По данным Всемирной организации здравоохранения, в последние десятилетия наблюдается устойчивая тенденция увеличения числа людей с аномалиями рефракции. Распространенность миопии и миопического астигматизма в России, США и странах Европейского Союза среди лиц трудоспособного возраста составляет, по данным различных авторов, от 27 до 45 % [1]. Вместе с тем отмечается совершенствование как традиционных (очковой и контактной коррекции), так и хирургических методов коррекции аномалий рефракции. Особенно динамично развиваются технологии кераторефракционной хирургии с использованием различных лазеров [2, 3, 4].

За последние годы офтальмологами разных стран был накоплен большой клинический опыт в использовании эксимерного лазера для коррекции аномалий рефакции [3, 5, 6,7, 8, 9, 10, 11]. В России также ведутся работы по созданию и внедрению в клиническую практику эксимерлазерных установок. С конца 1980-х гг. их созданием и внедрением в клиническую практику занимаются в Межотраслевом научно-техническом комплексе «Микрохирургия глаза» совместно с Центром физического приборостроения Института общей физики РАН и ООО «Оптосистемы». В 2000 г. была представлена эксимерлазерная установка «МикроСкан-ЦФП», позволяющая выполнять наряду с операциями по стандартным технологиям LASIK (лазерный кератомилез) и TransPRK (трансэпителиальная фоторефракционная кератэктомия) персонализированные операции на основе данных кератотопографии и аберрометрии глаза. Анализ клинико-функциональных результатов таких операций показал их высокую предсказуемость, стабильность и безопасность [12].

Для объективной оценки качества работы эксимерлазерных систем используют несколько критериев. Один из них — гладкость роговичной поверхности, формируемой излучением эксимерного лазера. Более гладкая роговичная поверхность способствует нормальному протеканию процесса эпителизации роговицы после операции и минимизирует вероятность развития фиброплазии [13]. Количественную характеристику гладкости позволяет получить измерение с помощью интерферометрических микроскопов Zygo (Zygo Corporation, США). Рядом исследователей было показано, что гладкость поверхности выше у лазеров сканирующего типа с технологией «летающего пятна» в сравнении с полноапертурными лазерами и лазерами, использующими сканирующую щель и диафрагмирующие системы формирования абляции [14, 15].

Другим важным критерием является соответствие диаметра полученной оптической зоны полной коррекции диаметру расчетной оптической зоны, указанному фирмой-производителем в программе расчета операций лазерной установки. По данным O'Donnel и соавт. [15], диаметр зоны абляции, получаемый при проведении операции эксимерным лазером, использующим диафрагмирующие формирующие системы, как правило, меньше указанного фирмой-производителем. По мнению исследователей, чем больше оптическая и переходная зоны воздействия, тем лучше функциональный результат и меньше вероятность послеоперационной регрессии эффекта. Меньшая оптическая зона может вызывать весьма неприятные ощущения у пациентов при пониженной освещенности или засвете [16].

Еще одним важным показателем качества эксимерного лазера является отсутствие значительного повышения температуры роговицы в процессе операции. Несмотря на то, что эксимерные лазеры называют «холодными», под их воздействием разрушаются молекулярные связи в клетках и выделяется энергия, повышающая температуру роговицы [17, 18]. Оно не может вызвать денатурацию коллагена, но может повлиять на активность кератоцитов, послеоперационное заживление и развитие фиброплазии. Сканирующие лазеры с технологией «летающего пятна» позволяют значительно снизить возможный нагрев роговицы за счет малого диаметра луча и алгоритма сканирования, при котором аблируются локальные участки роговичной ткани, находящиеся на удалении друг от друга, поэтому она не успевает существенно повысить свою температуру [19, 20].

Безусловно, основным показателем качества эксимерлазерной установки является ее эффективность в клинической практике, однако по приведенным выше критериям можно определить технические возможности и перспективы использования прибора еще на этапе доклинического исследования.

На базе установки «МикроСкан-ЦФП» разработали прибор следующего поколения — «МикроСкан-Визум» в вариантах с частотой сканирования 300 и 500 Гц. Целью нашего исследования являлась оценка гладкости абляционной поверхности, формируемой на полимерных материалах, и исследование термических процессов в роговице кролика при проведении фототерапевтической кератэктомии (ФТК) с помощью изучаемых установок.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Эксперимент по оценке гладкости абляционной поверхности провели с использованием пластин из полиметилметакрилата (ПММА). В управляющем компьютере каждой из трех изучаемых эксимерлазерных установок — «МикроСкан-ЦФП 100 Гц», «МикроСкан-Визум 300 Гц» и «МикроСкан-Визум 500 Гц» — задали операцию коррекции миопии в 3,0 дптр с диаметром оптической зоны 6 мм и диаметром переходной зоны в 2,3 мм — для «МикроСкан-ЦФП 100 Гц» и 1,9  мм  — для «МикроСкан-Визум 300  Гц» и «МикроСкан-Визум 500 Гц» (это было обусловлено различным диаметром пятна эксимерлазерного излучения — 1,15 и 0,95 мм соответственно). На пластинах формировали по 10 линз каждым из лазеров, затем все линзы измеряли с помощью интерференционного микроскопа New View – 5000 Zygo. Определяли следующие показатели, характеризующие качество поверхности формируемой линзы:

RMS — среднеквадратичное отклонение точек поверхности относительно средней высоты по всей изучаемой области;

PV — расстояние между высшей и низшей точками исследуемой области;

Rа — среднее отклонение точек поверхности от срединной поверхности.

При этом гладкость поверхности считалась тем лучше, чем меньше было значение перечисленных показателей.

Термографическое исследование по изучению изменения температуры роговицы провели на 15 кроликах породы шиншилла серый старше одного года и живой массой 2–3 кг. Эксперимент был одобрен Межвузовским Комитетом по этике (протокол № 10–12 от 18.10.2012). На каждой из трех установок прооперировали по 5  глаз (по одному глазу на животное). За 15 мин до операции кролику вводили 2 мл раствора реланиума. Операцию проводили под местной анестезией (трехкратная инстилляция 1 % раствора инокаина). Расчетная глубина абляции в процессе ФТК составила 52 мкм.

Для измерения температуры роговицы использовали тепловизионный комплекс Thermo View Ti30 (Raytek, USA). Съемку проводили в помещении с температурой окружающей среды 16,7 °С с расстояния 60–70 см с частотой 1 Гц и точностью до 0,1 °С. На персональном компьютере данные тепловизора преобразовывали в  термографическую карту с помощью программного обеспечения, поставляемого с прибором, и определяли максимальную и минимальную температуру роговицы на протяжении операции. Коэффициент излучения роговицы установили равным 0,93 (как у воды), т. е. считали, что в прибор поступает 0,93 от полного излучения роговицы и прибор добавляет 0,07 при расчете температуры. Например, если при  k = 0,93 температура равна 37,3 °С, то при k = 1 для той же термограммы температура будет равна 36,1 °С.

Статистическую обработку данных провели с помощью компьютерных программ Statistica 6.0 (StatSoft, США) и Excel 2003. Использовали методы вариационной статистики. Результаты представили в виде среднего арифметического M (mean) и стандартного отклонения σ (standard deviation). Для сравнения средних и оценки достоверности различий использовали t-критерий Стьюдента для независимых случаев (p = 0,05).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Результаты сравнительного анализа качества абляционной поверхности линз представлены в табл. 1. Наилучшая гладкость была достигнута на установке «МикроСкан-Визум 500 Гц». На рис. 1 и рис. 2 показаны примеры измерений для установок «МикроСкан-ЦФП 100 Гц» и  «МикроСкан-Визум 500 Гц».

Пример термографической карты, полученной в процессе эксимерлазерной абляции на установке «МикроСкан-ЦФП 100 Гц» представлен на рис. 3, а результаты измерения поперечного профиля температуры для всех изучаемых установок — на рис. 4.

Для установки «МикроСкан-ЦФП 100 Гц» средняя температура роговицы до начала лазерного воздействия составила 31,04 ± 0,63 °С,  максимальная температура в конце операции — 32,21 ± 0,68 °С, а изменение температуры — 1,17 ± 0,05 °С (табл. 2). Для установок «МикроСкан-Визум 300 Гц» и «МикроСкан-Визум 500 Гц» эти показатели составили 31,82 ± 0,87, 33,24 ± 1,21 и 1,42 ± 0,34 °С и 31,02 ± 0,47, 34,97 ± 1,36 и 3,95 ± 0,89 °С соответственно.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Установка «МикроСкан-Визум 500 Гц» формировала наиболее гладкие абляционные поверхности, а нагрев роговицы при ее использовании хотя и был наибольшим (+ 3,95 °С к концу операции), но находился в допустимых пределах. Например, при проведении операции по технологии LASIK при лечении миопии высокой степени Sph –9,25D с помощью популярного лазера Schwind AMARIS 500 Hz (SCHWIND eye-tech-solutions, Германия) температура роговицы увеличивается на 3,73 °С [21].

ВЫВОДЫ

Все три изучаемые установки позволяют формировать абляционную поверхность высокого качества, но наилучший результат был получен для установки «МикроСкан-Визум 500 Гц». Нагрев роговицы при проведении фототерапевтической кератэктомии на кроликах для этой установки был наибольшим, но не превышал допустимые значения. По результатам исследования установка «МикроСкан-Визум 500 Гц» была рекомендована к проведению клинических исследований.