Новые подходы к исследованию хрусталика на основе комбинированного ультразвукового метода 14. 01. 07 глазные болезни

Вид материала

Автореферат

Содержание Официальные оппоненты Ученый секретарь Научная новизна и практическая значимость работы Основные положения, выносимые на защиту Публикации и апробация работы. Объем и структура диссертации. Содержание работы Ультразвуковую биомикроскопию (УБМ) Механографические исследования Алгоритм комбинированного ультразвукового исследования Оценка возрастных особенностей акустической плотности хрусталика и биометрических взаимоотношений хрусталика и некоторых структу

Подобный материал:

• Изучение эффективности комбинированного метода лечения макулярного отека при сосудистых, 325.64kb.
• Бимануальная и коаксиальная факоэмульсификация в лечении больных с сочетанной патологией, 593.1kb.
• Клинико-патогенетическое обоснование комбинированного лазерно-медикаментозного лечения, 270.48kb.
• Книга посвящена кризису и перспективам развития современной клиники внутренних болезней., 750.61kb.
• Усовершенствование метода терапии угревой болезни на основе коррекции дисфункциональных, 338.75kb.
• Современное состояние теории адсорбции, 241.79kb.
• Флуоресцентные методы исследования опухолей век и конъюнктивы на основе эндогенных, 279.67kb.
• Научные подходы к исследованию проблемы лидерства в психологии, 53.43kb.
• Новые подходы к респираторной терапии острой церебральной недостаточности, 219.21kb.
• М. Ю. Подходы к исследованию чувствительности модели экосистемы шельфа к вариациям, 593.73kb.

На правах рукописи


Аветисов Константин Сергеевич


НОВЫЕ ПОДХОДЫ К ИССЛЕДОВАНИЮ ХРУСТАЛИКА

НА ОСНОВЕ КОМБИНИРОВАННОГО

УЛЬТРАЗВУКОВОГО МЕТОДА


14.01.07 - глазные болезни


АВТОРЕФЕРАТ


диссертации на соискание ученой степени

кандидата медицинских наук


Москва – 2011


Диссертационная работа выполнена в Учреждении Российской академии медицинских наук Научно-исследовательском институте глазных болезней РАМН.


Научный руководитель:

кандидат медицинских наук, доцент Маркосян Армида Григорьевна


Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Фролов Михаил Александрович

доктор медицинских наук , профессор Алексеев Игорь Борисович


Ведущая организация: ГОУ ВПО Российский государственный медицинский университет


Защита состоится «23» мая 2011 г. в 14.00 на заседании диссертационного совета Д 001.040.01 при Учреждении Российской академии медицинских наук Научно-исследовательском институте глазных болезней РАМН по адресу: 119021, Москва, ул. Россолимо, д. 11, корп. Б.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИГБ РАМН.


Автореферат разослан «____» _________________ 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор медицинских наук Иванов М.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Работы

Актуальность исследования

Развитие офтальмологии (как и любой другой медицинской дисциплины) невозможно без совершенствования методов диагностики, позволяющих адекватно и полноценно исследовать анатомическое и функциональное состояние как органа зрения в целом, так и отдельных его структур. С этих позиций при исследовании хрусталика в первую очередь необходимо оценить его прозрачность, размеры и биометрические взаимоотношения с близлежащими анатомическими структурами, а при наличии помутнений – их локализацию, интенсивность и плотность различных слоев.

Для оценки прозрачности хрусталика, как правило, применяют метод биомикроскопии, в частности, с помощью оптического среза и диффузного коаксиального освещения (И.А.Макаров, 2003; А.Д. Чупров, 2004). Косвенный метод оценки нарушений прозрачности основан на применении рутинной визометрии (конкретно, на определении максимальной остроты зрения с коррекцией). Более объективные, но при этом достаточно сложные методы количественной оценки прозрачности хрусталика основаны на принципе Шаймпфлюга (О.Хоквин, Г.С.Полунин, 1989; И.А.Макаров 2003). Для характеристики размеров хрусталика, как правило, используют такой показатель, как толщина хрусталика в центральной зоне. Этот параметр определяют с помощью ультразвукового исследования в А-режиме (Ф.Е.Фридман с соавт., 1989). Являясь линейной величиной, толщина хрусталика лишь косвенно отражает его размеры в целом. С позиций факоморфической глаукомы более информативным следует считать определение объема хрусталика, однако апробированных методов определения именно этого показателя пока не существует.

Объективная оценка степени плотности вещества хрусталика при его помутнениях в последнее время приобрела особую значимость в связи с развитием микроинвазивной «катарактальной» хирургии, предполагающей энергетическую эмульсификацию кортикальных и ядерных слоев хрусталика. Для оценки механической плотности вещества хрусталика предложены различные методы: цветовых градаций (L.Cyilack c соавт., 1984; R.Matsuoka с соавт., 1997; L.Burato, 1998 и др.), регистрации оптических срезов хрусталика с последующей денситометрией (O.Hockwin с соавт., 1988; Г.С.Полунин с соавт., 1993; B.Magno с соавт., 1994; И.А.Макаров, 2003), ультразвукового А-сканирования (Н.П.Нарбут с соавт., 1985; Г.Д.Малюта, 1995; А.Д.Чупров, 2004), поляризационной биомикроскопии (В.М.Чередниченко, Н.М.Воронцова, 1987). В силу ряда причин (сложность методик, субъективность исследования, невозможность селективной оценки плотности различных слоев хрусталика) вышеуказанные методы не получили распространения в клинической практике.

В последние годы, в связи с широким применением в различных разделах медицины современных ультразвуковых исследований, в офтальмологии активно изучают и развивают методы В-сканирования и трехмерного ультразвукового сканирования (по другой терминологии - пространственной ультразвуковой визуализации). Анализ данных литературы свидетельствует о том, что потенциал этих методов в плане исследования хрусталика до последнего времени использован не в полной мере.

Целью настоящей работы явилось изучение новых подходов к исследованию хрусталика на основе комбинированного (В-сканирования и пространственной визуализации) ультразвукового метода.

Для достижения поставленной цели решали следующие основные задачи:

1. отработка алгоритма комбинированного ультразвукового исследования хрусталика в различных режимах;
   
2. выбор параметров оценки состояния хрусталика на основе отработанного алгоритма;
   
3. сравнительная оценка биометрических возможностей метода;
   
4. оценка биометрических (линейных и объемных) взаимоотношений хрусталика и других структур глазного яблока;
   
5. анализ возрастных изменений акустической плотности различных слоев хрусталика;
   
6. оценка изменений акустической плотности хрусталика при различных видах катаракт с верификацией полученных данных в ходе операции факоэмульсификации, а также с помощью механографических исследований хрусталиков, удаленных экстракапсулярным методом;
   
7. исследование акустических параметров глазного яблока кролика породы «Шиншилла» - наиболее распространенной экспериментальной модели в офтальмологии;
   
8. разработка практических рекомендаций по применению разработанной методики в клинической практике.
   

Работа носила клинико-экспериментальный характер. Клинический раздел включал исследования, проведенные в группе из 259-и пациентов (355 глаз). В экспериментальном разделе были изучены акустические параметры глазного яблока кролика (6 животных, 12 глаз) и проведены механографические исследования 9-и хрусталиков, удаленных экстракапсулярным методом.

Научная новизна и практическая значимость работы

Впервые на достаточном клиническом материале детально изучены возможности комбинированного ультразвукового метода для оценки различных характеристик хрусталика.

Отработан алгоритм исследования, обеспечивающий возможность определения таких параметров, как толщина и объем хрусталика, глубина и объем передней камеры, ширина угла передней камеры, объем глазного яблока и стекловидного тела, селективная и суммарная акустическая плотность хрусталика.

Детально проанализированы возрастные особенности акустической плотности хрусталика и корреляционная зависимость биометрических показателей хрусталика и ряда структур глазного яблока.

Выявлены универсальность пространственного ультразвукового метода в плане биометрического исследования структур переднего отдела глаза и его преимущества перед другими методами (ультразвуковой биомикроскопией и оптическим методом).

Доказана эффективность метода в качестве дооперационного способа оценки селективной и общей плотности «катарактального» хрусталика. Информативность метода в плане оценки механической плотности подтверждена высокой корреляцией суммарной величины акустической плотности хрусталика и кумулятивной энергией ультразвука (англ. cumulative dissipated energy), затраченной в ходе операции факоэмульсификации, а также результатами механографических исследований хрусталиков, удаленных экстракапсулярным методом.

С практической точки зрения апробированный в работе алгоритм комбинированного ультразвукового исследования хрусталика может быть рекомендован для дооперационного обследования пациентов с осложненными (например, при частичной несостоятельности связочно-капсулярного аппарата хрусталика) катарактами, диагностики и мониторинга факогенных нарушений гидродинамики, оценки условий для имплантации «факичных» ИОЛ с целью коррекции рефракционных нарушений.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Алгоритм комбинированного ультразвукового исследования с целью биометрии и денситометрического анализа акустической плотности объекта на основе тканевых гистограмм.

2. Универсальность пространственного ультразвукового метода в плане проведения биометрических исследований.

3. Возможность использования показателя «акустическая плотность» как критерия механической плотности вещества хрусталика. Информативность данного критерия подтверждена корреляцией акустической плотности хрусталика в целом, его отдельных слоев и кумулятивной энергии ультразвука, затраченной в ходе операции факоэмульсификации, а также результатами механографических исследований хрусталиков, удаленных экстракапсулярным методом.

4. Возрастное усиление акустической плотности хрусталика, а также изменения этого показателя при помутнениях последнего.

5. Отличия акустических показателей глаза кролика от аналогичных параметров глаза человека (меньшие величины переднезадней оси и объема глазного яблока, существенно большие толщина и объем хрусталика, а также ширина угла и объем передней камеры).

Публикации и апробация работы.

По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, из них 5 – в изданиях, входящих в перечень ВАК и рекомендованных для публикации материалов диссертаций. Получено положительное решение о выдаче патента на полезную модель. Результаты работы доложены и обсуждены на конференции молодых исследователей НИИ ГБ РАМН (Москва, апрель 2008 г), международном симпозиуме «Белые ночи» (Санкт-Петербург, июнь 2009 г), IX съезде офтальмологов России ( Москва, июнь 2010 г), на заседании проблемной комиссии НИИГБ РАМН 11.04.2011 г.

Объем и структура диссертации.

Диссертация содержит 128 страниц и состоит из введения, 9 глав, заключения, выводов, списка литературы (включающего 69 отечественных и 73 иностранных источников), приложения. Диссертация иллюстрирована 16 таблицами и 33 рисунками.


СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Характеристика материала и методов исследования

Клинический раздел включал результаты обследований 259 пациентов (355 глаз). Возраст пациентов составил от 18 до 89 лет (в среднем 53,4 +/- 8,9 лет). В исследовании принимали участие 132 мужчины и 127 женщин (51 и 49 % соответственно).

Для отработки алгоритма пространственного ультразвукового метода, выявления корреляционной зависимости биометрических параметров хрусталика, величины переднезадней оси, глубины передней камеры и оценки возрастных особенностей акустической плотности хрусталика исследования были проведены в группе из 124 пациентов различного возраста без признаков изменений хрусталика и различной величиной переднезадней оси (всего 189 глаз).

После отработки алгоритма метода для оценки его воспроизводимости были проведены исследования в группе из 5-и пациентов (10 глаз). В ходе этого исследования пациенты по отработанному алгоритму были обследованы 3-мя специалистами, после чего была проанализирована разница идентичных параметров, полученных каждым из них.

В группе из 20 пациентов (40 глаз) были проведены сравнительные исследования биометрических возможностей различных методов (пространственного ультразвукового метода, ультразвуковой биомикроскопии, метода формирования оптических срезов).

В следующую группу вошли 115 пациентов (126 глаз) с катарактами различной интенсивности и локализации, которым проводили дооперационную оценку акустической плотности хрусталика с помощью ультразвукового метода. В ходе исследования определяли акустическую плотность различных слоев хрусталика, а также показатель, характеризующий суммарную акустическую плотность. 106-и пациентам (117 глаз) этой группы для хирургического лечения катаракты применяли ультразвуковую факоэмульсификацию (ФЭ) с имплантаций интраокулярной линзы (ИОЛ), а 9-и пациентам (9 глаз) – традиционную экстракапсулярную экстракцию (ЭЭК) с имплантацией ИОЛ. Все операции были выполнены двумя хирургами по идентичным методикам.

Для оценки достоверности дооперационных показателей акустической плотности хрусталика и возможности суждения по этому показателю о механической плотности хрусталика использовали два критерия. В ходе операции ФЭ фиксировали величину т.н. «кумулятивной» энергии ультразвука (англ. Cumulative Dissipated Energy – CDE). Возможность регистрации этого показателя заложена в операционной системе для ФЭ Infiniti Vision System (Alcon Labs). Величина этого параметра при прочих равных условиях (техника операции, квалификация хирурга) зависит от реальной механической плотности вещества хрусталика. Хрусталики, удаленные экстракапсулярным методом, подвергали механографическим испытаниям, в ходе которых оценивали вязкоэластические свойства хрусталика.

Наконец, в заключительном экспериментальном разделе работы с помощью комбинированного ультразвукового исследования были изучены акустические параметры 12-и глаз 6-и кроликов породы «Шиншилла».

Комплекс традиционных методик включал визометрию, рефракто- и офтальмометрию, биомикроскопию, тонометрию, офтальмоскопию, гониоскопию, периметрию.

При биомикроскопии хрусталика использовали два основных приема: оптический срез и трансиллюминационное освещение. Для характеристики плотности оценивали цвет хрусталика (система углубленной цветовой градации: The Japanese Cooperative Cataract Epidemiology Study Group system – CCESG) от бледно желтого до темно-коричневого (промежуточные градации – желтый, желто-коричневый, коричневый, красно-коричневый).

В комплекс специальных методов исследования были включены комбинированное ультразвуковое исследование глазного яблока, ультразвуковая биомикроскопия, метод формирования оптических срезов.

При комбинированном ультразвуковом исследовании изучение структуры глазного яблока осуществляли при помощи ультразвукового цифрового сканирования в В- и 3D режимах с учетом необходимых требований безопасности.

Ультразвуковую биомикроскопию (УБМ) проводили с применением ультразвукового биомикроскопа OTI Scan1000 (Канада). Частота УЗ-излучения составляла 35/50 мГц, глубина сканирования 5×5/15×5мм, точность измерений 60/40мкм.

Для исследования структур переднего отдела глаза с помощью метода формирования оптических срезов использовали устройство Oculus Pentacam.

Механографические исследования проводили на испытательном стенде собственной конструкции.

При обработке полученного материала были максимально использованы современные методы накопления и оценки данных. Для ввода, хранения и сортировки информации о пациентах разработано приложение на основе системы управления базами данных MS Access 2007, обеспечивающее возможность архивирования и доступа к архивным данным пациентов, обследованных в соответствии с задачами настоящей работы. Статистический анализ и оценка достоверности получаемых результатов проведены с помощью программ Microsoft Exсel 2010 и Statistica 8.0. Взаимосвязи между показателями оценивали по коэффициенту корреляции Пирсона (R). Его значение находится в пределах от 1 до -1, что соответствует наличию положительной или отрицательной связи между исследуемыми переменными; значение коэффициента, равное нулю, указывает на отсутствие таковой. При анализе учитывали коэффициенты корреляций, величина которых выявляла наиболее существенные связи. Критерием «достаточно сильных» корреляций принято считать значение коэффициента более 0,7, «средних или умеренных» – в пределах 0,4 – 0,7, «слабых» – менее 0,4.

В классических руководствах по проведению научных медицинских исследований «чувствительность» характеризуют долей позитивных результатов изучаемого теста в группе (популяции) больных пациентов, а «специфичность» - негативных результатов теста в группе здоровых пациентов. При этом обязательным условием для оценки чувствительности и специфичности теста является наличие т.н. золотого стандарта (или эталонного метода) диагностики – наиболее точного диагностического метода, с помощью которого можно установить наличие или отсутствие изучаемого признака. Анализ данных литературы свидетельствует о том, что на сегодняшний день объективных методов оценки состояния хрусталика (размеров, формы, структуры, топографических взаимоотношений с близлежащими структурами), которые можно позиционировать как эталонные (возможно за исключением биометрии с помощью А-метода) не существует. Исходя из этого, при проведении настоящего исследования было решено использовать анализ корреляционной зависимости результатов, полученных различными методами.

Алгоритм комбинированного ультразвукового исследования

Ультразвуковое исследование осуществляли в положении пациента лежа на спине при помощи ультразвукового цифрового сканирования в В- и 3D режимах на общеклинической ультразвуковой диагностической системе VOLUSON EB Expert (Kretz). Сканирование проводили через закрытые веки, для исследований применяли линейный и объемный датчики, глубина сканирования составляла около 70 мм.

Объектами исследования служили глазное яблоко, оболочки глаза, хрусталик, стекловидное тело, ретробульбарное пространство, зрительный нерв. Для стандартизации исследования объемное сканирование осуществляли только после получения четкого ультразвукового среза глазного яблока, проходящего через срединные участки структур.

На первом этапе использовали линейный датчик с частотой 10-16 МГц и ультразвуковое сканирование глазного яблока последовательно проводили в аксиальной и сагиттальной плоскостях в двухмерном В-режиме серой шкалы. Изображение в В-режиме серой шкалы включало срезы роговицы, передней камеры, радужки, передней и задней капсулы хрусталика и стекловидного тела. Обязательным критерием корректности проведения исследования было совмещение среза этих структур с ультразвуковым сечением диска зрительного нерва и продольным срезом его ретробульбарной части на протяжении 10-15 мм. Высокое качество эхограмм позволяло проводить основные биометрические измерения.

На втором этапе в В-режиме серой шкалы проводили денситометрический анализ структур глаза. Денситометрические характеристики структур глаза анализировали с учетом сравнения показателей полученных гистограмм. Данная функция позволяла как графически, так и количественно отобразить распределение различных оттенков серого в выделенной области «интереса». В ходе исследования проводили денситометрический анализ капсул, ядерных, передних и задних кортикальных слоев хрусталика с определением т.н. ультразвуковой или акустической плотности на основе двухмерных (2D) тканевых гистограмм.

На третьем этапе исследование проводили с помощью объемного датчика 5-12 МГц. Датчик ориентировали так же, как и при двухмерном сканировании. Для получения качественного объемного изображения, как правило, учитывали три основных фактора: направление и размеры поля наблюдения, а также качество визуализации объекта. Иначе говоря, обязательным условием трехмерного (3D) ультразвукового сканирования являлось стабильное положение датчика при исследовании, получение качественного двухмерного изображения исследуемой структуры, настройка параметров серой шкалы и правильный выбор направления сканирования. Таким образом, при объемном сканировании получали ультразвуковой срез хрусталика в трех ортогональных плоскостях – аксиальной, сагиттальной и фронтальной. Измерение объема осуществляли с шагом от 5 до 30 градусов путем виртуальной ротации в вертикальной и горизонтальной плоскостях. После завершения формирования трех виртуальных объемных реконструкций исследуемого объекта проводили расчет среднего значения. В тех случаях, когда удавалось визуализировать ядро хрусталика, проводили аналогичные измерения и пространственный анализ ядра хрусталика. После построения виртуальной модели хрусталика в 3D-режиме и определения его объема аналогично анализировали показатели гистограммы в общем объеме хрусталика и в его отдельно выделенном ядре.

На заключительном этапе на основе полученного ультразвукового среза выделенной и анализируемой области формировали объемное изображение глазного яблока и его структур. Во всех случаях анализировали объемные изображения глазного яблока, передней камеры, хрусталика и стекловидного тела. Формирование объемного виртуального изображения глазного яблока, передней камеры и стекловидного тела осуществляли путем пространственной ротации с шагом в 5 – 30 градусов. При этом полученное в двухмерном режиме четкое изображение с максимальной площадью и уточненными границами использовали как основу для дальнейшего пространственного анализа.

Таким образом, разработанную методику комбинированного ультразвукового исследования следует расценивать как стандартный алгоритм, состоящий из нескольких этапов последовательного применения различных ультразвуковых режимов (В- и 3D-режимов серой шкалы). В плане исследования хрусталика методика позволяет получать данные о линейных и объемных размерах хрусталика и его ядра, а также селективно оценивать акустическую плотность хрусталика.

Для оценки воспроизводимости описанного алгоритма трем независимым специалистам было предложено обследовать одного пациента по разработанному алгоритму. За условный «эталонный» показатель были приняты данные, полученные разработчиками алгоритма. Средние величины отклонений опытных измерений от эталонного в зависимости от исследуемого параметра в процентном отношении варьировали от 0,6 до 7,8 %. Указанные отклонения можно считать несущественными и находящимися в пределах ошибки метода.

Сравнительное изучение биометрических возможностей пространственного ультразвукового исследования

Исследования проведены в группе из 20 пациентов (40 глаз) с начальной катарактой (без каких-либо признаков изменений других структур переднего отдела глаза). Сравнительные биометрические исследования предполагали измерение глубины и объема передней камеры, толщины и объема хрусталика (в мм и мм куб. соответственно), а также ширины угла передней камеры (в градусах).

Для измерения указанных выше параметров последовательно применяли три метода: пространственное ультразвуковое исследование, формирование оптических срезов (принцип Шаймпфлюга) и ультразвуковую биомикроскопию.

Поскольку информативного метода биометрии указанных выше параметров, который можно было позиционировать как эталонный, не существует, полученные результаты сравнивали только между собой с помощью метода корреляционного анализа.

Отмечена высокая корреляционная связь между показателями толщины хрусталика в центральной зоне при проведении пространственного ультразвукового исследования и ультразвуковой биомикроскопии (R=0,95). В то же время аналогичный показатель, измеренный оптическим методом, слабо коррелировал с данными ультразвукового исследования и ультразвуковой биомикроскопии (коэффициенты корреляции 0,28 и 0,39 соответственно). Вероятно это связано с тем, что при применении принципа Шаймпфлюга точный расчет толщины хрусталика в центральной зоне мог быть осуществлен только в случае достижения четких оптических срезов не только передней, но, главное, задней поверхности хрусталика. В последнем случае возможность получения оптического среза в значительной степени могла быть лимитирована как размерами зрачка, так и начальными помутнениями в задних слоях хрусталика, что в свою очередь приводило к ложному уменьшению показателя, характеризующего толщину хрусталика.

Применение пространственного ультразвукового исследования и оптического метода обеспечивало возможность вычисления объема передней камеры (в среднем этот показатель составил 164 и 165 мм куб. соответственно). При этом данные, полученные с помощью указанных методов, высоко коррелировали между собой (R=0,96).

Наконец, объемные характеристики хрусталика удалось получить лишь при применении пространственного ультразвукового исследования. Объем хрусталика в среднем составил 260 мм куб.

Таким образом, наибольший объем информации был получен при применении ультразвуковых методов исследования. При этом некоторый субъективизм исследования, обусловленный необходимостью анализа эхограмм, исходя из полученных в работе результатов, незначительно повлиял на расчет линейных и объемных биометрических показателей.

Оценка возрастных особенностей акустической плотности хрусталика и биометрических взаимоотношений хрусталика и некоторых структур глазного яблока

В данном разделе исследования были проведены в группе из 124-х пациентов различного возраста без признаков изменений хрусталика (всего 189 глаз).

Возрастная градация предполагала условное выделение 6-и диапазонов: до 20 лет, 21 – 30 лет, 31 – 40 лет, 41 – 60 лет, 61 – 75, старше 75 лет (соответственно 21, 78, 23, 58, 12, 24 и 22 глаза). При этом средний возраст пациентов в указанных диапазонах составил 19,7; 25,4; 33,4; 55,9; 68,5 и 81,3 лет соответственно. Основным критерием отбора в группы пациентов старше 40 лет являлась острота зрения в пределах 0,8 – 1,0 (при отсутствии ранних признаков катаракты по данным биомикроскопического исследования).

Кроме этого, по размерам переднезадней оси глаза были условно разделены на короткие, нормальные и длинные (до 22,5; 22,5 – 24,0 и более 24,0 мм соответственно). Общее количество «коротких» глаз составило 36, «нормальных» – 86, «длинных» – 67, а средняя величина переднезадней оси в этих группах – 21,85 +/- 0,44; 23,38 +/- 0,41 и 25,43 +/- 1.27 соответственно.

Анализ полученных данных позволяет сделать следующие основные выводы.

1. Возрастные изменения хрусталика проявляются ожидаемым усилением акустической плотности как хрусталика в целом, так и его отдельных слоев. Среднее усиление 2D акустической плотности передней и задней капсулы, передних и задних кортикальных слоев, а также ядра у пациентов старше 40 лет составило 60,7; 70,1; 24,9; 27,1 и 13,7 у.е. соответственно, а 3D ядра – 6,8 у.е.

2. «Акустическая визуализация» кортикальных слоев и ядра хрусталика возможна лишь у пациентов старше 40 лет, что, вероятно, обусловлено начальными проявлениями факосклероза.

3. Выявлена прямая корреляции показателей 3D акустической плотности хрусталика и ядра и 2D акустической плотности его различных слоев (наиболее значимая для кортикальных слоев и ядра – коэффициенты корреляции в пределах 0,60-0,77).

При анализе показателей, характеризующих корреляционные взаимоотношения линейных и объемных параметров хрусталика, глазного яблока и передней камеры, выявлено, что объем хрусталика практически не зависит от величины переднезадней оси, в то время как глубина, объем и ширина угла передней камеры закономерно нарастают при увеличении длины глаза. Толщина хрусталика в «коротких» глазах превышает аналогичный показатель в «нормальных» и «длинных» глазах на 0,51 и 0,54 мм соответственно, что, учитывая практически совпадающие показатели объема, может быть объяснено особенностями конфигурации хрусталика

Независимо от размеров переднезадней оси имеет место высокая корреляция толщины и объема хрусталика. В «нормальных» и «длинных» глазах выявлена высокая корреляция (коэффициенты в пределах 0,63 – 0,76) глубины передней камеры, ширины ее угла и объема передней камеры. В «коротких» же глазах (особенно «опасных» с точки зрения потенциальных нарушений гидродинамики) имеет место меньшая корреляция объема и глубины передней камеры и, особенно, объема и ширины угла передней камеры (коэффициенты 0,60 и 0,37 соответственно).

Предоперационная оценка акустической плотности «катарактальных» хрусталиков

Исследования были проведены в группе из 115-и пациентов (44 мужчины и 71 женщина, всего 126 глаз) с катарактами различной интенсивности и локализации. Средний возраст пациентов составил 69,1+/- 10,3 лет, при этом большую часть клинического материала (85,3%) составили пациенты старше 60 лет. По характеру помутнений чаще (80,2%) имели место так называемые смешанные (или полиморфные) катаракты, при которых помутнения отмечали в различных слоях хрусталика, а по степени зрелости – незрелые (60,3%).

Главная задача этого раздела могла быть сформулирована следующим образом: «Возможно ли использования показателей акустической плотности в качестве критерия механической плотности хрусталика?». Известно, что механическую плотность вещества определяют как массу данного вещества в единице объема. Этот показателя для «небиологических» материалов определяют экспериментально. Акустическая же плотность – это характеристика вещества, зависящая от количества участков конкретной структуры с разными скоростями прохождения звуковых волн.

При оценке плотности согласно системе углубленной цветовой градации большинство (88,8%) «катарактальных» хрусталиков имели желтый или близкий к нему по оттенкам (бледно-желтый, желто-коричневый) цвет (2 – 3 степень плотности ядра по классификации Buratto). В процессе дооперационного ультразвукового комбинированного исследования оценивали селективные и суммарные показатели акустической плотности хрусталика. К первым из них отнесли 2D-плотность передней и задней капсул, передних и задних кортикальных слоев, 2D- и 3D-плотность ядра, а ко вторым – 3D-плотность хрусталика.

В 117-и случаях была выполнена ультразвуковая ФЭ с имплантацией ИОЛ, а в 9-и – ЭЭК с имплантацией ИОЛ.

При «смешанных» катарактах происходит усиление 2D акустической плотности передних кортикальных, ядерных и задних кортикальных слоев и 3D акустической плотности ядра и хрусталика в среднем на 26,5; 17,4; 26,4; 14,0 и 14,6 у.е. соответственно по сравнению с аналогичными показателями условно прозрачных хрусталиков. Информативность полученных данных подтверждена корреляцией акустической плотности хрусталика в целом, его отдельных слоев и кумулятивной энергией ультразвука, затраченной в ходе операции ФЭ (коэффициенты корреляции в пределах 0,42 – 0,52). При детальном анализе возможных существенных расхождений акустической и механической плотности хрусталика выявлено, что основной причиной таких расхождений являются так называемые бурые катаракты. Возможно, что существенное расхождение показателей акустической и механической плотности таких катаракт связано со значительным увеличением размеров ядра и гомогенизацией (т.е. отсутствием слоистости) последнего. Следует учесть, что с клинической точки зрения в предоперационной оценке механической плотности бурых катаракт нет необходимости – есть мнение, что из-за «твердости» такая катаракта является относительным противопоказанием к микроинвазивной хирургии.

На основании полученных данных разработана рабочая классификация оценки механической плотности катаракт по данным акустической плотности. При «мягкой» катаракте 2D и 3D акустическая плотность не превышают 33 и 15 у.е. соответственно, при «умеренно плотной» эти параметры могут находиться в диапазоне 34 – 42 и 16 – 21 у.е., а при «плотной» – превышают 42 и 21 у.е. соответственно.

Для проведения механографических исследований изолированных хрусталиков, удаленных экстракапсулярным методом, был разработан испытательный стенд, который позволяет в эксперименте проводить количественную оценку вязкопластических и хрупких свойств биологических тканей. В ходе эксперимента для каждого из 9-и образцов были получены кривые разрушающего усилия, характеризующие вязкопластические свойства вещества хрусталика. Выявлена существенная зависимость акустической плотности хрусталика и его вязкопластических свойств (коэффициент корреляции 0,74).

Результаты экспериментальных исследований, в частности, высокая корреляция показателей акустической плотности и вязкопластических свойств вещества изолированных хрусталиков, подтверждают возможность использования показателя акустической плотности хрусталика как критерия дооперационной оценки его механической плотности.

Исследование акустических параметров глазного яблока кролика

Исследования проведены на 6-и взрослых кроликах (12 глаз) породы «Шиншилла». Выявлено, что показатели 2D и 3D акустической плотности хрусталика кролика существенно не отличаются от аналогичных параметров хрусталика человека. Несмотря на меньшие размеры переднезадней оси и объема глазного яблока (в среднем на 6,57 мм и 2880 мм куб. соответственно) толщина и объем хрусталика кролика существенно (в среднем на 1,3 мм и 275 мм куб. соответственно) превышают аналогичные показатели хрусталика человека. Указанные отличия существенно влияют на такой условный показатель как соотношение объема хрусталика к объему глазного яблока, который для глаза кролика значительно (в 5 раз) выше, чем для глаза человека (0,20 и 0,04 соответственно). При сопоставимых величинах глубины передней камеры глаза кролика и человека (в среднем 2,89 и 2,44 мм) такие показатели как ширина угла и объем передней камеры у кролика значитель(в среднем на 16,96 градусов и 86,7 мм куб.соответственно) больше, чем у человека. Указанные отличия вероятнее всего могут быть объяснены особенностями формы роговицы кролика, в частности, меньшим радиусом кривизны на ее периферии.


ВЫВОДЫ

1. Впервые на достаточном клиническом материале (259 пациентов, 355 глаз) детально изучены возможности применения комбинированного ультразвукового метода для оценки различных характеристик хрусталика. Исследования были проведены в следующих основных направлениях:

а). сравнительная оценка биометрических возможностей метода – 20 пациентов (40 глаз) с начальной катарактой,

б). анализ биометрических взаимоотношений хрусталика и других структур глазного яблока, изучение возрастных особенностей акустической плотности хрусталика – 124 пациента (189 глаз) с различной величиной переднезадней оси без признаков изменений хрусталика,

в). предоперационная оценка изменений акустической плотности различных слоев хрусталика – 115 пациентов (126 глаз) с помутнениями хрусталика различной интенсивности.

Кроме этого изучены акустические параметры глазного яблока кролика породы «Шиншилла» (6 животных, 12 глаз) – наиболее распространенной экспериментальной модели в офтальмологии.

2. Разработанный алгоритм комбинированного ультразвукового исследования предполагает последовательное применение линейного (10-16 МГц) и объемного (5-12 МГц) датчиков с целью биометрии и денситометрического анализа акустической плотности объекта на основе двухмерных тканевых гистограмм.

3. Биометрические исследования структур переднего отдела глаза выявили универсальность пространственного ультразвукового метода, обеспечивающего возможность измерения глубины и объема передней камеры, толщины и объема хрусталика, ширины угла передней камеры (при начальных изменениях хрусталика эти показатели в среднем составили 2,61 +/- 0,66 мм, 164 +/- 51 куб. мм, 4,66 +/- 0,51 мм, 260 +/- 40 куб. мм, 30,9 +/- 10,2 град. соответственно).

4. При проведении сравнительных биометрических исследований выявлена высокая корреляция (коэффициенты в пределах 0,93-0,97):

а). измерений глубины и ширины угла передней камеры, выполненных с помощью пространственного ультразвукового исследования, ультразвуковой биомикроскопии и оптического метода;

б). данных толщины хрусталика в центральной зоне при проведении пространственного ультразвукового исследования и ультразвуковой биомикроскопии:

в). показателей объема передней камеры, полученных с помощью пространственного ультразвукового исследования и оптического метода.

5. Возрастные изменения проявляются ожидаемым усилением акустической плотности как хрусталика в целом, так и его отдельных слоев: среднее усиление 2D акустической плотности передней и задней капсулы, передних и задних кортикальных слоев, а также ядра у пациентов старше 40 лет составило 60,7; 70,1; 24,9; 27,1 и 13,7 у.е. соответственно, а 3D акустической плотности ядра – 6,8 у.е.

6. Объем условно прозрачного хрусталика практически не зависит от величины переднезадней оси и колеблется в пределах 230-240 мм куб, в то время как глубина, объем и ширина угла передней камеры закономерно нарастают при увеличении длины глаза.

7. При дооперационном исследовании «смешанных» катаракт выявлено усиление 2D акустической плотности передних кортикальных, ядерных и задних кортикальных слоев и 3D акустической плотности ядра и хрусталика на 26,5; 17,4; 26,4; 14,0 и 14,6 у.е. соответственно по сравнению с аналогичными показателями условно прозрачных хрусталиков. Возможность использования этих показателей для оценки механической плотности хрусталика подтверждена корреляцией акустической плотности хрусталика в целом, его отдельных слоев и кумулятивной энергией ультразвука (англ. cumulative dissipated energy), затраченной в ходе операции факоэмульсификации (коэффициенты корреляции в пределах 0,42 – 0,52).

8. Испытательный стенд оригинальной конструкции обеспечивает возможность механографического исследования биологических структур и тканей. Гидравлическая система устройства обеспечивает поступательное движение плунжера со скоростью в диапазоне 0,06 – 30 мм/мин, а система оценки усилия на образец 5 раз в секунду получать данные с разрешением 0,02 гс, что позволяет детально анализировать вязкопластические свойства изучаемого объекта.

9. Результаты механографических исследований хрусталиков, удаленных экстракапсулярным методом, свидетельствуют о высокой корреляции дооперационных показателей акустической плотности и вязкопластических свойств хрусталика, измеренных соответственно в условных единицах и гс/см квадр. (коэффициент корреляции 0,74).

10. Основные отличия акустических показателей глаза кролика от аналогичных параметров глаза человека заключаются в меньших величинах переднезадней оси и объема глазного яблока (в среднем на 6,57 мм и 2880 мм куб. соответственно), существенно больших толщине и объеме хрусталика (в среднем на 1,3 мм и 275 мм куб. соответственно), а также ширине угла и объеме передней камеры (в среднем на 16,96 градусов и 86,7 мм куб. соответственно).

11. С практической точки зрения апробированный алгоритм комбинированного ультразвукового исследования может быть рекомендован для дооперационного обследования пациентов с осложненными (например, при частичной несостоятельности связочно-капсулярного аппарата хрусталика) катарактами, диагностики и мониторинга факогенных нарушений гидродинамики, оценки условий для имплантации «факичных» ИОЛ с целью коррекции рефракционных нарушений.

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1. Аветисов К.С. Первый опыт применения пространственного ультразвукового сканирования для оценки состояния хрусталика // Материалы конференции молодых исследователей «Клиническая и экспериментальная офтальмология». – Москва. – 2008. – С. 9-12.
   
2. Аветисов К.С. Методы исследования хрусталика // Вестник офтальмологии. – 2010. – № 2. – С. 37-42.
   
3. Харлап С.И., Аветисов К.С., Маркосян А.Г., Вашкулатова Э.А. Основы формирования ультразвукового диагностического изображения тканей глаза // Вестник офтальмологии. – 2010. – № 4. – С. 38-43.
   
4. Аветисов К.С., Маркосян А.Г., Амбарцумян А.Р., Бубнова И.А. Биометрия структур переднего отдела глаза: сравнительные исследования // Вестник офтальмологии. – 2010. – № 6. – С. 21-26.
   
5. Амбарцумян А.Р., Аветисов К.С., Маркосян А.Г. Современные ультразвуковые методы исследования хрусталика // Тезисы докладов IX съезда офтальмологов России. – Москва. – 2010. – С. 500.
   
6. Насникова И.Ю., Харлап С.И., Анджелова Д.В., Аветисов К.С., Щеголева Т.А.. Эскаренко О.В. Основы акустического анализа глаза и особенности формирования ультразвукового диагностического изображения // Кремлевская медицина. – 2010. – № 4. – С. 32-39.
   
7. Аветисов К.С., Новиков И.А., Сипливый В.И., Маркосян А.Г. Испытательный стенд для исследования вязкопластических свойств биологических тканей // Вестник офтальмологии. – 2011. – № 2 . – С. 56 -58.
   
8. Аветисов К.С. Новые подходы к исследованию хрусталика на основе комбинированных ультразвуковых методов //Сборник научных трудов Х Всероссийской школы офтальмологов. – Москва. – 2011. – С.154-157.
   
9. Аветисов К.С., Новиков И.А., Кузнецов А.В., Сипливый В.И. Испытательный стенд для изучения вязкопластических свойств биологических тканей // Положительное решение о выдаче патента на полезную модель по заявке № 2011100743/28(000937) от 13.01.2011.