Глаукома является одной из ведущих причин слепоты в мире: в 2020 г. у лиц старше 50 лет глаукома была причиной слепоты в 3,6 млн случаев (2,8—4,4 млн; доверительный интервал [ДИ] 95%) и снижения остроты зрения до 0,33 и ниже в 4,1 млн случаев (ДИ 95% 3,2—5,2 млн) [1]. К 2040-му году общее число больных глаукомой может возрасти до 111,8 млн человек [2]. Единственным модифицируемым фактором развития глаукомной оптической нейропатии является уровень внутриглазного давления (ВГД), который, однако, в клинической практике оценивается путем непрямой тонометрии — оценки деформации роговицы при внешнем механическом воздействии (уплощении, вдавлении и т.д.) с помощью тонометра. Таким образом, в ходе тонометрии следует учитывать погрешность измерения, обусловленную индивидуальными особенностями фиброзной оболочки глаза.
Аппланационная тонометрия по Гольдману является наиболее распространенным в мире методом оценки уровня ВГД. При тонометрии по Гольдману, в ходе которой происходит уплощение роговицы круглым наконечником диаметром 3,06 мм, толщина роговицы предполагается равной 500 мкм [3]; позже при сопоставлении результатов измерения по Гольдману и непосредственного измерения уровня ВГД путем введения манометра в переднюю камеру было выявлено, что наиболее точные показания достигаются при центральной толщине роговицы (ЦТР), равной 520 мкм [4]. Ни одно из этих значений не является распространенным среди популяции, поэтому для уточнения уровня ВГД в клинической практике был предложен ряд поправок, которые, однако, носят линейный характер, хотя фактическое взаимоотношение между ЦТР и уровнем ВГД является нелинейным и комплексным [5].
Широко распространенная в России тонометрия по Маклакову основана на обратном принципе: измеряется площадь аппланации при известной прилагаемой силе — грузиках массой 5 или 10 г. За счет бо́льшей площади аппланации тонометрия по Маклакову менее чувствительна к изменению толщины роговицы, так как меньшая область контакта с упругой оболочкой ассоциируется с большими потерями на изгибные деформации [6]. Однако на сегодняшний день не существует каких-либо поправочных таблиц для тонометрии по Маклакову в зависимости от особенностей роговицы.
Хотя влияние свойств роговицы на результаты тонометрии изучалось непрерывно с момента распространения в практике тонометров Гольдмана и Маклакова, имеющиеся таблицы поправок носят лишь ориентировочный характер и учитывают только ЦТР. Помимо этого не изучено влияние кривизны роговицы на погрешность тонометрии. В настоящее время развитие новых методов тонометрии направлено на создание приборов, учитывающих индивидуальные биомеханические особенности роговицы при расчете уровня ВГД (Ocular Response Analyzer, Corvis ST Tonometer). Хотя эти приборы позволяют более точно измерить значения ВГД, индивидуальные особенности роговицы по-прежнему влияют на результат, а аппланационные методы тонометрии остаются широко распространенными и считаются золотым стандартом.
Цель исследования — изучить влияние кривизны роговицы на результаты тонометрии, а также более точно оценить влияние ЦТР и периферической толщины роговицы (ПТР).
Материал и методы
Обследовано 49 пациентов (49 глаз) с первичной открытоугольной глаукомой, которым была показана антиглаукомная операция вследствие декомпенсации ВГД либо компенсированного ВГД при плохой переносимости медикаментозной терапии. Таким образом, в выборке были больные со степенью декомпенсации ВГД a, b и c по классификации Нестерова—Бунина.
В исследование не включали больных с сопутствующими заболеваниями, которые могли как-либо повлиять на течение глаукомного процесса, антиглаукомной операции или на измерение уровня ВГД. Также критериями исключения считали хронические воспалительные заболевания и предшествующие глазные операции.
Уровень ВГД измеряли с помощью прибора Ocular Response Analyzer (ORA, Reichert, США; бессрочный регистрационный номер ФСЗ 2008/03079 от 27.11.08). Работа прибора основана на принципе двунаправленной аппланации, при котором поверхность роговицы в ходе исследования проходит момент уплощения в ходе прогибания внутрь и возврата к исходному состоянию. Сравнивая уровень ВГД в моменты двух аппланаций и используя внутреннюю базу данных о биомеханических свойствах роговицы здоровых людей, прибор рассчитывает показатели IOPcc, IOPg (intraocular pressure corneal compensated; Goldmann — ВГД роговично-компенсированное и приведенное к измерению по Гольдману), роговичный гистерезис (CH, corneal hysteresis) и фактор резистентности роговицы (CRF, corneal resistance factor).
Для расчетов использовали показатель ΔВГД, рассчитываемый как разницу между IOPcc и IOPg: IOPcc расценивали как ВГД, максимально приближенное к истинному, а IOPg — как условный аналог традиционной аппланационной тонометрии.
Толщину роговицы в различных точках измеряли с помощью Шаймпфлюг-камеры Pentacam (Oculus Inc., США; бессрочный регистрационный номер ФСЗ 2008/00005 от 28.01.08). Принцип работы Шайпфлюг-камеры основан на смещении объектива либо светочувствительной части камеры относительно плоскости фотографируемого объекта, что позволяет получить резкость всех участков изображения. Используемый прибор за несколько секунд делает 25 снимков переднего отрезка глаза в различных меридианах, после чего создает его трехмерную модель, на которой в дальнейшем выполняются необходимые измерения. Оценивали глубину передней камеры, толщину роговицы в центре, а также в четырех точках — сверху, снизу, медиально и латерально — на расстояниях 5, 4, 3, 2 и 1,5 мм от центра. Далее высчитывали средний показатель ПТР для каждого расстояния, а также разницу между средними значениями ПТР в 3 и 1,5 мм от центра.
При оценке толщины роговицы использовали только достоверные данные для ЦТР и ПТР на 4, 3, 2 и 1,5 мм от центра; из исследования исключали пациентов с артефактами исследования, обусловленными иррегулярной поверхностью роговицы и не исчезающими после инстилляций препаратов искусственной слезы. При оценке ПТР в 5 мм от центра допускалось достоверное измерение как минимум в двух точках, при этом данные для других двух точек получали с помощью аппроксимации в программном обеспечении прибора.
Также оценивали кератометрические показатели: переднюю и заднюю кривизну роговицы, а также ее среднюю толщину.
Кераторефрактометрию выполняли с помощью аберрометра OPD Scan ARK-10000 (Nidek, Япония; бессрочный регистрационный номер ФСЗ 2012/12617 от 02.08.12). При исследовании получали данные рефрактометрии (sph, cyl, axis), кривизну передней поверхности роговицы в сильном и слабом меридианах (R2, R1), среднюю кривизну передней поверхности роговицы и значение роговичного астигматизма. Таким образом, данные передней кривизны роговицы получали с помощью как Шаймпфлюг-камеры, так и аберрометра.
Статистическую обработку данных проводили в программном пакете IBM SPSS. Проверку на нормальность распределения выполняли с помощью критерия Шапиро—Уилка. Корреляции рассчитывали с помощью критерия Спирмена. Статистическая значимость принята равной p≤0,05.
Результаты
Большинство полученных данных принадлежат нормальному распределению, кроме CRF, значений кераторефрактометрии и средней толщины роговицы в 4 мм от центра (см. таблицу).
Полученные результаты (медиана, 1-й и 3-й квартили)
| Показатель | Медиана, 1-й и 3-й квартили | |
| ORA | IOPcc | 22,5 [22,6; 30,1] |
| IOPg | 24,5 [19,8; 28,5] | |
| CRF | 10,8 [9,3; 11,8] | |
| CH | 7,9 [6,1; 9,3] | |
| ΔВГД (IOPcc–IOPg) | 1,9 [1,1; 3,5] | |
| Pentacam | Передняя кривизна роговицы: сильный и слабый меридианы, средняя кривизна | 7,61 [7,45; 7,83] 7,74 [7,58; 7,97] 7,67 [7,52; 7,89] |
| Задняя кривизна роговицы: сильный и слабый меридианы, средняя кривизна | 6,29 [6,21; 6,48] 6,56 [6,43; 6,80] 6,43 [6,28; 6,60] | |
| Глубина передней камеры | 2,51 [2,26; 2,70] | |
| ЦТР | 541,0 [517; 565] | |
| ПТР: 1,5 мм | 555,5 [534, 4; 580,8] | |
| 2 мм | 570,3 [548,0; 594,1] | |
| 3 мм | 603,0 [588;1; 629,3] | |
| 4 мм | 645,0 [625,3; 678,5] | |
| 5 мм | 713,3 [684,8; 758,6] | |
| ΔПТР (3–1,5 мм) | 49,75 [41,88; 58,75] | |
| OPD scan | sph | –0,76 [–2,64; 0,46] |
| cyl | –0,75 [–1,23; –0,27] | |
| axis | 88 [68; 116] | |
| Слабый меридиан (R1) | 7,66 [7,46; 7,89] | |
| Сильный меридиан (R2) | 7,51 [7,33; 7,68] | |
| Средняя кривизна роговицы | 7,57 [7,4; 7,78] | |
| Роговичный астигматизм | –0,75 [–1,11; –0,44] |
Показатель ΔВГД коррелирует с биомеханическими параметрами роговицы (r= –0,652 для CRF, r= –0,873 для CH; p<0,001).
Также показатель ΔВГД практически одинаково коррелирует с ЦТР и ПТР на различных удалениях: r= –0,293 для ЦТР, r= –0,297; –0,287; –0,302; –0,303 для средних значений ПТР на 1,5; 2, 3 и 4 мм от центра. Взаимосвязи с ПТР в 5 мм от центра выявлено не было.
Корреляции ΔВГД и кератометрических данных, полученных на Шаймпфлюг-камере в среднем обладают такой же силой, как и корреляции ΔВГД с ПТР, однако их значение положительно. Так, для сильного и слабого меридианов передней поверхности роговицы r=0,328 и r=0,315 соответственно; для сильного и слабого меридианов задней поверхности роговицы и средней задней кривизны роговицы r=0,307; 0,332 и 0,328 соответственно.
Среди показателей, коррелирующих с ΔВГД, проведен шаговый отбор статистически значимых для составления множественной линейной регрессионной модели. Выбрана следующая модель как обладающая наибольшей достоверностью (R2=0,974; сравнение предсказанного моделью ΔВГД с фактическими данными представлено на рисунке):
ΔВГД = (–0,619×CH) + (–0,536×CRF) + (0,003×ПТР1,5 мм) + 10,702.
Сравнение фактической ΔВГД со значениями, предсказанными моделью.
а — ожидаемая и наблюдаемая кумулятивная вероятность; б — стандартизированное предсказанное значение.
Обсуждение
Кривизна роговицы и ее влияние на тонометрию
Передняя поверхность роговицы и ее толщина в центральной области хорошо изучены и описаны, однако ее периферическая толщина и кривизна задней поверхности стали активно изучаться лишь в последние десятилетия. Толчком к этому послужило развитие рефракционной хирургии и появление более точных измерительных приборов: точное описание задней поверхности роговицы позволяет описать аберрации высшего порядка и более точно предсказывать рефракционный исход. Так, развитие кератотопографии позволило создать первую модель редуцированного глаза с четырьмя оптическими поверхностями, включив в нее заднюю поверхность роговицы [7], а появление методов оценки рассеяния, в частности сенсоров волнового фронта Шака–Гартмана, позволяющих разделить сложные оптические аберрации по полиномам Цернике, — модель с учетом градиента рефракционного индекса различных оптических сред и физиологически децентрированного зрачка [8].
В математическом моделировании формы роговицы выделяют три основных способа описания среза усеченного конуса, аппроксимирующего роговицу, — с помощью эллипса, гиперболы и параболы. Для составления модели используются апикальный радиус и его эксцентричность e, описываемая с помощью конической постоянной k: k= –e2+1, при этом используемые меридианы могут варьировать в зависимости от выбранной модели. Коническая постоянная k описывает скорость уплощения поверхности: поверхность гиперболоидна при k<0, параболоидна при k=0, имеет форму вытянутого эллипсоида при 0<k<1 и сплюснутого эллипсоида при k>1 [9]. В ряде кератотопографов также используется показатель Q: Q=k–1, при этом при Q=1 роговица сферична.
Описаны также другие методы моделирования роговицы, которые помимо ее формы позволяют описать ее физические свойства, например метод конечных элементов [10] или радиально-базисные функции [11, 12].
Возможность изучить с высокой точностью кривизну передней и задней поверхностей роговицы привела к появлению работ, посвященных влиянию этих параметров на результаты тонометрии. Ряд авторов подтверждают прямое либо опосредованное влияние кривизны роговицы на результаты тонометрии по Гольдману [13, 14], другие исследователи не находят такой зависимости [15].
Передняя кривизна роговицы оказывает влияние на результаты бесконтактной тонометрии после LASIK [16] и ряд биомеханических показателей роговицы по данным тонометрии Corvis ST [17], не влияет на пневмотонографию [18], в том числе оценивающую глазной кровоток [15], динамическую контурную тонометрию [13], тонометрию Tono-Pen [18, 19] и Icare [18].
В нашем исследовании показатели кривизны роговицы, полученные при кератотопографии, обладали одинаково слабой корреляцией с ΔВГД (r≈0,3).
Популяционные исследования ПТР
Во второй половине XX века были созданы и описаны специальные Шаймпфлюг-камеры для применения в офтальмологии, позволяющие сохранять в фокусе все фотографируемые оптические среды [20, 21], однако до появления компьютеризированной кератотопографии заднюю кривизну роговицы оценивали с помощью кератоскопии и фигур Пуркинье [22, 23]. В эксперименте была показана хорошая повторяемость результатов Шаймпфлюг-камеры Pentacam, что позволило в клинической практике выполнять единственный снимок глаза для всех необходимых измерений [24]. Однако, несмотря на высокую точность как Шаймпфлюг-камеры, так и остальных методов оценки переднего отрезка глаза (щелевое сканирование, ультразвуковая биомикроскопия, оптическая когерентная томография), данные о сопоставимости их результатов на сегодняшний день противоречивы [25–27].
С помощью кератоскопии в работе M.C. Dunne и соавт. (1992) на 80 глазах впервые была описана большая торичность задней поверхности роговицы по сравнению с передней [28]. Позже эти данные подтвердил G. Dubbelman и соавт. (2006) уже с помощью Шаймпфлюг-камеры Pentacam на 114 испытуемых в возрасте от 18 до 65 лет, выявив, что цилиндрический компонент у задней кривизны роговицы в среднем в 2 раза больше, чем у передней (0,33 и 0,16 мм соответственно). Асферичность поверхностей роговицы никак не коррелировала с ее кривизной в области центра, рефракцией и полом исследуемых, однако ПТР с возрастом уменьшалась. С возрастом задняя поверхность роговицы становилась более асферичной в вертикальном меридиане: показатель k вертикального и горизонтального меридианов с каждым годом уменьшался соответственно на 0,0087 и 0,0036, при этом показатель k передней поверхности более равномерно увеличивался, что вкупе приводило к утончению ПТР [29].
U. Fares и соавт. (2012) в исследовании на 40 пациентах выявили значительную корреляцию ЦТР и ПТР на 3 и 7 мм от центра роговицы (r=0,845 и 0,654; p<0,001). Наименьшая толщина роговицы коррелировала с усредненными значениями измерений на 2, 4, 6, 8 и 10 мм от центра роговицы (r=0,654; p<0,001). При этом не было выявлено достоверной разницы между результатами исследований с помощью ультразвуковой пахиметрии и Шаймпфлюг-камеры Pentacam; также авторы предполагают, что ЦТР может служить достоверным предиктором ПТР [27].
В исследовании Shahroud Eye Cohort Study, выполненном в Иране, была выявлена динамика возрастных изменений толщины и кривизны роговицы у взрослых людей без глазных заболеваний на протяжении 5 лет. При наблюдении 3749 случаев максимальная и минимальная кривизна роговицы усилилась на 0,38±1,95 и 0,46±1,97 дптр соответственно. С помощью среднего радиуса сагиттальной кривизны было выявлено, что с возрастом в центральной части (до 5–7 мм от центра) роговица укручается, уплощаясь в более периферических отделах. Асферичность передней поверхности усилилась сильнее, чем задней, – на 0,15±0,14 и 0,09±0,14 дптр соответственно (везде p<0,001). Все исследуемые параметры, кроме асферичности передней поверхности, сильнее изменялись у женщин, чем у мужчин (p<0,001) [30]. В 2509 глазах из предыдущей выборки толщина роговицы уменьшалась на 1,5±11,7 мкм в центре, 2,6±11,7 мкм в самой тонкой точке, а также на 5,3±12,2; 7,7±14,3 и 11,4±18,6 мкм в 2, 3 и 4 мм от центра (везде p<0,001). При этом с возрастом и полом достоверно коррелировали только показатели на 4 мм (p<0,001): меньшее утончение ассоциировалось с большим возрастом и мужским полом [31].
Y. Xiong и соавторы на выборке из 1683 глаз показали, что значение Q для кривизны передней и задней поверхностей роговицы у китайской популяции отличаются от таковой у европеоидов. Средние значения Q для задней поверхности роговицы на 3, 5 и 7 мм от центра составили соответственно –0,26±0,216, –0,26±0,214 и –0,26±0,215. Эти показатели достоверно различались у миопов, гиперметропов и эмметропов; показатель Q для передней поверхности при разной рефракции отличался только в 7 мм от центра [32].
Первой работой, посвященной влиянию миопии на ПТР, является исследование S. Ortiz и соавт. (2014). Была исследована зависимость ПТР (в 3 мм от центра) от ЦТР при различной рефракции: 175 миопических глаз были разделены на группы со сферическим эквивалентом до 6 дптр, 6–12 дптр и свыше 12 дптр. Не было выявлено значимых межгрупповых различий в ЦТР, ПТР и в отношении ПТР к ЦТР; также ни в группах, ни в общей выборке не было обнаружено взаимосвязи между ЦТР и ПЗО. Исследование выявило только единичные слабые зависимости отношения ПТР и ЦТР отдельных сегментов к сфероэквиваленту, на основании чего авторы сделали заключение об отсутствии влияния миопии на ЦТР и ПТР [33].
Влияние ПТР на тонометрию
На сегодняшний день имеется крайне мало публикаций, в которых каким-либо образом сопоставляются ПТР и глаукома. Так, при динамическом наблюдении больных глаукомой I, II и III стадий в течение 3,2–5,5 года более быстрое прогрессирование глаукомы ассоциировалось с меньшей ЦТР, ПТР и парацентральной толщиной роговицы. Больные были разделены на 3 группы по скорости прогрессирования глаукомы, при этом межгрупповая разница в ПТР была более выражена, чем в ЦТР [34]. Похожие результаты были получены при сравнении ЦТР и ПТР в глазах с нормотензивной глаукомой (n=28) и офтальмогипертензией (n=22). В группе нормотензивной глаукомы ЦТР составила 568 мкм, а в группе офтальмогипертензии — 617 мкм. ПТР также достоверно различалась между группами, составив в верхнем, височном, назальном и нижнем квадрантах 629, 593, 612 и 616 мкм при нормотензивной глаукоме и 695, 663, 687 и 660 мкм соответственно – при офтальмогипертензии [35].
Результат исследования уровня ВГД тонометром Tonopen XL на периферии роговицы достоверно выше, чем при измерении в центральной области (20,7±3,7 и 18,9±2,9 мм рт.ст.). Однако в любом случае эти результаты превышают таковые при измерении у этих же пациентов по Гольдману (14,6±3,3 мм рт.ст.) [36].
При математическом моделировании эластотонометрии по Маклакову и импрессионной тонометрии по Шиотцу на роговице после лазерной кераторефракционной хирургии было выявлено, что неоднородный профиль роговицы не оказывает значительного влияния на результат исследования по Маклакову [37], но влияет на результат исследования по Шиотцу [38]. Однако в этих работах использовались крайне упрощенные модели: роговица была представлена слоем нулевой толщины, а упругость склеры определялась только внутренним объемом жидкости. Тем не менее при изучении модели, основанной на методе конечных элементов, тонометрия по Маклакову также была менее подвержена погрешности при измененной структуре роговицы, чем тонометрия по Гольдману [39].
Для оценки влияния параметров роговицы на уровень ВГД в ее различных состояниях мы включили в исследование больных с разной степенью декомпенсации ВГД. Однако эта мера может быть избыточной: так, индуцированное повышение значений ВГД у здоровых добровольцев при положении головой вниз либо при надавливании пальцем на глаз (вызывающим повышение уровня ВГД на 443% — с 12,2 до 62,1 мм рт.ст.) приводит к минимальным кераторефракционным изменениям, не всегда статистически значимым [40, 41]. Следует отметить, что у пациентов, перенесших радиальную кератотомию, индуцированное повышение уровня ВГД приводило к более выраженным изменениям кератометрических показателей. Эти изменения коррелировали с количеством разрезов, но не со сроком после вмешательства [42].
В нашем исследовании показатель ΔВГД практически одинаково зависел от ЦТР, ПТР и значений кривизны роговицы (для всех показателей r≈0,3). В дальнейшем в ходе шагового отбора значимых независимых переменных для регрессионного анализа были отсеяны все показатели толщины роговицы, кроме ПТР на 1,5 мм.
Выявленная нами взаимосвязь ΔВГД с биомеханическими параметрами роговицы частично соответствует результатам исследования Jn. Olyntho и соавторов, где бо́льшие значения денситометрии роговицы ассоциировались с бо́льшими результатами тонометрии (тонометрия по Гольдману больше зависела от денситометрии на крайней периферии, бесконтактная тонометрия — на средней периферии) [43]. Также R. Asaoka и соавторы при сравнении кератометрических показателей и данных тонометрии по Corvis ST приходят к выводу, что биомеханические результаты последнего более значимы для оценки уровня ВГД, чем ЦТР и кривизна роговицы [17]. Непосредственно же кривизна роговицы с CRF и CH не коррелирует [44, 45].
CRF и CH коррелируют с ΔВГД в среднем в 2 раза сильнее, чем ПТР и кривизна роговицы (r= –0,652 и r= –0,873 для CRF и CH; r≈0,3 для остальных показателей) и проходят шаговый отбор для регрессионной модели, рассчитывающей ΔВГД. Таким образом, можно предположить, что погрешность тонометрии определяется не толщиной или кривизной роговицы как таковыми, а ее биомеханическими свойствами. Хотя толщина и кривизна роговицы могут влиять на ее биомеханические параметры, CRF и CH являются более комплексными показателями ее свойств, чем отдельные показатели ее линейных размеров.
Участие авторов:
Концепция и дизайн: А.А., А.В.
Сбор и обработка материала: Е.К., М.К.
Написание текста: А.В., М.А., Е.К.
Редактирование: А.А.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интресов.