 9 мм, сформированный на глубине 62—72% от данных пахиметрии, измеренных в 5-миллиметровой оптической зоне. Данная глубина была выбрана с целью расположения интрастромальных колец на той же глубине в передних отделах задней стромы роговицы аналогично стандартной технологии имплантации кольца MyoRing (300 мкм), рекомендованной автором метода A. Daxer для применения в клинике. Входной тоннельный разрез был сформирован шириной 1 мм, длиной 4 мм, с углом вреза 30° (см. рис. 1, в). В 6-й группе были имплантированы интрастромальные кольца с внутренним диаметром 5 мм, шириной 0,5 мм, высотой 250 мкм в ИК диаметром 9 мм, сформированный на глубине 80% от данных пахиметрии, измеренных в 5-миллиметровой оптической зоне. Входной тоннельный разрез был сформирован шириной 1 мм, длиной 4 мм, с углом вреза 30°.

До операции на всех глазах была проведена пахиметрия в 5 точках (в центре и в 4 точках, расположенных в 5-миллиметровой оптической зоне) с помощью ультразвукового пахиметра Nidek US-1800 (Япония). Во всех глазах толщина роговицы в центре составляла в среднем 347±5 мкм (от 342 до 356 мкм), в 5-миллиметровой оптической зоне — 368±7 мкм (от 359 до 375 мкм). Таким образом, по толщине роговицы группы были сопоставимы между собой, разница в толщине роговицы в центре и в 5-миллиметровой оптической зоне между группами составила не более 4,2%.

Через 1 мес после операций был произведен забой кроликов методом воздушной эмболии легочной артерии с последующей энуклеацией глазных яблок.

Для исследования биомеханических свойств роговиц кроликов были выкроены корнеосклеральные полоски размером 11×20 мм (рис. 2)

Рис. 2. Схема выкраивания корнеосклерального материала для проведения испытания. а — роговица; б — участки склеры, используемые для фиксации исследуемого образца в лапках разрывной машины.

и закреплены между лапками универсальной испытательной машины ИР 5082−5 (рис. 3)

Рис. 3. Универсальная испытательная машина ИР 5082−5.

у лимба на расстоянии 11 мм друг от друга так, чтобы между краями лапок располагалась только исследуемая роговица (рис. 4).

Рис. 4. Процесс разрыва роговичного образца.

При проведении эксперимента натяжение роговиц кроликов повышали линейно со скоростью 50 мм/мин до увеличения относительной деформации на 7%, по достижении которой было отмечено различие в ходе деформационных кривых в зависимости от приложенного напряжения для их удлинения. Полученные результаты фиксировали программным управлением испытательной машины численно и графически. Были получены графики, отражающие способность роговиц кроликов к растяжению (в мм) в зависимости от увеличивающейся силы нагрузки (в Н) и зависимости напряжения (в МПа), приложенного к испытываемому образцу, от его относительной деформации (в %). У всех роговиц был рассчитан модуль Юнга по формуле Е = (F·l)/(Δl·S), где Е — модуль Юнга, МПа; F — усилие на прямолинейном участке образца, Н; l — начальная расчетная длина образца, мм; Δl — приращение деформации на прямолинейном участке образца, мм; S — начальная площадь поперечного сечения образца, мм². Относительная деформация вычислялась программным управлением испытательной машины и рассчитывалась как отношение (Δl/l)·100%.

Статистическую обработку результатов исследования проводили на персональном компьютере с использованием статистической программы Statistica 6.1 (программный продукт «StatSoft», США). Для оценки достоверности различий изучаемых параметров между группами проводили дисперсионный анализ. Различия изучаемых параметров считали достоверными при уровне значимости меньше 0,05.

Результаты и обсуждение

Изучение прочностных характеристик роговицы включало определение ее упругости (модуль Юнга) и зависимости растяжения от приложенного к испытуемому образцу напряжения. При увеличении относительной деформации исследуемых роговиц на 7% потребовалось приложить напряжение к исследуемым роговичным образцам 1-й группы 2,46±0,15 МПа, 2-й группы — 2,13±0,25 МПа, 3-й — 2,0±0,24 МПа, 4-й — 2,53±0,31 МПа, 5-й — 2,58±0,31 МПа, 6-й — 2,61±0,16 МПа (рис. 5).

Рис. 5. График деформационных кривых по группам. Описание групп в тексте.

При проведении дисперсионного анализа было получено статистически значимое различие между средними значениями напряжения в исследуемых группах (p=0,0185). Меньшее напряжение по сравнению с таковыми в группе контроля потребовалось для растяжения образцов роговиц кроликов из 2-й и 3-й групп. Причем для растяжения образцов 2-й группы потребовалось большее напряжение, чем в 3-й, что связано с меньшей площадью интрастромальной диссекции при формировании ИТ по сравнению с И.К. Напряжение у образцов 4-й группы после имплантации ИРС в ИТ было больше по сравнению с аналогичным показателем в группе контроля. При растяжении роговицы с имплантированными ИРС происходило сопротивление роговичной ткани растяжению и укорочению в поперечном размере в связи с поддержанием ее формы за счет создания дополнительного каркаса. Растяжение и истончение роговичных образцов наблюдались снаружи от имплантированных ИРС. Наибольшее напряжение потребовалось для растяжения образцов из 5-й и 6-й групп, где за счет цельной конструкции имплантируемого интрастромального кольца и большей его площади по сравнению с ИРС потребовалось большее напряжение для растяжения исследуемых роговиц. Растяжение и истончение роговичных образцов происходили аналогично образцам 4-й группы. Более глубокое расположение кольца в заднем отделе стромы в образцах 6-й группы по сравнению с таковым в 5-й группе отразилось в необходимости большего напряжения, прилагаемого к испытываемому образцу, для его растяжения. Во всех группах был определен модуль Юнга исследуемых роговиц, демонстрирующий их способность изменять форму и размеры под действием приложенной к ним нагрузки, значения которого подтвердило распределение напряжения в группах исследования (рис. 6).

Рис. 6. Распределение модуля Юнга в группах исследования (p<0,05).

В 1-й группе модуль Юнга составил 0,078±0,011 МПа, во 2-й — 0,057±0,012 МПа, в 3-й — 0,054±0,013 МПа, в 4-й — 0,089±0,022 МПа, в 5-й — 0,095±0,016 МПа, в 6-й — 0,114±0,028 МПа. При проведении дисперсионного анализа было получено статистически значимое различие между средними значениями модуля Юнга в исследуемых группах (p=0,0133).

Выводы

Проведенное нами сравнительное экспериментальное исследование влияния на биомеханические свойства роговицы формирования интрастромальных кармана и тоннеля с применением фемтосекундного лазера без и с имплантацией интрастромальных имплантатов показало:

1. Большее снижение биомеханической стабильности роговицы после формирования интрастромального кармана по сравнению с интрастромальным тоннелем, что подтверждалось меньшими значением модуля Юнга и напряжением, приложенным к исследуемым роговицам для их растяжения в 3-й группе по сравнению со 2-й.

2. Повышение прочностных характеристик роговицы после имплантации интрастромальных имплантатов, более выраженное после имплантации кольца в интрастромальный карман по сравнению с имплантацией интрароговичных сегментов в интрастромальный тоннель.

3. Усиление биомеханических свойств роговицы с увеличением глубины имплантации интрастромального кольца.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования: Н.А.П., М.С.

Сбор и обработка материала: М.С., М.Щ., В.З.

Статистическая обработка: М.С., М.Щ.

Написание текста: Н.А.П, М.С.

Редактирование: Н.П.П., Н.А.П.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сведения об авторах

Синицын Максим Владимирович — врач-офтальмолог

e-mail: mntksinicin@mail.ru