Автореферат и диссертация по медицине (14.00.08) на тему:Оптические аберрации при кератоконусе и изучение возможностей их компенсации



На правах рукописи

БОБРОВСКИХ НАТАЛИЯ ВАЛЕРЬЕВНА

ОПТИЧЕСКИЕ АБЕРРАЦИИ ПРИ КЕРАТОКОНУСЕ И ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИХ КОМПЕНСАЦИИ

14.00.08 - глазные болезни

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

МОСКВА-2009

003465344

Работа выполнена в Государственном учреждении научно-исследовательском институте глазных болезней Российской академии медицинских наук

Научный руководитель:

Доктор медицинских наук Егорова Галина Борисовна Официальные оппоненты:

Доктор медицинских наук, профессор Шелудченко Вячеслав Михайлович Доктор медицинских наук, профессор Слонимский Юрий Борисович

Ведущее учреждение: ГОУ ВПО РГМУ Росздрава

Защита состоится « 20 » апреля 2009г. в 14.00 на заседании диссертационного совета Д.001.040.01 при Государственном учреждении научно-исследовательском институте глазных болезней РАМН по адресу: 119021, Москва, ул. Россолимо, д. 11 А

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ НИИ глазных болезней РАМН

Автореферат диссертации разослан «,

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук

Макашова Н.В.

Общая характеристика работы.

Актуальность темы исследования.

Кератоконус - двухстороннее дистрофическое заболевание роговой оболочки глаза человека, встречающееся в популяции с частотой 1:2000 человек. Характерными особенностями данного заболевания являются структурные изменения всех слоев роговицы, приводящие к ее истончению и нарушению прозрачности. Следствием этих изменений является оптическая неоднородность ткани роговицы и значительные изменения топографии ее поверхности, сопровождающиеся формированием миопической рефракции глаза и появлением неправильного астигматизма.

Прогрессирующий характер заболевания может приводить к значительному снижению зрительных функций, а значит и качества жизни.

В подавляющем большинстве случаев первые признаки заболевания возникают в молодом или в подростковом возрасте. Процесс прогрессирования и развития заболевания в наибольшей степени происходит в том возрастном периоде, когда человеку необходимо учиться и приобретать профессиональные навыки, а также в наиболее плодотворный период его профессиональной деятельности. Прогрессирующее снижение остроты и качества зрения ограничивает молодых людей в выборе профессии и может быть причиной возникновения психологических проблем, депрессивных состояний.

Актуальность и значимость проблемы кератоконуса в настоящее время возросла, так как наблюдается тенденция к увеличению этого вида глазной патологии, что возможно связано с ухудшением экологической обстановки в целом, повышением радиационного фона в отдельных регионах [Каспарова Е.А. 2002.] и аллергизацией населения [Кандаян М.А. 2001].

Улучшилось и качество диагностики в связи с развитием эксимерлазерной хирургии и появлением современных диагностических систем. Наиболее ценным из всех существующих методов диагностики является метод компьютерной видеокератографии. Это исследование в большинстве случаев позволяет выявить кератоконус на самых ранних стадиях заболевания.

Молодой возраст первых признаков манифестации заболевания, прогрессирующий характер его течения диктуют необходимость оценки морфологических изменений роговицы, что является важным для уточнения

диагноза, оценки степени прогрессирования процесса и определения наиболее адекватных реабилитационных мероприятий.

С появлением нового метода прижизненной конфокальной микроскопии роговицы, стало возможным изучение изменений в тканях роговицы на микроструктурном уровне [Mastropasqua L., Nubile М. 2002.]. Эти исследования представляют несомненный интерес для выявления основных закономерностей течения патологического процесса, лежащих в основе изменений толщины, топографии и оптических свойств роговицы.

Патологический процесс при кератоконусе приводит к нарушению регулярности поверхности роговицы, следствием чего является увеличение оптических аберраций, в том числе и аберраций высших порядков, значительно снижающих остроту и качество зрения [Розенблюм Ю.З.; Корнюшина Т.А. 2002; Балашевич Л.И. 2002; Семчишен В. 2003; Корниловский И.М. 2004; Егорова Г.Б. 2005; Artal Р 2002; Maeda N. 2002; Mrochen М. 2003; Chalita М. R 2004; Oshika Т. 2006].

Возникновение значительного уровня оптических аберраций является также следствием разрушения нормальной структурной организации роговичных слоев и появления в них оптических неоднородностей. Зависимость оптических нарушений от степени морфологических изменений в тканях роговицы, их характера и особенностей при различных стадиях заболевания требует тщательного изучения и проведения клинико-морфологических параллелей.

Изменения физических характеристик в оптической системе глаза при кератоконусе приводят к резкому снижению зрительных функций, ухудшению качества зрения и зрительной продуктивности, что диктует необходимость и целесообразность изучения зависимости данных показателей от величины и структуры оптических аберраций при данном заболевании.

Для полноценной реабилитации пациентов необходимо скомпенсировать и нейтрализовать оптические аберрации, в том числе и аберрации высших порядка.

Наиболее широко используемым методом оптической коррекции кератоконуса являются жесткие контактные линзы (ЖКЛ), которые могут в значительной степени компенсировать оптические аберрации, обусловленные нерегулярностью роговичной поверхности и обеспечить высокую остроту зрения.

В отдельных работах приводятся данные об эффективности контактной коррекции ЖКЛ при кератоконусе [Абугова Т.Д. 1985, Егорова Г.Б. 2005], однако

детального анализа структуры аберраций и определения их корреляционной связи с морфологическими нарушениями и кпинико-топографическими характеристиками при различных стадиях кератоконуса в доступной литературе не имеется.

В настоящее время представляет научный интерес и является актуальной задача исследования оптических аберраций глаза и роговицы при кератоконусе и определение возможности их снижения с целью улучшения качества зрения, повышения зрительной работоспособности и зрительного комфорта. Актуальность проблемы подтверждается ее социальной значимостью, необходимостью полноценной реабилитации пациентов молодого и наиболее трудоспособного возраста.

Цель работы.

Анализ оптических аберраций при кератоконусе, клинико-функциональная оценка и изучение возможности их коррекции с помощью жестких газопроницаемых контактных линз.

Задачи исследования.

1. Разработать комплекс методик для определения уровня и структуры оптических аберраций и клинико-морфологических изменений при кератоконусе.

2. Провести детальный анализ аберраций при различных стадиях кератоконуса.

3. Изучить клинико-топографические характеристики роговицы при различных стадиях кератоконуса и определить степень их корреляции с величиной оптических аберраций.

4. Изучить морфологические изменения роговицы, характерные для каждой стадии кератоконуса, и определить степень их влияния на уровень и структуру оптических аберраций.

5. Определить возможность компенсации оптических аберраций и повышения зрительных функций при кератоконусе с помощью контактных линз.

Научная новизна.

1. Впервые проведен детальный анализ оптических аберраций глаза и роговицы, проанализированы клинико-морфологические параллели, а также оценены потенциальные возможности и эффективность контактной коррекции 1-4 стадий кератоконуса.

2. С помощью конфокальной микроскопии роговицы изучены особенности нормальной морфологической картины роговицы, определены типичные признаки структурных нарушений во всех слоях роговицы, характерные для каждой стадии кератоконуса.

3. Впервые проведена оценка уровня интенсивности светорассеяния в различных слоях роговицы как морфологического компонента роговичных аберраций в норме и при всех стадиях кератоконуса

4. Впервые объективно доказано, что роговичный компонент преобладает в картине волнового фронта глаза при кератоконусе, определены его особенности.

5. Впервые доказано отсутствие статистически значимой разницы показателей остаточных аберраций при коррекции ЖГКЛ в 1-3 стадии кератоконуса. Выявлено, что в 1 стадии кератоконуса при коррекции ЖГКЛ достигается полная компенсация всех видов роговичных аберраций высших порядков.

Практическая ценность.

1. Определена возможность прогнозирования результатов коррекции кератоконуса при помощи ЖГКЛ в каждой стадии заболевания в зависимости от состояния роговицы, изменения ее топографических характеристик и исходных данных аберрометрии.

2. Установлена рациональность оценки уровня остаточных аберраций с ЖГКЛ как показателя контроля качества подбора ЖГКЛ при кератоконусе 1-4 стадии.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Конфокальная микроскопическая картина всех слоев роговицы имеет характерные особенности.

Морфологические нарушения при кератоконусе в каждой стадии заболевания характеризуются наличием типичных признаков, включая явления эпителиопатии и стромальные изменения различной степени, в результате чего возникают оптические неоднородности и увеличивается степень светорассеяния.

2. Патологический процесс в роговице приводит к изменению формы роговицы, ее топографии, следствием чего является смещение оптического центра роговицы от центра зрачка.

3. Оптические аберрации волнового фронта глаза и роговицы, как суммарные, так и все виды аберраций высших порядков, возрастают по мере прогрессирования кератоконуса. Причем роговичные компоненты всех видов аберраций превышают значения одноименных видов аберраций волнового фронта глаза.

4. Коррекция оптико-рефракционных нарушений при кератоконусе с помощью ЖГКЛ является высокоэффективным методом, позволяющим максимально компенсировать все виды оптических аберраций. Наибольшая степень нейтрализации аберраций достигается в 1-3 стадии заболевания.

5. Снижение оптических аберраций при коррекции ЖГКЛ приводит к улучшению зрительных функций, в том числе повышению контрастной пространственной чувствительности и зрительной продуктивности.

Реализация результатов работы.

Разработанный алгоритм обследования пациентов с кератоконусом внедрен в научно-клиническую практику лаборатории коррекции зрения ГУ НИИ ГБ РАМН.

Апробация работы.

Материалы диссертации доложены на:

1) Международном офтальмологическом конгрессе «Белые ночи», С.Петербург 2007;

2) 11-ой ежегодной конференции компании «Офтальмика» 5 октября 20Û7 года «Новейшие достижения в лечении и диагностике глазных заболеваний»;

3) Научно-практической конференции ГУ НИИ ГБ РАМН. Москва - 29 сентября 2007г. «Современные методы диагностики и лечения заболеваний роговицы»

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 3 в центральной печати.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 123 страницах машинописного текста, иллюстрирована 35 таблицами, 48 рисунками и фотографиями. Работа состоит из введения, обзора литературы, главы материалов и методов исследования, главы результатов собственных исследований заключения, выводов и списка литературы, включающего 190 источников, из них 35 отечественных и 155 зарубежных.

Содержание работы.

Материалы и методы исследования.

Исследования проводили на базе ГУ НИИ Глазных Болезней РАМН в период с 2006 по 2008 гг. Под наблюдением находилось 97 человек (176 глаз). Из них 20 человек (40 глаз) были клинически здоровы, 77 пациентам (136 глаз) был выставлен диагноз кератоконус. Кератоконус 1 стадии был выявлен на 39 глазах, 2 стадии - на 41 глазу, 3 стадии - на 25 глазах и 4 стадии на 31 глазу. Возраст пациентов составил от 16 до 64 лет.

В группе пациентов с кератоконусом количество мужчин составило 56 человек, количество женщин - 21 человек. В соответствии с задачами работы пациенты были разделены на несколько групп (Таблица №1).

Таблица №1.

Распределение пациентов по группам в зависимости от задач выполняемых

фрагментов работы.

Задача фрагмента работы Число пациентов (количество глаз)

1. Изучение состояния роговицы с помощью конфокальной микроскопии роговицы а) в норме б) при кератоконусе 20 (40) 77 (136)

2. Исследование оптических аберраций при кератоконусе. 77(136)

3. Функциональная оценка эффективности контактной коррекции ЖГКЛ пациентов с кератоконусом. 40 (68)

Характеристика контактных линз, использованных в работе.

В работе были использованы жесткие сферические (осесимметричные) трехрадиусные контактные линзы для коррекции кератоконуса из материала «ВоэЮп-ХО» с коэффициентом проницаемости кислорода (Ок) 140 Ед.

Методы, использованные в работе для оценки состояния роговицы.

Биомикроскопия роговицы в обычном свете применялась как обязательный метод клинического исследования. Посадка ЖГКЛ оценивалась с помощью флюоресцеинового теста с кобальтовым фильтром.

Конфокальная микроскопия проводилась с помощью конфокального микроскопа «Соп1озсап-4» фирмы ЬГкЗек (Япония). На данном приборе в системе г-сканирования исследовалась интенсивность светорассеяния во всех слоях роговицы на основе анализа денситометрической кривой. 8

Кератопахиметрия выполнялась на ультразвуковом пахиметре фирмы «Humphrey instruments, inc. Carl Zeiss Group» (США). Офтальмометрия проводилась на приборе фирмы «Rodenstock» (Германия).

Для исследования топографии роговицы использовался компьютерный топограф СТ-1000 фирмы «Shin-Nippon» (Япония). Наряду с известными общепринятыми индексами IS и SRAX оценивалась величина смещения центра колец Плацидо относительно центра зрачка по направлению к вершине кератоконуса.

Методы, использованные в работе для исследования зрительных функций.

Визометрия, исследование функций бинокулярного зрения, определение стереоскопического зрения с использованием специальных таблиц стереотеста (поляроидные вектограммы) фирмы «Titmus».

Авторефрактометрия и объективная аберрометрия выполнялись с помощью прибора OPD Scan фирмы Nidek (Япония). Проводились замеры и анализ среднеквадратичного отклонения (Root Mean Square - RMS) волнового фронта пациента от плоского волнового фронта с детальным анализом структуры аберрационной картины.

Исследование пространственной контрастной чувствительности было проведено на персональном компьютере с использованием программы «Зебра».

Также определяли чувствительность к контрасту, к ослеплению и время реадаптации при засвете. Данные исследования проводились на контрастометре фирмы «BKG Medizin Technik Bayereuth» (Германия).

Для определение зрительной продуктивности были использованы корректурные таблицы Вестона в модификации Н.И.Тагаевой.

Статистический анализ проводился с использованием профессионального пакета SPSS.14. В зависимости от типа распределения выборки, для характеристики центральной тенденции (наиболее типичных значений в выборке) использовались средние значения или медиана.

Результаты собственных исследований.

Конфокальная микроскопия роговицы в норме.

Конфокальная микроскопия роговицы была проведена у 20 здоровых лиц (40 глаз) с помощью конфокального микроскопа «Confoscan-4», фирмы Nidek.

Роговичный эпителий состоит из 5-6 слоев клеток. Различают 3 вида клеток: базальные клетки (1 слой) маленькие полигональные, плотные без четкого ядра; шиловидные (2 -3 слоя) и поверхностные полигональные (2-3 слоя) с

четкими границами и гомогенной плотностью, среди которых могут быть видны более светлые клетки, готовые к десквамации.

Боуменова и десцеметова мембраны в норме не визуализируются, т.к. являются прозрачными структурами и не отражают свет. В норме субэпителиальные нервные волокна выглядят как яркие полосы или достаточно параллельные тяжи, контрастирующие с темным фоном.

При конфокальной микроскопии стромы роговицы в типичных случаях можно видеть яркие неправильной овальной формы тела, являющиеся ядрами кератоцитов, контрастирующих на фоне непрозрачного безклеточного матрикса. Плотность ядер кератоцитов постепенно уменьшается по направлению к задним слоям стромы. В передней строме ядра кератоцитов имеют округлую бобовидную форму, а в задней строме они овальные и более вытянутые.

Ядра кератоцитов могут иметь различную яркость. Более яркие клетки принято считать активированными кератоцитами. Их можно обнаружить и в здоровых роговицах - это «стрессовые» клетки, их деятельность направлена на поддержание внутреннего гомеостаза роговицы.

Волокна глубокого роговичного сплетения визуализируются в виде ярких рефлектирующих полос, ориентированных либо вертикально, либо по косой параллельно друг другу, часто видна бифуркация в виде буквы У. Обычно их можно наблюдать в передне-средней и средней строме.

Задний эпителий роговицы представляет собой одноклеточный слой из гексагональных или полигональных плоских светлых клеток. Границы четкие, визуализируются как тонкие серые линии.

Конфокальная микроскопия роговицы при кератоконусе.

Наибольшие изменения при конфокальной микроскопии были выявлены в зонах роговицы, вовлеченных в эктатический процесс.

Для 1 стадии заболевания в типичных случаях наиболее характерными признаками являются эпителиопатия 1 степени (сглаженность границ клеток поверхностного эпителия, умеренное увеличение количества слущивающихся клеток), повышение рефлективности передних слоев стромы; увеличение количества активированных кератоцитов, возможно изменение их формы и ориентации. Начальные изменения архитектоники фибриллярных структур могут обнаруживаться не только в передних, но и в задних слоях стромы с изменением формы и ориентации ядер кератоцитов.

Для 2 стадии характерны эпителиолатия 2 степени (увеличение размеров клеток поверхностных слоев, их деформация, нарушение адгезии с подлежащими слоями, увеличение числа слущивающихся клеток, иногда в виде пластов) и появление микрострий в задних слоях стромы с их постепенным распространением на среднюю и переднюю строму. Количество кератоцитов, как правило, резко уменьшается, обнаруживаются их дегенеративные изменения.

В 3 стадии кератоконуса изменения эпителия обычно соответствуют эпителиопатии 3 степени: значительная, чаще лентовидная, деформация поверхностных клеток, увеличение их размеров с нарушением адгезии; десквамация клеток может происходить целыми пластами; выявляются значительные изменения базального эпителия.

В строме морфологические нарушения значительны и выявляются во всех слоях. В передних отделах - выраженная тенденция к нарушению прозрачности и рубцеванию, микрострии распространяются по всей строме, наблюдаются процессы гомогенизации.

4 стадия характеризуется эпителиопатией 4 степени: резко выраженная деформация поверхностных клеток. Элителиоциты приобретают вид узких вытянутых лент, находящихся в стадии десквамации. В ряде случаев типичные клетки поверхностного эпителия отсутствуют. Микроскопическая картина представлена мелкими низкодифференцированными клетками из более глубоких эпителиальных слоев. Отмечается появление высокорефлектирующих зон, свидетельствующих о нарушение прозрачности. Слой базального эпителия также страдает при кератоконусе, но нет четкой зависимости степени его изменений от стадии заболевания.

Выражены процессы гомогенизации и фибротизации стромы. Микрострии имеют грубый рельеф, количество ядер кератоцитов резко снижено. Могут быть выявлены изменения в области десцеметовой мембраны.

Интенсивность светорассеяния.

При конфокальной микроскопии денситометрическая кривая, построенная на основе анализа яркости точек серии кадров с разной глубины слоев роговицы, носит интегральный характер.

Различия интенсивности светорассеяния при кератоконусе по сравнению с соответствующими величинами, полученными при исследовании эпителиальных слоев роговицы у пациентов без какой-либо патологии были статистически достоверны (Р<0,005). По мере увеличения степени поражения эпителия в связи с

прогрессированием кератоконуса наблюдалась выраженная тенденция к возрастанию уровня рассеяния световых волн и увеличению диапазона между минимальным и максимальным его уровнем (Рис.1).

180

норма кератоконус 1 кератоконус 2 кератоконус 3 кератоконус 4

□ минимальная интенсивность светорассеяния СВ максимальная интенсивность светорассеяния

Рис.1. Минимальная и максимальная интенсивность светорассеяния эпителия роговицы в норме и при кератоконусе.

При исследовании показателей светорассеяния в строме роговицы отмечено статистически высокозначимое повышение по сравнению с нормой максимального уровня светорассеяния (Р<0,005) за счет появления плотных участков ткани, с более высокой отражательной способностью. При этом также увеличивался диапазон между значениями минимального и максимального уровня светорассеяния (Рис.2).

норма кератоконус Л кератоконус 2 кератоконус 3 кератоконус 4

П минимальная интенсивность светорассеяния СИ максимальная интенсивность светорассеяния

Рис.2. Минимальная и максимальная интенсивность светорассеяния стромы роговицы в норме и при кератоконусе.

При сравнении показателей светорассеяния задним эпителием роговицы не было выявлено статистически значимой разницы величин.

В целом, повышение интенсивности светорассеяния отдельными микроструктурами роговицы, нарушение соотношения между ее минимальными и максимальными значениями свидетельствует о нарушении оптической однородности, и может рассматриваться как морфологический компонент аберраций, снижающих разрешение оптической системы глаза.

Оценка оптических аберраций и исследование зрительных функций при кератоконусе.

1. Оптические аберрации и взаимосвязь с кпинико-топографическими характеристиками при кератоконусе.

При обследовании пациентов исследовалась острота зрения без коррекции и острота зрения с максимальной очковой коррекцией. (Таблица №2).

Таблица №2.

Острота зрения при кератоконусе 1-4 стадии без коррекции и с очковой

коррекцией. (М+ст)

Стадия Острота зрения Острота зрения с Уровень

кератоконуса без коррекции очковой значимости

коррекцией

1 0,4410,22 0,76±0,2 Р<0,001

2 0,17±0,17 0,41±0,16 Р<0,001

3 0,08±0,07 0,28±0,18 Р<0,001

4 0,03±0,02 0,14±0,13 Р<0,001

Аберрометрические характеристики волнового фронта.

При статистической обработке оценивались средние значения RMS оптических аберраций волнового фронта глаза при кератоконусе 1-4 стадии, данные приведены в таблице №3. Была выявлена положительная статистически высокозначимая связь между стадией кератоконуса и величинами каждой аберрации волнового фронта глаза (Р<0,01). Отмечалось некоторое снижение значений аберраций кома волнового фронта глаза в 4 стадии кератоконуса, что могло быть обусловлено формированием зоны вторичного уплощения в центре роговицы вследствие рубцовых изменений в области вершины конуса.

Таблица №3.

Оптические аберрации волнового фронта глаза при кератоконусе 1-4 стадий (М±сг, мкм).

Вид аберраций (RMS) Стадии кератоконуса

1 2 3 4

Суммарные 7,00±3,27 9,90±3,52 13,28±2,95 16,89±3,24

Высших порядков 1,75±0,60 2,28±0,93 2,89±1,19 4,53±3,09

Кома 1,38±0,57 1,78±0,94 2,36±0,96 2,24±1,07

Трефойл 0,88+0,42 0,96±0,49 1,23±0,83 1,97±1,64

Сферическая 0,26±0,20 0,58±0,27 0,76±0,34 1,18±0,87

Использование программы «OPD - station» позволило оценить отдельно роговичные оптические аберрации и проанализировать их структуру и величину по отношению к волновому фронту глаза. (Таблица №4).

Таблица №4.

Значения роговичных аберраций при кератоконусе 1-4 стадии (Me).

Вид аберраций (RMS) Стадии кератоконуса

1 2 3 4

Суммарные 11,19 15,45 26,54 28,41

Высших порядков 2,94 5,67 10,09 15,36

Кома 2,49 4,19 6,79 7,36

Трефойл 1,00 1,46 4,79 6,89

Сферическая 0,46 1,47 1,77 2,94

В целом роговичные аберрации превышали показатели, определяемые при исследовании волнового фронта глаза. Превышение показателей суммарных аберраций и аберраций высших порядков составило в 1 стадии кератоконуса 59,8%, 68,4%, во 2-ой стадии 71,1% и 148,3% ,в 3 стадии 99,9% и 248,4%, в 4

стадии разница показателей по данным видам аберраций составила 68,2% и 239,1% соответственно (Рис.3).

.. 15.355

10,099

—

5,664

4,528 —

1,747 2,281

■ ■ ■

12 3 4

Стадии кератоконуса

■ Аберрации высших порядков волнового фронта глаза □ Роговичные аберрации высших порядков_

Рис.3. Уровень значений всех видов аберраций высших порядков при

кератоконусе.

При формировании волнового фронта глаза роговичные оптические аберрации снижаются за счет их частичной компенсации внутриокулярными структурами. Однако основная и превалирующая роль роговичных аберраций в общей структуре волнового фронта и аберраций высших порядков при кератоконусе подтверждается наличием между ними положительной корреляции.

Топографические характеристики.

Из топографических характеристик, как наиболее значимые, были

определены индексы кератоконуса 1Б, БРАХ и величина смещения центра колец Плацидо относительно центра зрачка (Таблица №5).

Отмечена тенденция к увеличению величины индекса 1Б по мере прогрессирования кератоконуса, однако, статистической связи между значением данного индекса и стадией кератоконуса не обнаружено.

При корреляционном анализе выявлена слабая отрицательная высокозначимая связь между величиной индекса Б1ЧАХ и стадией кератоконуса (коэффициент корреляции = - 0,3, Р=0,01).

При анализе величины смещения центра колец Плацидо относительно центра зрачка было отмечено увеличение степени данного смещения по мере прогрессирования кератоконуса. При корреляционном анализе выявлена слабая положительная статистически высокозначимая связь (коэффициент корреляции от 0,337 до 0,453, Р<0,003) данного признака со

следующими показателями: стадией кератоконуса, со всеми аберрациями волнового фронта глаза, за исключением трефойла, и всеми видами роговичных аберраций. Изменение положения центра колец относительно центра зрачка является косвенным признаком смещения оптического центра при кератоконусе, что является одной из основных причин увеличения оптических аберраций высших порядков.

Таблица №5.

Величина смещения центра колец Плацидо относительно центра зрачка при различных стадиях кератоконуса. (М±ст, мм)

Стадия кератоконуса Величина смещения центра колец Плацидо относительно центра зрачка

1 0,22±0,14

2 0,24±0,15

3 0,32±0,18

4 0,44±0,24

Одним из наиболее значимых клинических симптомов при данном заболевании является показатель толщины роговицы. Наиболее значительные изменения, в сторону ее уменьшения, выявлялись в области вершины кератоконуса.

Выявлена слабая отрицательная корреляционная связь значений минимальной толщины роговицы (коэффициент корреляции = -0,375, Р<0,0001) и средняя по силе положительная высокозначимая связь величины диапазона между ее максимальными и минимальными значениями со стадиями кератоконуса (коэффициент корреляции = 0,49, Р<0,0001) и величинами аберраций волнового фронта глаза и роговичных аберраций (коэффициент корреляции = 0,34, Р<0,003).

Исследование заднего эпителия роговицы.

Всем пациентам с помощью конфокального микроскопа «Сопйэзсап-4» было проведено исследование состояния заднего эпителия роговицы (ЗЭР).

При коррелляционном анализе выявлена взаимосвязь таких признаков, как степень полимегатизма и процент сохранности эндотелиальных клеток гексагональной формы со стадией кератоконуса. Обнаружена слабая положительная (коэффициент корреляции = 0,48) высокозначимая связь (Р<0,001)

между стадией кератоконуса и уровнем полимегатизма клеток ЗЭР, а также средней силы отрицательная (коэффициент корреляции = - 0,55) высокозначимая связь (Р<0,0001) между стадией кератоконуса и процентом сохранности эндотелиальных клеток гексагональной формы.

Показатели контрастной чувствительности и контрастометрии.

Исследования, проведенные с помощью компьютерной программы «Зебра», выявили снижение значений показателей на всех частотах при увеличении стадии кератоконуса (Таблица №6).

Таблица №6.

Показатели контрастной чувствительности у больных с кератоконусом

1-4 стадии. (М±ст).

Частоты, Дб Кератоконус 1 стадии Кератоконус 2 стадии Кератоконус 3 стадии Кератоконус 4 стадии

Низкие 0,5Дб 26,3±5,1 24,7±6,2 19,9±9,6 19,3±12,6

Низкие 1,0Дб 33,1±6,8 32,9±4,6 30,7±7,7 20,3±10,2

Средние 2,0Дб 38,4 ±4,7 33,7±4,8 30,2±7,7 20,7±10,2

Средние 4,0Дб 35,4±5,7 30,5±7,1 26,6±7,4 16,6±9,3

Высокие 8,0Дб 26,4±8,3 20,9±7,1 14,2±8,3 6,2±7,3

Высокие 16,0Дб 9,7±9,7 5,9±7,4 -2,7±4,3 -3,3±3,6

Разница между значениями показателей на одноименных частотах в разных стадиях кератоконуса была статистически высокозначима (Р<0,01) с отрицательной корреляцией со стадией кератоконуса (коэффициент корреляции = -0,44).

По мере прогрессирования кератоконуса отмечалось увеличение величины светового порога, как без засвета, так и с засветом. Также увеличивалось время реадаптации. 3 стадия кератоконуса характеризовалась невозможностью исследования светового порога в условиях засвета. В 4 стадии кератоконуса проведение всех замеров на контрастометре было невозможным.

Возможности компенсации оптических аберраций при кератоконусе с помощью жестких газопроницаемых контактных линз.

Острота зрения и функции бинокулярного зрения.

Сравнение максимальной остроты зрения, достигаемой с помощью очковой коррекции и с помощью ЖГКЛ, доказывает высокую эффективность контактной коррекции ЖГКЛ при всех стадиях кератоконуса. Разница показателей статистически высокозначима (Таблица №7).

Значительное повышение остроты зрения при всех стадиях заболевания сопровождалось улучшением функций бинокулярного зрения. Стойкое бинокулярное зрение удалось получить при коррекции ЖГКЛ в 100% случаев с различными комбинациями стадий кератоконуса на парных глазах, включая сочетание: 3-3. При этом повысились и показатели стереоскопического зрения, отмечалось появление положительного теста у большего количества пациентов, а также увеличивалось количество правильно определяемых знаков проверочной таблицы.

Таблица №7.

Острота зрения у пациентов с кератоконусом при очковой коррекции и

при коррекции ЖГКЛ. (М±о).

Стадия Острота зрения в Острота зрения в Уровень

кератоконуса очковой ЖГКЛ значимости

коррекции

1 0,76±0,20 0,91±0,15 Р<0,01

2 0,41±0,16 0,7+0,16 Р<0,01

3 0,28+0,18 0,72±0,17 Р<0,01

4 0,14±0,14 0,5±0,20 Р<0,01

Зрительная продуктивность.

При наличии у пациентов комбинации на парных глазах стадий кератоконуса 1-1, 1-2, 1-3 происходило увеличение показателя зрительной продуктивности на 22,2% с ЖГКЛ. При сочетаниях стадий 2-2, 2-3, 3-3 увеличение составило 20,5%, а при наличии у пациента 4 стадии кератоконуса на одном глазу и любой другой стадии кератоконуса на парном глазу, работоспособность с ЖГКЛ возрастала на 53,2% по сравнению с данным показателем в очковой коррекции.

Оптические аберрации.

При использовании ЖГКЛ у пациентов с 1 стадией кератоконуса отмечалось статистически высокозначимое (Р<0,01) снижение уровня всех исследованных аберраций, за исключением сферических, оценка динамики которых была затруднена ввиду их близких значений. По сравнению с исходными данными средние значения аберраций волнового фронта глаза при коррекции ЖГКЛ уменьшились суммарные аберрации на 62,15%, высших порядков на 38,2%, аберрации типа кома на 51,7%, аберрации трефойл на 56,2%.

При коррекции ЖГКЛ пациентов с 2 стадией кератоконуса средние значения аберраций волнового фронта глаза при коррекции ЖГКЛ уменьшились суммарные аберрации на 69,9%, аберрации высших порядков на 55,5%, аберрации типа кома на 63,6%, трефойл на 62,2%, сферические аберрации на 40,9%. Все изменения данных показателей были статистически высокозначимы (Р<0,01).

В 3 стадии кератоконуса также выявлено статистически высокозначимое (Р<0,01) снижение всех видов аберраций. Величина снижения аберраций волнового фронта глаза при коррекции ЖГКЛ составила в среднем суммарных аберраций на 73,5%, аберраций высших порядков на 54,9%, аберраций типа кома на 54,9%, аберраций трефойл на 66,7%, сферических аберраций на 44,3%.

У 47,6% пациентов с 4 стадией кератоконуса исследование без ЖГКЛ провести не удалось. При коррекции ЖГКЛ у пациентов с 4 стадией кератоконуса отмечено снижение средних значений аберраций волнового фронта глаза при коррекции ЖГКЛ суммарных аберраций на 67,9%, аберраций высших порядков на 55,2%, аберраций типа кома на 40,1%, аберрации трефойл на 57,1% и сферических аберраций на 46,3%. Все вышеописанные изменения значений аберраций были статистически высокозначимы (Р<0,07).

Причем в 1-3 стадии кератоконуса с ЖГКЛ средние значения остаточных аберраций каждого вида имеют очень близкие значения (без статистически значимой разницы между ними), что свидетельствует об их снижении с помощью ЖГКЛ практически до одного уровня независимо от стадии кератоконуса с незначительным повышением в 4 стадии заболевания. Снижение эффективности ЖГКЛ в 4 стадии связано с выраженными структурными изменениями в роговице и часто возникающими проблемами центрации (Рис. 4).

В 1 стадии кератоконуса с ЖГКЛ удалось достигнуть полной компенсации роговичных аберраций высших порядков (Рис.5).

Стадии кератоконуса

Аберрации высших порядков волнового фронта глаза -*-Аберрации высших порядков волнового фронта глаза с ЖГКЛ

Рис.4. Средние значения аберраций высших порядков волнового фронта глаза при кератоконусе 1-4 стадий до подбора ЖГКЛ и с ЖГКЛ.

т~

£ 18,000 я

I 16,000

с

* 14.000

0 12,000

л

1 , 10,000

* I

5 1 8,000 о.

5 б.ооо

гс

2 4,000 л

| 2,000 т

2 о.ооо

о о.

Рис.5. Динамика показателя медианы роговичных аберраций высших порядков до подбора ЖГКЛ и в ЖГКЛ.

Исследования контрастной пространственной чувствительности и контрастометрии при кератоконусе.

У пациентов с 1 стадией кератоконуса статистически значимые различия данных в группах с очковой коррекцией и при коррекции ЖГКЛ были получены лишь на низких частотах (0,5) (Р<0,02), где было отмечено изменение показателя на 15,6% по сравнению с очковой коррекцией.

15, !55

10,

5,( 5,7 68

2 Л1 —

74 2,5 13

0,С 00 __— >—-—I -

12 3 4

Стадии кератоконуса

-*-Роговичные аберрации высших порядков -•-Роговичные аберрации высших порядков с ЖГКЛ

Во 2, 3 и 4 стадиях кератоконуса при применении ЖГКЛ статистически значимое улучшение уровня контрастной пространственной чувствительности (Р<0,01) было зарегистрировано на всех частотах, за исключением низкой частоты (0,5), где разница была статистически не значима. Улучшение показателей составило от 17,9% до 270%.

При анализе показателей медианы данных контрастометрии пациентов со всеми стадиями кератоконуса при коррекции ЖГКЛ отмечено снижение показателей светового порога без засвета и с засветом. Время реадаптации после засвета при коррекции ЖГКЛ либо практически не менялось, либо имело тенденцию к укорочению.

Данные корреляционного анализа, характеризующие взаимосвязь оптических аберраций при кератоконусе и некоторых основных

клинико-морфологических признаков. При проведении корреляционного анализа были выявлены следующие наиболее значимые с точки зрения данного исследования взаимосвязи. Положительные корреляции:

1) показатели всех видов как исходных, так и остаточных аберраций с ЖГКЛ имеют разной силы положительную (коэффициент корреляции от 0,217 до 0,738) высокозначимую (Р от 0,0001 до 0,04) связь со стадией кератоконуса;

2) между величинами всех видов исходных аберраций и одноименными аберрациями с ЖГКЛ выявлена высокозначимая (Р<0,01) положительная корреляционная связь (коэффициент корреляции от 0,285 до 0,641);

3) положительная высокозначимая корреляционная связь минимального и максимального уровней светорассеяния эпителия, а также максимального уровня светорассеяния стромы роговицы со стадией кератоконуса (коэффициент корреляции=0,5 ,Р<0,0001);

4) положительная высокозначимая взаимосвязь уровня светорассеяния в слоях переднего эпителия роговицы и всех видов роговичных аберраций (коэффициент корреляции=0,42, Р<0,05).

5) положительная корреляционная связь обнаружена между максимальным уровнем светорассеяния стромы роговицы и аберрациями типа кома волнового фронта глаза (коэффициент корреляции=0,5, Р<0,02) и роговичными аберрациями высших порядков (коэффициент корреляции=0,3, Р<0,03);

6) положительная статистически высокозначимая связь (коэффициент корреляции от 0,337 до 0,453, Р<0,003) между величиной смещения центра

колец Плацидо относительно центра зрачка и следующими показателями: стадией кератоконуса, со всеми аберрациями волнового фронта глаза, за исключением трефойла, и всеми видами роговичных аберраций; 7) средней силы положительная высокозначимая связь выявлена между разницей в показателях максимальной и минимальной толщины роговицы, стадией кератоконуса и величиной суммарных аберраций волнового фронта глаза и всеми видами роговичных аберраций (коэффициент корреляции 0,34 -0,49 (Р<0,0001,Р<0,003);

Также были доказаны следующие значимые отрицательные корреляционные взаимосвязи:

1) разной силы отрицательная (коэффициент корреляции от -0,329 до -0,703) высокозначимая (Р<0,0001) связь показателей контрастной пространственной чувствительности на всех частотах со стадиями кератоконуса;

2) высокозначимая (Р<0,006) отрицательная корреляционная связь (коэффициент корреляции от -0,37 до -0,62) отмечена между показателями контрастной чувствительности на всех частотах и величиной суммарных аберраций волнового фронта глаза;

3) отрицательная (коэффициент корреляции от -0,34 до -0,41) высокозначимая (Р<0,04) связь данных контрастной пространственной чувствительности на средних и высоких частотах со степенью светорассеяния в слоях стромы и эпителия роговицы;

4) отрицательные (коэффициент корреляции от -0,291 до -0,555) статистически высокозначимые связи (Р<0,04) были обнаружены между уровнями показателей контрастной пространственной чувствительности на средних и высоких частотах и величинами всех аберраций волнового фронта глаза при коррекции ЖГКЛ.

Остальными корреляционными зависимостями можно пренебречь ввиду их низкой клинической ценности.

Выводы.

1. Впервые на достаточном клиническом материале (97 человек, 176 глаз) изучены состояние оптических аберраций при кератоконусе и возможности их коррекции с помощью ЖГКЛ. Разработан алгоритм обследования, включающий объективную аберрометрию (OPD - scan) и конфокальную микроскопию роговицы, который позволяет проводить детальный анализ аберраций волнового фронта глаза и роговицы, проанализировать клинико-морфологические

параллели, а также оценить потенциальные возможности и эффективность контактной коррекции кератоконуса.

2. Впервые изучена интенсивность светорассеяния в различных слоях роговицы как морфологического компонента роговичных аберраций в норме и при всех стадиях кератоконуса. При сравнении количественных показателей светорассеяния выявлено их статистически значимое, по сравнению с нормой, увеличение в эпителиальных и стромальных слоях роговицы (на 23,58%, 33,86%, 51,36% и 89,73%) и (на 26,06%, 28,55%, 55,23% и 72,56%) соответственно стадиям керотоконуса. Выявлена высокозначимая (Р<0,001) положительная (коэффициент корреляции от 0,389 до 0,496) корреляционная связь уровня светорассеяния в эпителиальных и стромальных слоях с величиной суммарных роговичных аберраций.

3. Изучены особенности и оценена степень изменений волнового фронта при каждой стадии кератоконуса. Выявлена высокозначимая (Р<0,0001) положительная (коэффициент корреляции 0,516) корреляционная связь значений оптических аберраций высших порядков со стадией кератоконуса, величиной отклонения оптического центра от центра зрачка (коэффициент корреляции 0,381, Р<0,001). Определена отрицательная (коэффициент корреляции от -0,281 до -0,369) высокозначимая (Р от 0,006 до 0,04) связь уровня аберраций высших порядков с показателями пространственной контрастной чувствительности.

4. Доказано преобладание роговичного компонента в изменении волнового фронта при кератоконусе. Уровень роговичных аберраций высших порядков превышал значения одноименных аберраций в структуре волнового фронта глаза. Превышение суммарных роговичных аберраций составило 59,83%, 55,98%, 99,93%, 68,2%, комаподобных - на 80,72%, 136,06%, 188,32%, 228,64% соответственно стадиям кератоконуса.

5. Анализ результатов коррекции рефракционных нарушений при кератоконусе с помощью ЖГКЛ показал их высокую эффективность. Доказана возможность снижения аберраций высших порядков волнового фронта глаза и роговичного компонента оптических аберраций высших порядков (на 38,2%, 55,5%, 53,3%, 55,2%) и (на 78,4%, 77,2%, 69,8%, 31,2%) соответственно стадиям заболевания и повышения зрительных функций при данном виде коррекции. Выявлено отсутствие статистически значимых различий между уровнем остаточных аберраций при коррекции ЖГКЛ в 1-3 стадиях кератоконуса. В первой стадии

заболевания с помощью ЖГКЛ достигается полная компенсация роговичных аберраций высших порядков.

6. Нормализация показателей волнового фронта способствовала повышению зрительных функций. Повышение уровня пространственной контрастной чувствительности на высоких частотах во 2 стадии кератоконуса составило 66,1%, в 3-ей 89,4%, в 4-ой 198,4 %, по сравнению с очковой коррекцией (в 1 стадии изменения были статистически не значимы). Зрительная продуктивность при коррекции ЖГКЛ возросла на 22,2% у пациентов с комбинацией стадий на парных глазах 1-1, 1-2, 1-3, на 20,5% у пациентов с комбинациями стадий 2-2, 2-3, 3-3 на парных глазах и на 53,2% у пациентов, с кератоконусом имеющих на одном из глаз заболевание 4 стадии.

7. Полученные результаты позволяют рекомендовать ЖГКЛ как эффективный метод коррекции при кератоконусе любой стадии.

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1. Аветисов С.Э., Егорова Г.Б., Бобровских Н.В. Конфокальная микроскопия роговицы. Возможности метода. // Сборник научных трудов VI Всероссийской школы офтальмологов. М. - 2007. - С. 313-315.

2. Егорова Г.Б., Федоров A.A., Бобровских Н.В. Диагностическое значение конфокальной микроскопии роговицы при кератоконусе и осложнениях контактной коррекции зрения. // Тезисы докладов 11 ежегодной конференции компании «Офтальмика». «Новейшие достижения в лечении и диагностике глазных заболеваний». М. -2007. - С.29-31.

3. Егорова Г.Б., Бобровских Н.В., Зуева Ю.С. Оптические аберрации глаза и возможности их компенсации с помощью контактных линз и хирургических вмешательств при первичных аметропиях и кератоконусе. // Вестник офтальмологии. - 2007. - Том 123 - №5. - С. 47-51.

4. Аветисов С.Э., Егорова Г.Б., Федоров A.A., Бобровских Н.В. Прижизненное изучение строения роговицы с помощью конфокальной микроскопии. // Тезисы докладов Научно-практической конференции ГУ НИИ ГБ РАМН «Современные методы диагностики и лечения заболеваний роговицы» - М. - 2007. - С.11-14.

5. Аветисов С.Э., Егорова Г.Б., Федоров A.A., Бобровских Н.В. Изменения в роговице при кератоконусе, выявляемые методом конфокальной микроскопии // Тезисы докладов Научно-практической конференции ГУ НИИ ГБ РАМН «Современные методы диагностики и лечения заболеваний роговицы» - М. - 2007. - С.14-18.

6. Аветисов С.Э., Егорова Г.Б., Федоров A.A., Бобровских Н.В. Конфокальная микроскопия роговицы. Особенности нормальной морфологической картины.

II Вестник офтальмологии. - 2008. - Том 124. - №3. - С. 3-6.

7. Аветисов С.Э., Егорова Г.Б., Федоров A.A., Бобровских Н.В. Конфокальная микроскопия роговицы при кератоконусе. II Вестник офтальмологии. -2008. - Том 124-№3. -С. 6-10.

Список сокращений.

1. ЖКЛ - жесткие контактные линзы.

2. ЖГКЛ - жесткие газопроницаемые контактные линзы.

3. ЗЭР - задний эпителий роговицы.

Заказ № 31/03/09 Подписано в печать 10.03.2009 Тираж 100 экз. Усл. п.л. 1,5

ООО "Цифровичок", тел. (495) 797-75-76; (495) 649-83-30 www.cfr.ru; е-таП:info@cfr.ru

Кератоконус - двухстороннее дистрофическое заболевание роговой оболочки глаза человека, встречающееся в популяции с частотой 1:2000 человек. Характерными особенностями данной патологии являются структурные изменения всех слоев роговицы, приводящие к ее истончению и нарушению прозрачности. Следствием этих изменений является оптическая неоднородность ткани роговицы и значительные изменения топографии ее поверхности, сопровождающиеся формированием миопической рефракции глаза и появлением неправильного астигматизма.

Выявлен аутосомно-доминантный тип наследования данного заболевания. Доказаны ассоциации кератоконуса с различными генетическими заболеваниями такими как: синдром Дауна, синдром Тернера, конгенитальный амавроз Лебера, синдром Марфана. Также описано сочетание кератоконуса с пролапсом митрального клапана, коллагенозами, атопическим дерматитом, пигментным ретинитом [85]. Описаны случаи семейного заболевания кератоконусом [173].

Прогрессирующий характер заболевания может приводить к значительному снижению зрительных функций, а значит и качества жизни.

В подавляющем большинстве случаев первые признаки заболевания возникают в молодом или в подростковом возрасте. Процесс прогрессирования и развития заболевания в наибольшей степени происходит в том возрастном периоде, когда человеку необходимо учиться и приобретать профессиональные навыки, а также в наиболее плодотворный период его профессиональной деятельности. Прогрессирующее снижение остроты и качества зрения ограничивает молодых людей в выборе профессии и может быть причиной возникновения психологических проблем, депрессивных состояний.

Актуальность и значимость проблемы кератоконуса в настоящее время возросла, так как наблюдается тенденция к увеличению этого вида глазной патологии, что возможно связано с ухудшением экологической обстановки в целом, повышением радиационного фона в отдельных регионах [18] и аллергизацией населения [15]. Хотя единого мнения на данный момент не существует.

Также значительно улучшилось и качество диагностики кератоконуса в связи с развитием эксимерлазерной хирургии и появлением современных диагностических систем. Наиболее ценным из всех существующих методов диагностики является метод компьютерной видеокератографии. Это исследование в большинстве случаев позволяет выявить кератоконус на самых ранних стадиях заболевания.

Молодой возраст первых признаков манифестации заболевания, прогрессирующий характер его течения диктуют необходимость точной оценки поражений роговой оболочки глаза, в основе которых лежат морфологические изменения, являющиеся причиной нарушения топографии роговицы и ее оптических свойств и физических характеристик.

До настоящего времени не существовало доступных методов прижизненного изучения морфологии роговицы и ее нарушений при различных заболеваниях, в том числе и при кератоконусе. С появлением нового метода, прижизненной конфокальной микроскопии роговицы, стал возможным анализ изменений в тканях роговицы на микроструктурном уровне [128]. Эти исследования представляют несомненный интерес для выявления основных закономерностей течения патологического процесса, лежащих в основе' изменений толщины и топографии роговицы, а также нарушения ее оптических свойств.

Патологический процесс в роговице при кератоконусе приводит к возникновению нерегулярности ее поверхности, следствием чего является увеличение аберраций, в том числе и аберраций высших порядков, значительно снижающих остроту и качество зрения [8,13,25,29,44,60,121,143,152].

Увеличение значений оптических аберраций высших порядков является также следствием разрушения нормальной строгой структурной организации роговичных слоев и появления оптических неоднородностей в тканях роговицы. Зависимость оптических аберраций от степени морфологических нарушений в тканях роговицы, их характера и особенностей при различных стадиях заболевания требует тщательного изучения и проведения кпинико-морфологических параллелей.

Возрастание значений аберраций, в том числе и высших порядков, при кератоконусе приводит к резкому снижению зрительных функций, ухудшению качества зрения и снижению зрительной продуктивности, что диктует необходимость и целесообразность изучения зависимости этих нарушений от величины и структуры оптических аберраций при данном заболевании.

Для полноценной реабилитации пациентов необходимо скомпенсировать и нейтрализовать оптические аберрации, в том числе и аберрации высших порядков. Методы их компенсации могут быть как неинвазивными, так и хирургическими.

В настоящее время наиболее широко используемым методом оптической коррекции кератоконуса являются жесткие контактные линзы (ЖКЛ), которые могут в значительной степени компенсировать оптические аберрации, обусловленные нерегулярностью роговичной поверхности и обеспечить высокую остроту зрения.

Широкое распространение данного вида коррекции при кератоконуседиктует необходимость четкой оценки эффективности ЖКЛ при каждой стадии заболевания для определения адекватной тактики ведения больного и оценки целесообразности и своевременности хирургического лечения.

Несмотря на то, что в отдельных работах приводятся данные об эффективности контактной коррекции ЖКЛ при кератоконусе [1,13], детального анализа структуры аберраций и определения их корреляционной связи с морфологическими нарушениями и клинико-топографическими характеристиками при различных стадиях кератоконуса в доступной литературе не имеется.

В настоящее время представляет научный интерес и является актуальной задача исследования оптических аберраций глаза и роговицы при кератоконусе и определение целесообразности и возможности их снижения с целью улучшения качества зрения, повышения зрительной работоспособности и зрительного комфорта. Актуальность проблемы подтверждается ее социальной значимостью, необходимостью полноценной реабилитации пациентов молодого и наиболее трудоспособного возраста.

Цель работы.

Анализ оптических аберраций при кератоконусе, клинико-функциональная оценка и изучение возможности их коррекции с помощью жестких газопроницаемых контактных линз.

Задачи исследования.

1.Разработать комплекс методик для определения уровня и структуры оптических аберраций и клинико-морфологических изменений при кератоконусе.

2.Провести детальный анализ аберраций при различных стадиях кератоконуса.

3. Изучить клинико-топографические характеристики роговицы при различных стадиях кератоконуса и определить степень их корреляции с величиной оптических аберраций.

4.Изучить морфологические изменения роговицы, характерные для каждой стадии кератоконуса, и определить степень их влияния на уровень и структуру оптических аберраций.

5.Определить возможность компенсации оптических аберраций и повышения зрительных функций при кератоконусе с помощью контактных линз.

Научная новизна.

1. Впервые проведен детальный анализ общих и роговичных оптических аберраций глаза, проанализированы клинико-морфологические параллели, а также оценены потенциальные возможности и эффективность контактной коррекции 1-4 стадий кератоконуса.

2. С помощью конфокальной микроскопии роговицы изучены особенности нормальной морфологической картины роговицы, определены типичные признаки структурных нарушений во всех слоях роговицы, характерные для каждой стадии кератоконуса.

3. Впервые проведена оценка интенсивности светорассеяния в различных слоях роговицы как морфологического компонента роговичных аберраций в норме и при всех стадиях кератоконуса

4. Впервые объективно доказано, что роговичный компонент преобладает в картине волнового фронта глаза при кератоконусе, определены его особенности.

5. Впервые доказано отсутствие статистически значимой разницы показателей остаточных аберраций при коррекции ЖГКЛ в 1-3 стадии кератоконуса. Выявлена полная компенсация всех видов роговичных аберраций высших порядков при кератоконусе 1 стадии при коррекции ЖГКЛ.

Практическая ценность.

1. Определена возможность прогнозирования результатов коррекции кератоконуса при помощи ЖГКЛ в каждой стадии заболевания в зависимости как от состояния роговицы, изменения ее топографических характеристик, так и исходных данных аберрометрии.

2. Контроль качества подбора ЖГКЛ при кератоконусе 1-4 стадии с учетом данных аберрометрии.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Конфокальная микроскопическая картина всех слоев неизмененной роговицы имеет характерные особенности. Морфологические нарушения при кератоконусе в каждой стадии заболевания характеризуются наличием типичных признаков, включая явления эпителиопатии и стромальные изменения различной степени, что приводит к увеличению степени светорассеяния.

2. Патологический процесс в роговице приводит к изменению формы роговицы, ее топографии следствием чего является смещение оптического центра роговицы от центра зрачка.

3. Оптические аберрации как суммарные, так и все виды аберраций высших порядков возрастают по мере прогрессирования кератоконуса. Причем роговичные компоненты всех видов аберраций превышают значения одноименных видов аберраций волнового фронта глаза.

4. Оптическая коррекция ЖГКЛ у пациентов с кератоконусом приводит к снижению всех видов аберраций, в том числе и роговичных аберраций. Максимальная степень компенсации достигается в 1-3 стадии заболевания.

5. Снижение оптических аберраций при коррекции ЖГКЛ приводит к улучшению зрительных функций, в том числе повышению контрастной пространственной чувствительности и зрительной продуктивности.

Реализация результатов работы.

Разработанный алгоритм обследования пациентов с кератоконусом внедрен в научно-клиническую практику лаборатории коррекции зрения ГУ НИИ ГБ

РАМН.

Апробация работы.

Материалы диссертации доложены на:

1) Международном офтальмологическом конгрессе «Белые ночи», С.-Петербург 2007;

2) 11-ой ежегодной конференции компании «Офтальмика» 5 октября 2007 года «Новейшие достижения в лечении и диагностике глазных заболеваний»;

Научно-практической конференции ГУ НИИ ГБ РАМН. Москва - 29 сентября 2007г. «Современные методы диагностики и лечения заболеваний роговицы»

выводы

1. Впервые на достаточном клиническом материале (97 человек, 176 глаз) изучены состояние оптических аберраций при кератоконусе и возможности их коррекции с помощью ЖГКЛ. Разработан алгоритм обследования, включающий объективную аберрометрию (OPD - scan) и конфокальную микроскопию роговицы, который позволяет проводить детальный анализ аберраций суммарного волнового фронта и роговичных оптических аберраций глаза, проанализировать клинико-морфологические параллели, а также оценить потенциальные возможности и эффективность контактной коррекции кератоконуса.

2. Впервые изучена интенсивность светорассеяния в различных слоях роговицы как морфологического компонента роговичных аберраций в норме и при всех стадиях кератоконуса. При сравнении количественных показателей светорассеяния выявлено их статистически значимое, по сравнению с нормой, увеличение в эпителиальных и стромальных слоях роговицы (на 23,58%, 33,86%, 51,36% и 89,73%) и (на 26,06%, 28,55%, 55,23% и 72,56%) соответственно стадиям керотоконуса. Выявлена высокозначимая (Р<0,001) положительная (коэффициент корреляции от 0,389 до 0,496) корреляционная связь уровня светорассеяния в эпителиальных и стромальных слоях с величиной общих роговичных аберраций.

3. Изучены особенности и оценена степень изменений волнового фронта при каждой стадии кератоконуса. Выявлена высокозначимая (Р<0,003) положительная корреляционная связь значений оптических аберраций высших порядков волнового фронта глаза и роговицы со стадией кератоконуса (коэффициент корреляции 0,516 и 0,308 соответственно), величиной отклонения оптического центра от центра зрачка (коэффициент корреляции 0,381 и 0,343, Р<0,002). Определена отрицательная (коэффициент корреляции от -0,281 до -0,369) высокозначимая (Р от 0,006 до 0,04) связь аберраций высших порядков волнового фронта глаза с показателями пространственной контрастной чувствительности.

4. Доказано преобладание роговичного компонента в изменении волнового фронта при кератоконусе. Уровень роговичных аберраций высших порядков превышал значения одноименных аберраций в структуре волнового фронта. Превышение общих роговичных аберраций составило 59,83%, 55,98%, 99,93%, 68,2%, комаподобных - на 80,72%, 136,06%, 188,32%, 228,64% соответственно стадиям кератоконуса.

5. Анализ результатов коррекции рефракционных нарушений при кератоконусе с помощью ЖГКЛ показал их высокую эффективность. Доказана возможность снижения аберраций высших порядков суммарного волнового фронта и роговичного компонента оптических аберраций высших порядков (на 38,2%, 55,5%, 53,3%, 55,2%) и (на 78,4%, 77,2%, 69,8%, 31,2%) соответственно стадиям заболевания и повышения зрительных функций при данном виде коррекции. Выявлено отсутствие статистически значимых различий между уровнем остаточных аберраций при коррекции ЖГКЛ в 1-3 стадиях кератоконуса. В первой стадии заболевания с помощью ЖГКЛ достигается полная компенсация роговичных аберраций высших порядков.

6. Нормализация показателей волнового фронта способствовала повышению зрительных функций. Повышение уровня пространственной контрастной чувствительности на высоких частотах во 2 стадии кератоконуса составило 66,1%, в 3-ей 89,4%, в 4-ой 198,4 %, по сравнению с очковой коррекцией (в 1 стадии изменения были статистически не значимы). Зрительная продуктивность при коррекции ЖГКЛ возросла на 22.2% у пациентов с комбинацией стадий на парных глазах 1-1, 1-2, 1-3, на 20,5% у пациентов с комбинациями стадий 2-2, 2-3, 3-3 на парных глазах и на 53,2% у пациентов, с кератоконусом имеющих на одном из глаз заболевание 4 стадии.

7. Полученные результаты позволяют рекомендовать ЖГКЛ как эффективный метод коррекции при кератоконусе любой стадии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Ход лучей света через оптическую систему глазного яблока подчиняется определенным физическим законам. Для получения четкого изображения на сетчатке фокус системы должен находиться в центре фовеолы.

Лучи света проходят через ряд преломляющих поверхностей с различным коэффициентом преломления и для их фокусировки на сетчатой оболочке необходимы определенные условия. Наиболее важными из них являются соразмерность глазного яблока фокусному расстоянию его оптико-рефракционных элементов, сферичность, прозрачность и оптическая однородность преломляющих сред, а также совпадение их оптических центров.

Роговица является одной из преломляющих сред глаза, на передней поверхности которой происходит основное преломление лучей света.

Дистрофические процессы в роговице при кератоконусе приводят к изменениям, в результате которых нарушаются условия для нормального хода световых лучей, возникают их отклонения и рассеивание, что является причиной возникновения различных видов оптических аберраций и расфокусировки изображения на сетчатке.

Основой этих оптических феноменов являются морфологические нарушения в слоях роговицы, которые можно наблюдать как прижизненно с помощью конфокальной микроскопии роговицы, так и при световой микроскопии гистологических срезов, получаемых при изучении роговичных дисков, получаемых при проведении операции сквозной пересадки роговицы.

Метод конфокальной микроскопии позволил выявить увеличение размеров клеток поверхностных слоев эпителия роговицы, их деформацию и появление веретенообразных форм. В далекозашедшей стадии заболевания в базальном слое эпителия роговицы также обнаруживались различные нарушения нормальной морфологической картины [77,89,127,147,182].

В области боуменовой мембране отмечена возможность появления ядер эпителиальных клеток или ядер кератоцитов из передней стромы в срезе мембраны, повышение «туманности» среза, появление гиперрефлективных зон [77,90].

В строме роговицы различными исследователями выявлены признаки патологического процесса, такие как повышение рефлективности и «туманности» стромы, нарушение ориентации ядер кератоцитов, снижение их плотности и возрастание количества активированных форм [77,89,147,182]. Одним из наиболее типичных признаков кератоконуса является появление микрострий, которые могли обнаруживаться по всей строме пораженного участка [128,137].

Относительно средней плотности эндотелиальных клеток и уровня полимегатизма эндотелиальных клеток при кератоконусе единого мнения в литературе не имеется [38,78,89,90,147,182].

Гистологические исследования препаратов роговичных дисков, удаленных по поводу кератоконуса, позволяют оценить степень морфологических изменений при далекозашедшем патологическом процессе. Выявлены изменения организации ламелл в строме и неравномерность распределения коллагеновых фибрилл. Наиболее значительные нарушения отмечаются в области вершины кератоконуса [86,134,140]. Также имеет место деполимеризация и распад основного вещества с накоплением и перераспределением гликозаминогликанов, разрушение поверхностных мукополисахаридных комплексов коллагеновых фибрилл, что приводит к дезинтеграции волокон, фрагментации, набуханию и слиянию пучков коллагеновых волокон и их гомогенизации [20].

В настоящей работе метод конфокальной микроскопии был использован для изучения нормальной микроскопической картины роговицы и определения особенностей строения всех ее слоев. Данное исследование было проведено на 20 здоровых добровольцах. Полученные данные дали возвожность провести анализ и оценить степень структурных изменений в роговице при каждой стадии кератоконуса.

Изучение морфологических изменений при данном заболевании позволило выявить наиболее характерные признаки и классифицировать их по стадиям.

Для первой стадии заболевания характерна эпителиопатия 1 степени, повышение рефлективности передних слоев стромы; увеличение количества активированных кератоцитов, возможно изменение их формы и ориентации. Отмечены начальные изменения архитектоники фибриллярных структур

Во второй стадии чаще выявляется эпителиопатия 2 степени, и появляются микрострии в задних слоях стромы с их постепенным распространением на средние и передние отделы. Количество кератоцитов при этом, как правило, резко уменьшается, появляются их дегенеративные изменения.

В 3 стадии кератоконуса обычно изменения эпителия соответствуют эпителиопатии 3 степени с различными вариациями. Выявляются значительные изменения базального эпителия. В строме отмечаются структурные нарушения во всех слоях. В передних отделах - выраженная тенденция к снижению прозрачности и рубцеванию, микрострии распространяются по всей строме, наблюдаются процессы гомогенизации.

4 стадия кератоконуса характеризуется эпителиопатией 4 степени, выраженными процессами гомогенизации и фибротизации стромы, причем процесс может идти с преобладанием либо одного, либо другого патогенетического механизма. Микрострии имеют грубый рельеф, количество ядер кератоцитов резко снижено. Могут быть выявлены изменения в области десцеметовой мембраны.

Следствием данных патологических измененией является нарушение оптической однородности среды, что вызывает изменение характеристик потока оптического излучения (света) при его взаимодействии с веществом роговицы, т.е. возникает явление рассеивания света [26]. Данное физическое явление может рассматриваться как морфологический компонент роговичных аберраций, оказывающих значительное влияние на разрешающую способность глаза и в частности на контрастную чувствительность.

Для оценки степени светорассеяния был использован режим Z-сканирования при проведении конфокальной микроскопии и проведен анализ денситометрической кривой при исследовании различных слоев роговицы в норме и при каждой стадии кератоконуса.

При сравнении количественных показателей выявлено статистически значимое, по сравнению с нормой, увеличение светорассеяния в эпителиальных слоях роговицы на 23,58%, 33,86%, 51,36% и 89,73% соответственно стадиям керотоконуса. Повышение интенсивности рассеяния света в слоях стромы составило 26,06%, 28,55%, 55,23% и 72,56% соответственно. Отмечено также нарушение соотношения между минимальными и максимальными уровнями светорассеяния, как в эпителиальных слоях, так и в строме. Выявлена высокозначимая (Р<0,001) положительная (коэффициент корреляции от 0,389 до 0,496) корреляционная связь значений интенсивности светорассеяния в эпителиальных и стромальных слоях с величиной суммарных роговичных аберраций.

При исследовании стромальных слоев роговицы не было выявлено статистически значимой разницы между значениями минимального уровня светорассеяния в норме и при кератоконусе различных стадий, что можно объяснить наличием в строме прозрачных зон при любой стадии заболевания.

Взаимосвязь величин светорассеяния с показателями контрастной чувствительности характеризуется отрицательной (коэффициент корреляции от -0,34 до -0,41) высокозначимой (Р<0,04) корреляцией в диапазоне средних и высоких частот.

Оптические аберрации, являющиеся причиной искажения волнового фронта при кератоконусе, в основном обусловлены изменениями формы роговицы и топографии ее поверхности [99,109]. В результате этих нарушений возникает изменение аберрометрической картины с возрастанием уровня всех видов аберраций высших порядков. В наибольшей степени увеличиваются комаподобные аберрации суммарного волнового фронта, значения которых уже в начальной стадии заболевания превышают нормальные значения в 3,74 раза [6,50,119,171]. Также при кератоконусе возрастают величины и других видов аберраций высших порядков, что в сочетании с данными видеокератографии может служить наиболее чувствительным тестом для раннего выявления заболевания [55,57,95,114].

Основываясь на данных литературы, было проведено исследование волнового фронта у пациентов с кератоконусом различных стадий с помощью аберрометра «OPD-scan» (Nidek) и определены его особенности. Отмечено, что по мере прогрессирования патологического процесса в роговице увеличиваются все виды оптических аберраций с сильной положительной высокозначимой корреляцией (коэффициент корреляции до 0,738) со стадией кератоконуса. Причем в структуре волнового фронта величины всех роговичных аберраций существенно превышали одноименные показатели суммарного волнового фронта. Превышение показателей роговичных суммарных аберраций и аберраций высших порядков составило соответственно в 1 стадии кератоконуса 59,8%, 68,4%, во 2-ой. 71,1% и 148,3% ,в 3 стадии 99,9% и 248,4%, в 4 стадии разница значений по данным видам аберраций составила 68,2% и 239,1%.

Одной из основных причин увеличения оптических аберраций высших порядков волнового фронта глаза при кератоконусе является изменение положения оптического центра роговицы относительно центра зрачка, косвенным признаком которого является смещение центра колец Плацидо по направлению к вершине конуса, увеличивающееся по мере его прогрессирования.

Имеется слабая положительная статистически высокозначимая связь (коэффициент корреляции от 0,337 до 0,453, Р<0,003) величины вышеуказанного смещения со следующими показателями: стадией кератоконуса, со всеми исследованными аберрациями волнового фронта глаза, за исключением трефойла, и всеми изученными видами роговичных аберраций.

Помимо изменения топографических характеристик при кератоконусе происходит истончение роговицы в зоне формируемой эктазии. Данное истончение возникает в результате нарастания патологических изменений и сопровождается прогрессирующей деформацией. Прослеживается положительная высокозначимая корреляционная связь этого клинического признака с величиной аберраций волнового фронта глаза и роговицы (коэффициент корреляции=0,34, Р<0,003) и отрицательная высокозначимая связь со стадиями кератоконуса (коэффициент корреляции—О,375, Р<0,0001).

В нашей работе также исследовался ЗЭР. Отмечено возрастание степени полимегатизма клеток ЗЭР и . уменьшение процента сохранности клеток гексагональной формы при увеличении стадии кератоконуса. Все изменения были статистически высокозначимы (Р<0,001).

Искажения волнового фронта при патологических изменениях роговицы являются причиной снижения остроты и качества зрения. Выявлено снижение контрастной чувствительности при кератоконусе и значимая корреляция между ее показателями и величинами аберраций 3-го и 4-го порядка, [13,150]. Также доказано, что снижение остроты зрения с низким уровнем контраста при кератоконусе происходит раньше, чем с высоким уровнем контраста [70].

В данной работе проведены исследования контрастной чувствительности с помощью компьютерной программы «Зебра» с целью выявления степени взаимосвязей данных показателей с величинами оптических аберраций и другими признаками.

Анализ результатов исследования выявил снижение значений показателей на всех частотах при увеличении стадии кератоконуса. Разница между величинами показателей на одноименных частотах в разных стадиях кератоконуса была статистически высокозначима (Р<0,01) с отрицательной кррреляцией . со , стадией кератоконуса- (коэффициент корреляции=-0,44). Показатели контрастной чувствительности и значения аберраций высших порядков волнового фронта глаза также характеризовались отрицательной (коэффициент корреляции от -0,281 до -0,369) высокозначимой (Р от 0,006 до 0,04) корреляционной связью.

Также по мере прогрессирования кератоконуса увеличивались значения светового порога, как без засвета, так и с засветом и время реадаптации. В 3 стадии кератоконуса исследования светового порога в условиях засвета провести не удавалось. В 4 стадии кератоконуса проведение всех замеров на контрастометре было невозможным.

Снижение уровня оптических аберраций возможно с помощью ЖГКЛ, •которые являются основным методом оптической коррекции при кератоконусе [13].

Снижение аберраций возникает в результате компенсации нерегулярностей роговичной поверхности и восстановления нормального положения оптического центра роговицы по отношению к центру зрачка.

Оценка эффективности ЖГКЛ была проведена на основе анализа аберрационной картины до подбора ЖГКЛ и с ЖГКЛ на глазу. Также оценивалась острота зрения, функции бинокулярного зрения, контрастная чувствительность и зрительная продуктивность.

При исследовании картины волнового фронта у пациентов, корригированных ЖГКЛ, выявлено статистически высокозначимое (Р<0,01) снижение всех видов аберраций волнового фронта глаза.

В 1 стадии кератоконуса отмечалось снижение величин всех исследованных аберраций волнового фронта глаза, за исключением сферических, оценка динамики которых была затруднена ввиду их близких значений. По сравнению с исходными данными средние значения суммарных аберраций при коррекции ЖГКЛ уменьшились на 62,15%, высших порядков на 38,2%, аберраций типа кома на 51,7%, аберрации трефойл на 56,2%.

Во 2 стадии кератоконуса снижение средних значений суммарных аберраций волнового фронта глаза составило - 69,9%, аберраций высших порядков - 55,5%, аберраций типа кома - 63,6%, трефойл - 62,2%, сферических аберраций - 40,9%.

3 стадия заболевания характеризовалась компенсацией суммарных аберраций волнового фронта глаза на 73,5%, аберраций высших порядков на 54,9%, аберрации типа кома на 54,9%, аберрации трефойл на 66,7%, сферические аберрации на 44,3%.

При коррекции ЖГКЛ пациентов с 4 стадией кератоконуса, выявлено снижение значений всех исследованных видов аберраций волнового фронта глаза. Суммарные аберрации уменьшились на 67,9%, аберрации высших порядков на 55,2%, аберрации типа кома на 40,1%, аберрации трефойл на 57,1% и сферические аберрации на 46,3% по сравнению с исходными значениями. В 4 стадии кератоконуса у 47,6% пациентов исследование волнового фронта глаза без ЖГКЛ провести не удалось из-за больших погрешностей измерений, которые возникли ввиду выраженных нарушений топографии роговицы.

При сравнении величин остаточных аберраций каждого вида в структуре волнового фронта глаза, выявлено, что в 1-3 стадии кератоконуса их средние значения были очень близки (без статистически значимой разницы между ними). Следовательно, при коррекции ЖГКЛ в 1-3 стадии кератоконуса происходило снижение значений аберраций волнового фронта глаза практически до одного уровня с незначительным повышением в 4 стадии заболевания. Некоторое снижение эффективности ЖГКЛ в 4 стадии, вызвано выраженной деформацией роговицы и часто возникающими из-за этого проблемами центрации линзы.

Динамика остаточных значений всех видов роговичных аберраций при использовании ЖГКЛ также характеризовалась их снижением по всем стадиям кератоконуса с относительным увеличением в 4 стадии.

Наиболее наглядным было снижение уровней суммарных роговичных аберраций практически до одного уровня в 1-3 стадии кератоконуса. Также выявлено снижение до одного уровня (без статистически значимой разницы между величинами) роговичных аберраций высших порядков и роговичных аберраций кома в 1-3 стадих кератоконуса. В 1 стадии кератоконуса при помощи ЖГКЛ удалось полностью компенсировать все виды роговичных аберраций, за исключением суммарных.

Компенсация оптических аберраций ЖГКЛ у пациентов с кератоконусом способствовала повышению остроты зрения, восстановлению бинокулярного и улучшению показателей стереоскопического зрения. При условии имевшегося при максимальной очковой коррекции стереоскопического зрения у пациента при коррекции ЖГКЛ возрастало количество правильно определяемых знаков проверочной таблицы.

При сравнении результатов контрастной пространственной чувствительности у пациентов с 1 стадией кератоконуса статистически значимые различия данных в группах с очковой коррекцией и при коррекции ЖГКЛ были получены лишь на низких частотах (0,5) (Р<0,02).

Во 2, 3 и 4 стадиях кератоконуса коррекция ЖГКЛ обеспечила статистически значимое улучшение уровня контрастной пространственной чувствительности (Р<0,01) на всех частотах, за исключением низкой частоты (0,5).

При коррекции ЖГКЛ во всех стадиях кератоконуса отмечено снижение показателей светового порога без засвета и с засветом. Время реадаптации после засвета при этом либо практически не менялось, либо имело тенденцию к укорочению.

Уменьшение ошибок и искажений волнового фронта, нормализация аберрометрической картины при кератоконусе с помощью ЖГКЛ, улучшение зрительных функций способствовало повышению зрительной продуктивности по сравнению с очковой коррекцией. Зрительная продуктивность при коррекции ЖГКЛ возросла на 22.2% у пациентов с комбинацией стадий на парных глазах 1-1, 1-2, 1-3, на 20,5% у пациентов с комбинациями стадий 2-2, 2-3, 3-3 на парных глазах и на 53,2% у пациентов, имеющих на одном из глаз 4 стадию кератоконуса.

Данные приведенных исследований могут иметь важное прогностическое значение для определения возможного результата коррекции ЖГКЛ при различных стадиях кератоконуса. Уровень остаточных аберраций, определяемый с помощью методов объективной аберрометрии, является объективным критерием качества подбора контактных линз и адекватной их адаптации.