Инфракрасная лазерная кератопластика в коррекции гиперметропии, гиперметропического и смешанного астигматизма 14. 01. 07 глазные болезни
| Вид материала | Автореферат |
- Клинико-функциональные результаты коррекции пресбиопии с использованием различных хирургических, 371.89kb.
- Сравнительная оценка функциональных результатов различных методов коррекции миопии, 290.15kb.
- "Будь зрячим без очков!" , 1389.3kb.
- Усовершенствование метода терапии угревой болезни на основе коррекции дисфункциональных, 338.75kb.
- 2 Косоглазие. Виды косоглазия, 570.39kb.
- Л. В. Загребельная Алгоритм выбора метода интраокулярной коррекции афакии с учетом, 85.16kb.
- Факторы риска развития диабетической ретинопатии 14. 00. 08 глазные болезни 14. 00., 444.54kb.
- Клиническое течение глаукомы у больных с миопией и гипертонической болезнью 14. 01., 300.51kb.
- Роль экстраокулярной патологии в патогенезе близорукости у детей и ее комплексное лечение, 325.32kb.
- Прогнозирование и профилактика осложнений lasik при миопии 14. 01. 07 глазные болезни, 311.89kb.
На правах рукописи
МУШКОВА ИРИНА АЛЬФРЕДОВНА
ИНФРАКРАСНАЯ ЛАЗЕРНАЯ КЕРАТОПЛАСТИКА
В КОРРЕКЦИИ ГИПЕРМЕТРОПИИ, ГИПЕРМЕТРОПИЧЕСКОГО И СМЕШАННОГО АСТИГМАТИЗМА
14.01.07 - глазные болезни
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора медицинских наук
Москва, 2011
Работа выполнена в ФГУ «МНТК «Микрохирургия глаза»
им. акад.С.Н. Федорова Росмедтехнологии»
Научный консультант: доктор медицинских наук
Дога Александр Викторович
Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор
Сидоренко Евгений Иванович.
доктор медицинских наук
Кишкина Влентина.Яковлевна
доктор медицинских наук, профессор
Фролов Михаил Александрович
Ведущая организация:. Учреждение Российской академии медицинских наук НИИ глазных болезней РАМН
Защита состоится « 3 октября » 2011 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций (Д.208.014.01) при ФГУ «Межотраслевой научно-технический комплекс «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова Росмедтехнологии» по адресу: 127486 Москва, Бескудниковский бульвар, 59А.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова МЗ Росмедтехнологии»
Автореферат разослан « » июля 2011 г.
Ученый секретарь диссертационного совета д.м.н. Агафонова В.В.
Список использованных в работе сокращений
| АОЗ - антиоксидантная защита АДФ- аденозиндифосфорная кислота АТФ - аденозинтрифосфорная кислота ВГД – внутриглазное давление ВРСП – время разрыва слезной пленки ГГТП - гамма-глутамилтранспептидаза дБ – децибелы дптр. – диоптрия DTK – диодная термокератопластика ИК – инфракрасныйИК Yag-Ho лазер – инфракрасный гольмиевый лазер ИК YAG Er лазер инфракрасный эрбиевый лазер ЛТК – лазерная термокератопластика ЛДГ- лактатдегидрогеназа КЛ – контактные линзы КМ – конфокальная микроскопия КФК - креатинфосфокиназа МГТУ им. Н.Э. Баумана – Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана МДА –малоновый диальдегид МКОЗ – максимально корригируемая острота зрения НКОЗ – низкоконтрастная острота зрения ОАА - объем абсолютной аккомодации | ОЗ – острота зрения ОЗБК – острота зрения без коррекцииОКТ - оптическая когерентная томография ПКЧ – пространственно-контрастная чувствительность ПЭК - плотность эндотелиальных клеток ПЧ - Пространственная частота тестовых изображений С – секторальная ЛТК СРО - свободно-радикальное окисление СЖ – слезная жидкость СП – слезная пленка ССГ – синдром «сухого глаза» СОД - супероксидидмутаза ТАГ - триацилглицериды ФГУ МНТК «МГ» – Федеральное государственное учреждение “Межотраслевой научно-технический комплекс «Микрохирургия глаза» им. академика С.Н. Федорова Росмедтехнологии” ФРК – фоторефрактивная кератэктомия ФСК – функциональный слезный комплекс ЦС ЛТК циркулярно-секторальная ЛТК |
Общая характеристика работы
Актуальность проблемы.
Гиперметропия составляет среди всех аметропий 41-64% (Аветисов С.Э.,1993; Сергиенко Н.М., 1991). Кроме снижения зрения вдаль и вблизи, у пациентов возникают астенопические жалобы при работе на близком расстоянии, от 25 до 95% гиперметропов страдают амблиопией, расстройством бинокулярного зрения и косоглазием (Ивашина А.И. с соавт., 1995).
Очковая и контактная коррекция часто не обеспечивают полноценный функциональный результат и профессиональную реабилитацию пациентов с гиперметропией (Федоров С.Н. с соавт., 1984,1992,1994; Barraquer J.I., 1980), по этому методы лазерной коррекции этой аномалии рефракции в последнее время получили широкое распространение.
Появление лазерного кератомилеза (ЛАЗИК), сущность которого заключается в эксимерлазерном испарении только стромальной части роговицы, значительно расширило возможности коррекции аметропий. Но ЛАЗИК - дорогостоящий метод, не лишен осложнений, связанных, прежде всего, с воздействием излучения на центральную оптическую зону и возможностью помутнения роговицы, повышением внутриглазного давления и др. (Балашевич Л.И., 2002, 2009; Шелудченко В.М., 2003; Alio J.I., 2000; Rosman M., 2008 и др.). Поэтому всегда была привлекательна возможность усиления оптики роговицы путем воздействия только на ее периферическую часть (Федоров С.Н. с соавт., 1987; Семенов А.Д. с соавт., 1991, 1999; Гацу А.Ф., 1983, 1996; Куликова И.Л., 2006, 2009).
Инфракрасная лазерная коррекция гиперметропии – лазерная термокератопластика, основана на способности коллагеновых волокон роговицы к сокращению в результате теплового воздействия. Основанием для этого является то, что водосодержащие ткани глаза имеют резко выраженные максимумы поглощения именно в среднем инфракрасном диапазоне (Чечин П.П., 1997; Эскина Э.Н., 1999; Attia W., et al., 2000). В результате меняется форма роговицы - увеличивается радиус кривизны на периферии, уменьшается в центре, усиливая ее оптическую силу (Волков В.В. с соавт., 1985, 1991; Семенов А.Д. с соавт., 1986; Паштаев Н.П. с соавт., 2002; Куликова И.Л. с соавт., 2004, 2006, 2009; NanoY.D., Muzzin S., 1998; Eggink C.A. et al., 2000; Hycl J. et al., 2003; Ooi EH. et al., 2008.
Излучение в инфракрасном спектральном диапазоне является перспективным для рефракционной хирургии и может стать наиболее универсальной альтернативой эксимерным лазерам. В настоящее время известно несколько инфракрасных лазеров как с ламповой накачкой, так и диодных с длиной волны 10,6 мкм, 1,54 мкм, 1,86 мкм, 2,06 мкм, 2,08 мкм, 2,12 мкм и других, имеющих клиническое применение. Но отсутствие стандартизованных технологий, отработанных режимов воздействия, глубокого изучения действия излучения на ткани глаза ограничивает широкое внедрение лазерной термокератопластики в рефракционную лазерную хирургию.
ЦЕЛЬЮ настоящей работы является создание системы коррекции гиперметропии, гиперметропического и смешанного астигматизма на основе лазерной термокератопластики.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
- Разработать медико-технические требования для создания новой инфракрасной лазерной установки для кератокоагуляции при коррекции гиперметропии, гиперметропического и смешанного астигматизма на основе изучения физических аспектов, термодинамических расчетов и математического моделирования процессов взаимодействия инфракрасного излучения с роговичной тканью.
- Рассчитать рефракционный эффект кератокоагулята, обосновать факторы, его определяющие и разработать программу расчетов рефракционных операций, связанных с энергетическим воздействием на роговицу инфракрасной лазерной системы «ОКО-1».
- На основе экспериментальных исследований изучить условия протекания денатурации коллагена и динамики репаративного процесса в роговице при воздействии инфракрасного лазерного излучения, оценить безопасность выбранных режимов лазерной термокератопластики при воздействии офтальмологической лазерной системы «ОКО-1».
4. Разработать медицинскую технологию лазерной термокератопластики коррекции гиперметропии, гиперметропического и смешанного астигматизма на базе данной установки.
5. Изучить клинические, in vivo морфологические и метаболические особенности регенерации роговицы в динамике послеоперационного периода.
6. Оценить клинико-функциональные результаты коррекции гиперметропии, гиперметропического и смешанного астигматизма с использованием офтальмологической лазерной системы «ОКО-1».
7. Разработать методику лазерной термокератопластики для коррекции пресбиопии и изучить функционально-эргономические показатели у пациентов с гиперметропией и пресбиопией после операции.
8. Провести сравнение клинико-функциональных результатов и качества оптики после операций лазерной термокератопластики и ЛАЗИК на однотипных группах пациентов.
Научная новизна исследования
1. Впервые разработаны медико-технические требования к новой инфракрасной лазерной установке для коррекции гиперметропии, гиперметропического и смешанного астигматизма, которые реализованы в отечественной лазерной офтальмологической установке «ОКО-1».
2. Экспериментальными исследованиями доказано, что установка «ОКО-1» позволяет получить интрастромальный кератокоагулят без повреждения эндотелия, исключает деструктивное воздействие лазерного излучения за пределами зоны воздействия.
3. Математическая модель тепловых процессов в роговице при лазерной термокератопластике позволяет определять оптимальные параметры энергетического воздействия;
4. Математическая модель деформации роговицы и программа расчета рефракционного эффекта при коррекции гиперметропии и астигматизма на установке «ОКО-1» позволяет достигнуть точности коррекции ± 1,0 дптр. от планируемой в 71,2 % случаев при сферической гиперметропии, 69,7 % - при гиперметропическом и 95,9 % - при смешанном астигматизме.
5. Создана эффективная и безопасная медицинская технология лазерной термокератопластики при коррекции гиперметропии до 3,0 дптр., пресбиопии, гиперметропического и смашанного астигматизма до 3,5 дптр. на базе установки «ОКО-1».
Практическая значимость работы
1. На основе изучения физических аспектов, термодинамических расчетов и математического моделирования процессов взаимодействия инфракрасного излучения с роговичной тканью, разработаны медико-технические требования к новой инфракрасной лазерной установке для кератокоагуляции и реализованы при создании отечественной лазерной офтальмологической установки «ОКО-1», которая является серийно выпускаемым офтальмологическим прибором.
2. Разработан, апробирован и внедрен в клиническую практику метод лазерной термокератопластики на базе установки «ОКО-1», позволяющий добиться высоких и стабильных результатов при коррекции гиперметропии до 3,0 дптр, пресбиопии, гиперметропического и смашанного астигматизма до 3,5 дптр и обеспечивающий медицинскую реабилитацию пациентов;
3. Разработанная математическая модель тепловых процессов в роговице позволяет моделировать процессы кератокоагуляции при разработке новых лазеров инфракрасного диапазона.
4. Разработанная методика лазерной термокератопластики для коррекции пресбиопии в сочетании с гиперметропией, основанная на формировании рефракции цели с учетом состояния аккомодационной функции глаза, позволяет добиться высоких показателей остроты зрения и «тонких» зрительных функций у гиперметропов пресбиопов.
Положения, выносимые на защиту
- Разработанный метод коррекции гиперметропии, гиперметропического и смешанного астигматизма – лазерная термокератопластика на базе лазерной системы «ОКО-1», является эффективным и безопасным, а полученные результаты – стабильными при наблюдении в течение 5 лет.
- Разработанные и реализованные в установке «ОКО-1» параметры и алгоритмы лазерной термокератопластики являются безопасными для применения в клинике, позволяют получить интрастромальный кератокоагулят с минимальным повреждением эпителия, интактным эндотелием, исключают деструктивное воздействие лазерного излучения за пределами зоны воздействия.
3. Математическая программа моделирования тепловых процессов в роговице, прогнозирования и расчета рефракционного эффекта лазерной термокератопластики позволяет определять оптимальные параметры энергетического воздействия, достигнуть точность коррекции ± 1,0 дптр. от запланированной в 71,2 % случаев при сферической гиперметропии, 69,7 % - при гиперметропическом и 95,9 % - при смешанном астигматизме, что позволяет считать лазерную термокератопластику на базе установки «ОКО-1» и методом выбора в системе кераторефракционной хирургии гиперметропии.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на 6-м Всесоюзном координационном совещании по спектроскопии полимеров (Минск, 1989), Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых (Москва, 1990), научно-технической конференции «Прикладные проблемы лазерной медицины» (Москва, 1993), 6-м съезде офтальмологов России (Москва, 1994), научно-практической конференции «Современные лазерные технологии в диагностике и лечении повреждений органа зрения и их последствий» (Москва, 1999), 7-м и 8-м съездах офтальмологов России (Москва, 2000, 2005), Всероссийской научно-практической конференции «Федоровские чтения» (Москва, 2002, 2006), научно-практической конференции «Новые лазерные технологии в офтальмологии» (Калуга, 2002), 3-й и 4-й Евро-Азиатских конференциях по офтальмохирургии (Екатеринбург, 2003, 2006), международной конференции «Лазерно-оптические технологии в биологии и медицине» (Минск, 2004), Международной научно-практической конференции «Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии» (Москва, 2006, 2007, 2008, 2009), научно-практической конференции «Охрана зрения детей и подростков на рубеже веков» (Москва, 2006), Всероссийской научной конференции молодых ученых «Актуальные проблемы офтальмологии» (Москва, 2006, 2007), Всероссийской конференции Ерошевские чтения «Клинические аспекты послеоперационного состояния органа зрения» (Самара, 2007), 105 DOG Congress (Berlin, 2007), Nidek Navex Seminar Middle East & Africa (Dubai, 2007), научно-клинической конференции в ФГУ МНТК «МГ» (Москва, февраль, март, декабрь 2010).
Внедрение в практику
Федеральная служба по надзору в сфере здравоохранения и социального развития выдала разрешение на применение новой медицинской технологии «Инфракрасная лазерная кератопластика в коррекции гиперметропии, гиперметропического и смешанного астигматизма» ФС № 2010/148 от 6 мая 2010. Разработанная технология используется в Центре лазерной хирургии ФГУ МНТК «МГ», в глазном отделении детской Морозовской больницы (Москва), в глазном отделении госпиталя им. Бурденко (Москва). С помощью разработанной технологии за последние годы выполнено более 2 500 операций ЛТК с высокими функциональными результатами. Материалы диссертации включены в тематику лекционных и практических занятий по обучению отечественных и иностранных специалистов Научно-педагогического центра ГУ МНТК «МГ», для обучения студентов на кафедре глазных болезней МГМСУ.
Публикации
Опубликовано 63 научные работы, 15 в журналах, рецензируемых ВАК РФ, 2 в зарубежных лицензируемых журналах, 1 монография в зарубежном издании, 5 – в материалах зарубежных специализированных конференциях, 1 регистрационное удостоверение Росздравнадзора РФ на новую медицинскую технологию, получено 2 патента и 1 свидетельство РФ на изобретение.
Структура и объем работы
Диссертация изложена на 282 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, 5-х глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и библиографического указателя. Работа иллюстрирована 39 таблицами и 64 рисунками. Список литературы включает 388 источников, из которых 149 - отечественных и 233 - иностранных.
Спекртоскопические, калориметрические и теоретические исследования, включенные в главы 2 и 3 проводились совместно с лабораторией «Методы и устройства управления оптическим излучением» НИИ радиоэлектроники и лазерной техники МГТУ им. Н.Э. Баумана (зав. лабораторией - С.И. Хоменко).
Морфологические исследования, включенные в главу 2, выполнены совместно с сотрудниками лаборатории патологической анатомии и гистологии глаза ФГУ МНТК «МГ» (старший научный сотрудник В.И.Васин и научный сотрудник Е.В. Ларионов).
Математическое моделирование теплофизических процессов в роговице при ЛТК выполнено совместно с сотрудниками сектора теплофизических исследований факультета Космонавтики Московского авиационного института (канд. тех. наук Н.А. Божков, В.М. Карпов).
Математическая модель деформации роговицы глаза после ЛТК и программа прогноза рефракционного эффекта разработана совместно с заведующим отделом научно-математического обеспечения ФГУ МНТК «МГ» (канд. тех. наук А.Н. Бессарабов).
Содержание работы.
Материал и методы исследования.
Теоретическое обоснование и оптимизацию конструкционных параметров ИК лазерной системы для кератокоагуляции проводили на основе термодинамических расчетов и математического моделирования процессов взаимодействия ИК излучения с роговичной тканью.
В экспериментальной части работы исследования велись в направлении определения оптимальных энергетических параметров ЛТК, условий протекания денатурации коллагена, динамики репаративного процесса в роговице и оценки безопасности выбранных режимов ЛТК на основе спектроскопических, калориметрических и морфологических методов. Для этого в рамках спектроскопических исследований использовали 9 трупных роговиц человека. Эксперименты in vivo выполняли на 22-х роговицах 11-ти кроликов породы шиншилла при калориметрических исследованиях и на 24–х глазах 12-ти кроликов при морфологических исследованиях. Результаты последних оценивали на основании данных сканирующей, электронной и световой микроскопии полутонких срезов с подкраской толуидиновым синим.
Результаты клинических исследований базировались на результатах проведения ЛТК и ЛАЗИК на 1236-ти глазах 876-ти пациентов при гиперметопии, пресбиопии, гиперметропическом и смешанном астигматизме. На 962-х глазах 726-ти пациентов была выполнена операция ЛТК, на 264-х глазах 150-ти пациентов – ЛАЗИК (табл.1). Из 876-ти пациентов 442 (50,5%) были женщины, 434 (49,5%) – мужчины. Средний возраст (М σ) 46.180.97 лет (от 16 до 66 лет).
Исследования пациентов проводили по технологии, принятой в ФГУ «МНТК МГ». Технология включала в себя как общеофтальмологические, так и специальные методы, такие как биомикроскопия, офтальмоскопия в прямом и обратном виде, гониоскопия, авторефрактометрия, офтальмометрия, определение остроты и поля зрения, офтальмотонометрия, ультразвуковая биометрия и кератопахиметрия, кератотопография, оптическая когерентная томография переднего отрезка глаза, конфокальная микроскопия роговицы.
Таблица 1
Распределение глаз пациентов по типу операции,
виду и степени рефракции по сфероэквиваленту (дптр)
| Вид и степень аномалии рефракции (дптр.) | ЛТК | ЛАЗИК | ВСЕГО |
| Hm до 1,5 | 15 (13,0%) | 92 (7,5%) | 251 (20,5%) |
| От 1,75 до 3,0 | 247 (20,1%) | 138 (11,2%) | 385 (31,3%) |
| Более 3,25 | 113 (9,2%) | 34 (2,8%) | 147 (26,7%) |
| Всего: | 519 (42,3%) | 264 (21,5%) | 783 (63,8%) |
| Ast простой гиперметропический | 111 (9,1%) | - | 111 (9,1%) |
| Сложный гиперметропический | 274 (22,4%) | - | 274 (22,4%) |
| Смешанный | 58 (4,7%) | - | 58 (4,7%) |
| Всего: | Ast–443 (36,2%) Hm-519 (42,3%) | 264 (21,5%) | 1226 (100%) |
Офтальмоэргономические исследования зрительных функций включали в себя исследования пространственно-контрастной чувствительности (ПКЧ), чувствительности к ослеплению, низкоконтрастной остроты зрения (НКОЗ), чувствительности к засвету, гетерофориий (горизонтальных и вертикальных) и порогов стереоскопического зрения.
Для оценки состояния функционального слезного комплекса (ФСК) использовали тест Ширмера-1 и тест Ширмера-2 (модификация Jones), тест оценки времени разрыва слезной пленки (ВРСП).
Биохимическое исследование слезной жидкости (СЖ) включало анализ показателей общего белка, мочевины, мочевой кислоты, активности - глутамилтранспептидазы (ГГТП), -амилазы, триацилглицеридов (ТАГ), креатинфосфокиназы (КФК), лактатдегидрогеназы (ЛДГ), супероксиддисмутазы (СОД), каталазы, малонового диальдегида (МДА), глюкозы, холестерина.
Компьютерную обработку данных исследований проводили с использованием стандартных статистических программ.
Разработка медико-технических требований для создания новой ИК
лазерной установки для кератокоагуляции на основе изучения
физических аспектов, термодинамических расчетов
и математического моделирования процессов взаимодействия ИК
излучения с тканью роговицы
Разработка технологических аспектов ЛТК являлась основой для медико-технических требований новой отечественной ИК лазерной установки и велась в направлении определения оптимальных энергетических параметров - длины волны и энергии лазерного излучения.
Результаты проведенных нами спектроскопических исследований позволили определить коэффициенты пропускание роговицы для любой нужной длины волны в диапазоне 1,0 – 2,3 мкм и подбирать лазерное излучение под конкретную задачу. Исследования показали, что длина волны 1,32 мкм (89%; 960 мкм-1) с высоким коэффициентом пропускания является травматичной для роговицы и не может быть рекомендована к использованию в технологии ЛТК. С другой стороны, излучение с длиной волны 1,88 мкм имеет коэффициент пропускания всего 10% (0,49 мм-1), что вызывает поверхностную, неэффективную кератокоагуляцию, хотя и безопасную для эндотелия. Промежуточное положение занимают излучения с длиной волны 1,54 (60% - 0,9 мм-1), 2,06 и 2,09 мкм (32% - 0,74 мм-1 и 38% - 0,78мм-1). Оптимальным с точки зрения глубокой и равномерной коагуляции роговицы является излучение с длиной волны 1,44 и 2,12 мкм (51 и 50% пропускания). Мы отдали предпочтение длине волны 2,12 мкм, так как при генерации излучения 1,44 мкм технически затруднена селекция данной длины волны от излучения 1,32 и 1,06 мкм, имеющих повышенную проникающую способность в роговице. Длина волны 2,12 мкм является когерентным излучением в заданном оптическом диапазоне.
Использование методов математического моделирования позволило проанализировать влияние режимов лазерного воздействия на температурные поля и размеры зон тканевого повреждения при ЛТК. В результате создана математическая модель радиационно-кондуктивного теплообмена в роговице, позволяющая рассчитывать распределение температуры в зоне воздействия для любого сочетания параметров роговицы и режимов работы лазерной установки.
Проведенные расчеты показали, что рефракционный эффект кератокоагулята определяется совокупностью его геометрических и пространственных характеристик (объема, формы, высоты и глубины формирования). Расчетные параметры коагулята были внесены в созданную математическую модель радиационно-кондуктивного теплообмена в роговице. Это позволило рассчитывать рефакционный эффект ЛТК с учетом распределение температуры в зоне воздействия.
Разработанные параметры оптической системы фокусировки лазеров с оптимальными значениями длины волны 2,12 мкм позволили получать кератокоагуляты заданного объема и глубины.
На базе разработанных параметров и режимов работы в МГТУ им. Н.Э. Баумана была создана новая отечественная ИК лазерная установка, получившая название «ОКО-1».