Метод сравнительной оценки ультразвуковых и гидродинамических показателей в процессе факоэмульсификации

Авторы:
  • С. В. Шухаев
    Санкт-Петербургский филиал ФГБУ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова» Минздрава России, ул. Ярослава Гашека, 21, Санкт-Петербург, 192283, Российская Федерация
  • О. М. Ельцина
    Учреждение здравоохранения «10-я городская клиническая больница», ул. Уборевича, 73, Минск, 220050, Республика Беларусь
  • Л. И. Балашевич
    Санкт-Петербургский филиал ФГБУ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова» Минздрава России, ул. Ярослава Гашека, 21, Санкт-Петербург, 192283, Российская Федерация
Журнал: Вестник офтальмологии. 2018;134(6): 33-40
Просмотрено: 1159 Скачано: 87

Золотым стандартом современной хирургии катаракты является факоэмульсификация, предложенная Чарльзом Кельманом в 1967 г. [1, 2]. Современные факоэмульсификаторы обладают широчайшими возможностями по подбору параметров ультразвука и созданию индивидуальных программ в зависимости от поставленной задачи.

Чтобы сравнить настройки факомашины, расходные материалы или различные приборы между собой, во всех современных научных работах используется проспективное рандомизированное исследование. Формируется выборка пациентов (глаз), которые сходны по основным анатомо-физиологическим характеристикам переднего и заднего отрезка глаза [3—12], после чего одним хирургом, с использованием одной техники операции при прочих равных условиях, кроме анализируемого параметра, выполняется операция. Результаты логично оцениваются по выходным данным прибора: время ультразвука, средняя мощность ультразвука, время эффективного ультразвука, объем аспирированной жидкости, время аспирации и т. д.

Описанный подход имеет несколько серьезных недостатков. Невозможно подобрать два абсолютно одинаковых по своим анатомо-физиологическим характеристикам глаза. Такие характеристики, как толщина и форма роговицы, глубина передней камеры, ширина зрачка, состояние связочного аппарата хрусталика, свойства капсулы хрусталика и пр., имеют большую вариабельность [13]. Отдельно необходимо оценить плотность ядра хрусталика, так как этот параметр имеет принципиальное значение в оценке ультразвуковых (УЗ) и гидродинамических данных. В настоящий момент не существует объективного способа оценки плотности хрусталика. Существующие классификации представлены либо в описательной форме, либо на основе стандартной фотографии [13]. Шемпфлюг-камера [14], которая дает информацию об оптической плотности вещества хрусталика, но не сообщает нам ничего о его механической твердости, также не приближает нас к реальной оценке этого параметра.

Принципиальное значение имеет соответствие хирургических условий в момент удаления вещества хрусталика. Последние очень сильно зависят от подготовительных этапов: основной доступ, капсулорексис, способ фрагментации ядра. Ни один хирург не может выполнить роговичный разрез одинаковой конфигурации, длины, ширины, формы и расположения у двух разных пациентов. То же касается и капсулорексиса [15]. Таким образом, у всех пациентов условия, в которых выполняется аспирация хрусталика, будут отличаться.

Существуют методы объективного in vitro сравнения УЗ и гидродинамических параметров [16], но это исключительно лабораторные исследования и они далеки от реальной клинической картины.

Преимуществами торсионного ультразвука, которые позволили ему в настоящее время выйти на лидирующие позиции, являются минимальный эффект отталкивания фрагментов хрусталика и минимальный риск ожога тоннельного разреза [7, 12, 16—18]. «Сбривающие» движения рабочей части иглы факоэмульсификатора почти не отталкивают фрагменты, и их амплитуда на срезе в 4 раза больше амплитуды движения иглы в зоне разреза [19].

В то же время продольный ультразвук, в основе работы которого лежит эффект отбойного молотка, более эффективен за счет того, что измельчает фрагменты до предельно возможных к аспирации, не тратя энергию на «избыточное» измельчение хрусталикового вещества, в отличие от «shearing» — эффекта торсионного ультразвука.

В случае окклюзии просвета развальцованной изогнутой иглы при работе торсионным ультразвуком для восстановления проходимости просвета необходим импульс продольного ультразвука, который либо оттолкнет обтурировавший просвет фрагмент, либо разрушит его на более мелкие, пригодные к аспирации фрагменты. Такая окклюзия не может быть разрешена осцилляторными движениями торсионного ультразвука, следовательно, необходима его рациональная комбинация с продольным ультразвуком.

Этот принцип положен в основу работы технологии Ozil IP [4, 5], когда в момент окклюзии, при нарастании вакуума в системе, автоматически, без участия хирурга подается импульс продольного ультразвука, разрешающий окклюзию, т. е. в этом варианте участие продольного ультразвука минимально, используется только для решения проблемы окклюзии иглы и неподконтрольно хирургу.

Другие варианты рациональной комбинации торсионного и продольного ультразвука позволяет создавать интерфейс custom pulse факоэмульсификатора Infinity (Infinity Vision Sistem. Alcon inc.) или различные режимы прерывного (pulse, burst) ультразвука факоэмульсификатора Сenturion (Centurion vision system Alcon inc.). Чередование торcионного и продольного ультразвука представляется заманчивым, поскольку не только решает проблему окклюзии фрагментами вещества хрусталика иглы при работе торcионным ультразвуком, но и позволяет использовать мощностные преимущества продольного ультразвука. Обе эти комбинации кажутся рациональными. Однако количественное их сравнение является сложной методологической задачей.

Цель работы — предложить метод корректного сравнения УЗ и гидродинамических параметров при факоэмульсификации катаракты.

С помощью предложенного метода сравнить параметры торсионного ультразвука с функцией IP и индивидуализированной комбинации (custom puls) продольного и торсионного ультразвука при аспирации катаракт различной степени плотности в одинаковых условиях.

Материал и методы

При завершении операции любой современный факоэмульсификатор выдает статиcтическую информацию в виде ряда данных об основных УЗ и гидродинамических параметрах (рис. 1).

Рис. 1. Основные принципы построения выходных данных современных факомашин.

На основании представленных показателей можно делать выводы о безопасности и эффективности хирургии. Однако объективная оценка таких параметров у разных пациентов сильно ограничена из-за невозможности найти два абсолютно идентичных глаза. Быть может, есть возможность сравнить эти показатели на одном глазу? Для этого нужно только разделить ядро на две или более одинаковые части. Аспирируя их по очереди и используя различные настройки факомашины, появляется возможность объективного сравнения указанных параметров и выявления более эффективных и безопасных настроек. Но ни одна из существующих мануальных техник дробления ядра не гарантирует получение абсолютно идентичных по объему фрагментов, но разделить ядро хрусталика на абсолютно одинаковые фрагменты возможно с помощью фемтолазера.

Фемтосекундный лазер используется в хирургии катаракты с 2009 г. Выявлены определенные преимущества этой технологии [20—26], но использование фемтосекундного лазера не ограничивается только тремя катарактальными этапами, возможны и другие варианты его использования.

Предлагаемый метод мы назвали «Фемтосравнение», подразумевая под этим идею того, что выполнить подобное сравнение возможно, только используя фемтосекундный лазер, а без него оно невозможно. Мы не вкладывали здесь смысл, что данный метод позволяет сравнивать различные лазерные установки или какой-то иной смысл.

Суть метода «фемтосравнения» заключается в следующем: фемтосекундный лазер формирует условия для дальнейшего удаления ядра хрусталика, причем эти условия будут максимально приближены к одинаковым у всех пациентов, т. е. разрез будет всегда находиться в одном и том же месте, будет иметь одинаковый профиль, форму, ширину, длину; капсулорексис будет центрирован и всегда одинакового диаметра, а ядро разделено на 2 и более абсолютно одинаковых фрагмента. Таким образом, аспирация каждого из полученных фрагментов будет выполняться в практически идентичных условиях, разница будет лишь в плотности ядра хрусталика у разных пациентов. Однако, поскольку каждый пациент будет попадать во все группы сравнения, средняя плотность ядра хрусталика и все прочие его характеристики будут одинаковыми во всех группах.

Настройки факомашины. Первый тестируемый тип настроек (торсионный ультразвук с IP — рис. 2)

Рис. 2. Настройки торсионного ультразвука с технологией IP.
представляет собой стандартную настройку факоэмульсификатора Infinity/Centurion. Рабочим является торcионный ультразвук, импульс продольного ультразвука подается автоматически при нарастании вакуума в системе (рис. 3)
Рис. 3. Настройки IP.
и служит только для разрешения окклюзии наконечника фрагментом хрусталика в месте его сужения или изгиба.

Второй тестируемый тип настроек (custom combi) задается хирургом в интерфейсе custom pulse (infinity). В этом режиме задаются параметры цикла ультразвука, который состоит из импульса торсионного ультразвука и импульса продольного ультразвука. В нашей работе, как показано на рис. 4, мощность

Рис. 4. Настройки комбинированного ультразвука.
торсионного ультразвука в зависимости от положения педали в третьей позиции составляет от 50 до 100%, а продолжительность импульса — 60 мс. Поскольку у торсионного ультразвука эффект отталкивания не так выражен, через короткий промежуток в 5 мс следует импульс продольного ультразвука с фиксированной мощностью 60% и продолжительностью (в зависимости от положения педали в третьей позиции) от 5 до 25 мс. После продольного ультразвука для достижения плотной фиксации фрагмента на срезе иглы делается промежуток в 40 мс, и цикл повторяется. Рабочими в таком цикле являются и торсионный, и продольный ультразвук. Продолжительность импульсов и промежутков между ними, а также мощность торсионного или продольного ультразвука может варьировать в зависимости от плотности хрусталика (см. рис. 4).

Гидродинамические настройки факоэмульсификатора были одинаковы при обоих типах ультразвука. После аспирации каждой половины ядра фиксировались следующие параметры:

— общая рассеянная энергия ультразвука (CDE), которая рассчитывается по формуле: (Phaco Time ´ Average Phaco Power) + (Torsional Time ∙ 0,4 ∙ Average Torsional Amplitude);

— время аспирации — время работы во второй и третьей позициях педали (в с) минус время окклюзии;

— количество аспирированной жидкости — объем жидкости (в мл), прошедший через систему за указанное время.

Характеристика общей группы. Исследование выполнено путем наблюдения 58 пациентов (58 глаз), из них 20 мужчин, 38 женщин. Средний возраст составил 73±5,6 года.

В работу не включали пациентов со слабостью цинновых связок или подвывихом хрусталика, патологией роговицы (рубцы, помутнения, дистрофические изменения), мелкой передней камерой (менее 2,5 мм), травмами глаз в анамнезе, интраоперационными осложнениями (разрыв задней капсулы, выпадение стекловидного тела и пр.).

На дооперационном этапе всем пациентам выполняли стандартные исследования, принятые при подготовке к хирургии катаракты. Плотность ядра хрусталика оценивалась независимым исследователем по классификации LOCS III [25]. Перед операцией все пациенты подписывали информированное согласие на хирургическое вмешательство.

Работа была одобрена локальным этическим комитетом и выполнена согласно нормам Хельсинской декларации.

Техника операции. Лазерную часть вмешательства выполняли с помощью фемтосекундного лазера Victus. На лазерном этапе всем пациентам проводили переднюю капсулотомию, фрагментацию ядра и основной роговичный разрез. Настройки лазера представлены в табл. 1.

Таблица 1. Настройки фемтосекундного лазера для выполнения капсулотомии и факофрагментации

После лазерного этапа пациентов переводили в другую операционную, где через 10—20 мин выполняли хирургический этап вмешательства. Для облегчения разделения ядра предварительно, согласно циркулярному лазерному резу, с использованием торсионного ультразвука был сформирован кратер в центре ядра хрусталика. Затем ядро было разделено чоппером и шпателем на 4 фрагмента соответственно радиальным лазерным резам. Одну половину удаляли с использованием торсионного ультразвука с IP, а другую — с использованием комбинированного ультразвука. В 50% случаев первая половина ядра была удалена торсионным ультразвуком с IP, а вторая — комбинированным ультразвуком. В 50% случаев — наоборот. Таким образом, мы нивелировали возможное преимущество в скорости удаления второй половины ядра, связанное с освобождением пространства в капсульном мешке хрусталика.

Для статистической обработки данных в среде «R» был реализован скрипт ‘mean_comp.R’, который производит непараметрическое сравнение двух выборок по парному критерию Уилкоксона (signed-rank test). Входные данные нормализуются, после чего применяется указанный тест. Нулевая гипотеза P{X<Y} = 0,5 против альтернативы P{X<Y} ≠ 0,5. Получение p-value меньше чем 0,05 свидетельствует о значимом различии в выборках. В дополнение скрипт вычисляет среднее и стандартное отклонение для каждой выборки.

Результаты

Как видно из табл. 2, в

Таблица 2. Ультразвуковые и гидродинамические параметры в общей группе (n=58)
общей группе СDE, время аспирации и количество аспирированной жидкости были сравнимы и достоверных отличий между настройками не получено.

Общая выборка была разделена на три группы в зависимости от исходной плотности ядра хрусталика. В группу мягких катаракт (25 глаз) вошли глаза NC 1—3 по классификации LOCS III, в группу средней плотности (13 глаз) — глаза NC 4—5 и в группу плотных катаракт (20 глаз) — глаза NC 6 и более.

В группе мягких катаракт большее CDE получено при работе комбинированным ультразвуком. Время аспирации и количество аспирированной жидкости не имеют достоверных отличий (табл. 3).

Таблица 3. Ультразвуковые и гидродинамические параметры в группе с мягкими ядрами (n=25)

В группе с ядрами средней плотности, как и в общей группе, не выявлено достоверных различий по всем трем показателям (табл. 4).

Таблица 4. Ультразвуковые и гидродинамические параметры в группе с ядрами средней плотности (n=13)

В группе твердых катаракт (n=20) CDE существенно ниже и время аспирации значительно меньше при использовании комбинированного ультразвука (табл. 5).

Таблица 5. Ультразвуковые и гидродинамические параметры в группе с плотными ядрами (n=20)

Обсуждение

В общей группе мы не получили статистически достоверных различий между тестируемыми методами по CDE, времени аспирации и количеству аспирированной жидкости.

При удалении мягких катаракт торсионным ультразвуком с технологией IP общая энергия ультразвука ниже, чем при работе комбинированным ультразвуком. При этом время аспирации и количество аспирированной жидкости не имели существенных различий. Таким образом, торсионный ультразвук удаляет мягкие катаракты так же быстро, как и комбинированный, но тратит при этом меньше энергии. Следовательно, использование одного торсионного ультразвука [11] или в комбинации с IP при мягких катарактах предпочтительнее.

В то же время при удалении плотных катаракт мы видим иную ситуацию — лучшие результаты демонстрирует комбинированный ультразвук, который удаляет плотные катаракты быстрее и с меньшими энергозатратами. Возможно, это связано с тем, что механизм «отбойного молотка» дробит вещество хрусталика на предельно крупные фрагменты, подходящие для аспирирования через просвет иглы, не тратя энергию и время на избыточное измельчение, свойственное механизму «сбривания» торсионного ультразвука, а сочетание в одном цикле с торсионным уменьшает эффект отталкивания, свойственный механизму «отбойного молотка». Таким образом, для хирургии плотных катаракт наиболее рациональным является комбинированный ультразвук.

В многочисленных исследованиях показано преимущество торсионного ультразвука по сравнению с продольным с точки зрения экономии энергии [3, 7, 8, 10, 12]. Технология IP была следующим шагом, который должен был решить проблему внутренней окклюзии, т. е. проблему закупорки просвета иглы фрагментом хрусталика в области ее сужения или изгиба. Множество работ показало пользу этой технологии [4, 5, 16]. Однако при аспирации плотных катаракт очень часто возникают ситуации, когда постоянно повторяющиеся короткие импульсы аксиального ультразвука длительно не приводят к прорыву окклюзии. Большое количество ультразвука и отсутствие аспирации ведет к известным негативным последствиям [18]. Также не контролируемый хирургом импульс продольного ультразвука, приводящий к прорыву окклюзии на высоте вакуума, является риском возникновения постокклюзионной волны и связанных с ней осложнений.

Следующим последовательным шагом было предложение УЗ-иглы с постоянным внутренним и наружным диаметром — mini tip [6, 9]. Логично предположить, что такая игла, с одной стороны, позволит избавиться от внутренней окклюзии, а с другой — позволит использовать только торсионный ультразвук при любой плотности катаракты. Однако скорость работы mini tip при работе с исключительно торсионным ультразвуком оказалась значительно ниже, чем при использовании торсионного ультразвука с IP [27]. Следовательно, можно предположить, что для ускорения аспирации, снижения риска постокклюзионной волны и возможности безопасной, комфортной работы на низких гидродинамических настройках необходима разумная комбинация продольного и торсионного ультразвука. Режим custom pulse дает возможность создать такие настройки.

С точки зрения хирурга, идеальным является вариант настроек факоэмульсификатора, когда в третьей позиции педали идет плавная, быстрая аспирация фрагментов с минимальным использованием УЗ-энергии, минимальным «прокачиванием» BSS через переднюю камеру т. е. с минимальными (иначе говоря, безопасными) гидродинамическими и УЗ-настройками, при которых за счет правильного распределения ультразвука не возникает полной окклюзии, т. е. вакуум не успевает достичь максимума, а фрагмент вещества хрусталика постоянно фиксирован у среза УЗ-иглы.

По результатам данного исследования, оптимальные условия для удаления мягких катаракт дает торсионный ультразвук с IP, а плотные ядра лучше уходят при комбинации торсионного и продольного ультразвука.

Выводы

1. Предлагаемый методологический подход, при котором тестируемые методы выполняются на одинаковых половинах одного хрусталика, позволяет проводить количественные исследования в идеальных группах сравнения.

2. Полученные данные свидетельствуют о преимуществах торсионного ультразвука с IP на мягких ядрах и предпочтительности использования комбинированного ультразвука в случае высокой плотности ядра хрусталика.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования: С.Ш., Л.Б.

Сбор и обработка материала: С.Ш.

Статистическая обработка: С.Ш.

Написание текста: С.Ш., О.Е.

Редактирование: С.Ш., О.Е., Л.Б.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сведения об авторах

Ельцина Ольга Михайловна — врач-офтальмолог отделения лазерной микрохирургии

e-mail: olga.dolgoshey@gmail.com

Список литературы:

  1. Малюгин Б.Э., Головин А.В., Узунян Д.Г., Исаев М.А. Особенности техники и результаты микроинвазивной факоэмульсификации с использованием оригинальной модели внутрикапсульного кольца у пациентов с обширными дефектами связочного аппарата хрусталика. Офтальмохирургия. 2011;3:22-26.
  2. Kelman CD. Phaco-emulsification and aspiration. A new technique of cataract removal. A preliminary report. Am J Ophthalmol. 1967;64(1):23-35.
  3. Bozkurt E, Bayraktar S, Yazgan S, Cakir M, Cekic O, Erdogan H, Yilmaz OF. Comparison of conventional and torsional mode (OZil) phacoemulsification: randomized prospective clinical study. Eur J Ophthalmol. 2009;19(6):984-989.
  4. Helvacioglu F, Tunc Z, Yeter C, Oguzhan H, Sencan S. Ozil IP torsional mode versus combined torsional/longitudinal microcoaxial phacoemulsification. Eur J Ophthalmol. 2012;22(6):936-942. https://doi.org/10.5301/ejo.5000136
  5. Helvacioglu F, Yeter C, Sencan S, Tunc Z, Uyar OM. Comparison of Two Different Ultrasound Methods of Phacoemulsification. Am J Ophthalmol. 2014;9394(14)218-219. https://doi.org/10.1016/j.ajo.2014.04.015
  6. Johansson C. Evaluation of Flared Versus Nonflared Tip Design for Torsional Phacoemulsification. Paper 1536947. ASCRS annual meeting 2013, San Francisco.
  7. Kránitz K, Takacs A, Miháltz K, Kovács I, Knorz MC, Nagy ZZ. Femtosecond laser capsulotomy and manual continuous curvilinear capsulorhexis parameters and their effects on intraocular lens centration. J Refract Surg. 2011;27(8):558-563.
  8. Liu Y, Zeng M, Liu X, Luo L, Yuan Z, Xia Y, Zeng Y. Torsional mode versus conventional ultrasound mode phacoemulsification: randomized comparative clinical study. J Cataract Refract Surg. 2007;33(2):287-292.
  9. Tognetto D, Cecchini P, Leon P, Di Nicola M, Ravalico G. Stroke dynamics and frequency of 3 phacoemulsification machines. J Cataract Refract Surg. 2012;38(2):333-342.
  10. Wang Y, Xia Y, Zeng M, Liu X, Luo L, Chen B, Liu Y, Liu Y. Torsional ultrasound efficiency under different vacuum levels in different degrees of nuclear cataract. J Cataract Refract Surg. 2009;35(11):1941-1945.
  11. Zemba M, Cucu B, Furedi G, Enache V, Papadatu C, Ghigea B. Intelligent phacoalays necessary. Oftalmologia. 2011;55(1):68-73.
  12. Zeng M, Liu X, Liu Y, Xia Y, Luo L, Yuan Z, Zeng Y, Liu Y. Torsional ultrasound modality for hard nucleus phacoemulsification cataract extraction. Br J Ophthalmol. 2008;92(8):1092-1096.
  13. Chylack LTJr, Wolfe JK, Singer DM, Leske MC, Bullimore MA, Bailey IL, Friend J, McCarthy D, Wu SY. The Lens Opacities Classification System III. The Longitudinal Study of Cataract Study Group. Arch Ophthalmol. 1993;111(6):831-836.
  14. Nixon DR. Preoperative cataract grading by Scheimpflug imaging and effect on operative fluidics and phacoemulsification energy. J Cataract Refract Surg. 2010;36(2):242-246.
  15. Kim DH, Wee WR, Lee JH, Kim MK. The comparison between torsional and conventional mode phacoemulsification in moderate and hard cataracts. Korean J Ophthalmol. 2010;24(6):336-340.
  16. De Mill DL, Zaugg BE, Pettey JH, Jensen JD, Jardine GJ, Wong G, Olson RJ. Objective comparison of 4 nonlongitudinal ultrasound modalities regarding efficiency and chatter. J Cataract Refract Surg. 2012;38(6):1065-1071.
  17. Han YK, Miller KM. Heat production: Longitudinal versus torsional phacoemulsification. J Cataract Refract Surg. 2009;35(10):1799-1805.
  18. Shukhaev SV. Mini Tip 45 Degrees Versus Mini-Flared Tip 45 Degrees. Film # F101. ASCRS annual meeting 2013, San Francisco.
  19. Tjia KF. Comparison of 800 µm Nonflared, 800 µm Flared, and 900 µm Tapered Tip for Microcoaxial Torsional Phacoemulsification. Paper 1536947. ASCRS annual meeting 2013, San Francisco.
  20. Анисимова С.Ю., Анисимов С.И., Трубилин В.Н., Новак И.В. Факоэмульсификация катаракты с фемтолазерным сопровождением. Первый отечественный опыт. Катарактальная и рефракционная хирургия. 2012;12(3):7-10.
  21. Анисимова С.Ю., Анисимов С.И., Трубилин В.Н., Трубилин А.В. Фемтолазерное сопровождение хирургии катаракты: методическое пособие. М. 2013.
  22. Анисимова Н.С., Малюгин Б.Э., Соболев Н.П. Фемтолазерное сопровождение в хирургии набухающей катаракты. Современные технологии в офтальмологии. 2016;5:11-14.
  23. Бикбов М.М., Бурханов Ю.К., Усубов Э.Л. Энергетические показатели ультразвука при проведении фемтолазер-ассистированной хирургии катаракты. Современные технологии в офтальмологии. 2014;3:20.
  24. Бойко Э.В., Коскин С.А., Пожарицкий М.Д. Сравнительная медико-техническая характеристика современных фемтосекундных лазер- ных систем. Вестник военно-медицинской академии. 2010;30:220-222.
  25. Першин К.Б., Пашинова Н.Ф., Цыганков А.Ю., Гурмизов Е.П., Зубенко О.Ю. Фемтолазерная аркуатная кератотомия и экстракция катаракты у пациентов среднего и пожилого возраста с роговичным астигматизмом. Катарактальная и рефракционная хирургия. 2017;2:25-30.
  26. Соболев Н.П., Анисимова Н.С., Громова Е.Г. Фемтолазерное сопровождение факоэмульсификации с имплантацией искусственной радужки у больных с травматической и врожденной аниридией. Современные технологии в офтальмологии. 2016;5:79-81.
  27. Sippel KC, Pineda RJr. Phacoemulsification and thermal wound injury. Semin Ophthalmol. 2002;17(3-4):102-109.