Реферат RUS  Реферат ENG  Литература  Полный текст
УДК:617.713


DOI: https://doi.org/10.25276/0235-4160-2017-2-36-44

Сравнительный анализ работы фемтолазерных установок Фемто Визум (Россия) и Femto LDV Z6 (Швейцария). 3D-цифровая оценка морфометрических параметров роговичного клапана в эксперименте


1НМИЦ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова» Минздрава РФ
2Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН
3Чебоксарский филиал «НМИЦ МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова» Минздрава РФ
4Остек-АртТул

     В 1990 г. Pallikaris I. et al. была разработана технология Laser in situ keratomileusis (LASIK/ЛАЗИК) для коррекции аномалий рефракции [19]. С тех пор выполнено более 16 млн. таких операций [23]. Это связано с высокой эффективностью, безопасностью и предсказуемостью технологии. ЛАЗИК используется при коррекции миопии, гиперметропии, астигматизма, индуцированных аметропий после радиальной кератотомии, сквозной кератопластики, имплантации интраокулярных линз [1, 3, 5, 7, 9, 11]. Метод ЛАЗИК состоит из двух этапов: первый – формирование и подъем роговичного клапана на ножке с его репозицией после второго этапа – эксимерлазерной абляции стромы. Для формирования роговичного клапана наибольшее распространение получили два метода. Первый формирует клапан с помощью механического микрокератома (ЛАЗИК), второй – с помощью фемтосекундного лазера (ФемтоЛАЗИК) [1, 8, 9, 11]. С внедрением в клиническую практику офтальмохирурга фемтолазера удалось снизить частоту осложнений, связанных с формированием роговичного клапана механическим микрокератомом, тем самым повысить эффективность, безопасность и предсказуемость операции [11].

    Основной критерий работы фемтосекундной лазерной установки – соответствие заданных и полученных морфометрических параметров роговичного клапана: толщины, диаметра и угла вреза края клапана.

    Достижения отечественных ученых Центра физического приборостроения Института общей физики им. акад. А. М. Прохорова РАН и МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова были реализованы в создании высокотехнологичных лазерных рефракционных установок, которые не уступают зарубежным аналогам [1]. Одной из последних совместных разработок является первая отечественная фемтосекундная лазерная установка Фемто Визум (ООО «Оптосистемы», Россия). В экспериментальных исследованиях отмечены высокие показатели качества поверхности стромального ложа роговицы после формирования роговичного клапана с использованием российской фемтолазерной установки [2]. С появлением измерительного 3D-цифрового микроскопа Hirox KH-8700 (Япония) открываются широкие возможности в оценке морфометрических параметров роговичного клапана. Таким образом, следующим этапом изучения работы новой отечественной установки Фемто Визум стало исследование морфометрических параметров формируемого роговичного клапана.

    Цель

    Провести сравнительную 3D-цифровую оценку морфометрических параметров роговичного клапана, сформированного с помощью фемтолазерных установок Фемто Визум и Femto LDV Z6.

    Материал и методы

     Исследование проводили на 20 кадаверных глазах от 10 доноров-трупов без признаков патологии роговицы, не соответствующих критериям отбора для кератопластики, предоставленных Глазным тканевым банком «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова», имеющим лицензию на осуществление медицинской деятельности по изъятию и хранению органов и (или) тканей человека для трансплантации; транспортировке органов и (или) тканей человека для трансплантации. Возраст доноров варьировал от 30 до 38 лет. От момента смерти до энуклеации проходило не более 10 часов, от момента смерти до выполнения эксперимента – не более 12 часов.

    Было сформировано две группы по 10 кадаверных глаз в каждой. Первую группу составили кадаверные глаза, на которых роговичный клапан формировали с помощью фемтолазерной установки Фемто Визум (Оптосистемы, Россия) (частота повторения лазерных импульсов – 1 МГц, энергия импульса – 300-900 нДж, размер пятна фокусировки – менее 2 мкм); на глазах второй группы клапан формировали с использованием установки Femto LDV Z6 (Ziemer, Швейцария) (частота повторения лазерных импульсов – более 5 МГц, энергия импульса – менее 100 нДж, размер пятна фокусировки – 2 мкм). Фемтосекундный лазер Femto LDV Z6 был выбран в качестве сравнения в виду того, что на сегодняшний день он является одним из самых удачных лазеров для формирования роговичного клапана, показавших свою безопасность и эффективность в коррекции аномалий рефракции [24-26]. Материал для исследования подготавливали по отработанной технологии. Вначале кадаверный глаз помещали в «зажим-лепесток» для механической фиксации и создания необходимого офтальмотонуса для фемтодиссекции. Затем скарифицировали эпителий роговицы. После этого с помощью фемтолазерной установки в обеих группах формировали роговичный клапан с заданными параметрами: диаметр стромального ложа – 9,0 мм, толщина клапана – 100 мкм, угол вреза края клапана – 70°. Далее выкраивали роговично-склеральный диск, который фиксировали в 4,0% формальдегиде в течение 12 часов. Подъем роговичного клапана выполняли с использованием двух пинцетов, непосредственно перед проведением исследования морфометрических параметров клапана, которое выполняли с помощью измерительного оптического 3D-цифрового микроскопа Hirox KH-8700 (Япония) (рис. 1). Построение математической 3D-модели объекта в данном микроскопе основано на серии захваченных плоских изображений на разном уровне фокусировки. Полученную модель можно поворачивать в пространстве, изменять масштаб, выполнять 2D- и 3D-измерения: длины линии, величины угла, диаметра, периметра, площади, уровня высот и др. Контрольные точки измерения можно наносить как на самой 3D-модели, так и на сформированном графике после нанесения профильной линии измерения на 3D-модели [10]. Так же 3D-цифровой микроскоп позволяет выполнять видеосъемку объектов с использованием поворотной камеры (рис. 2).

    Измерение морфометрических параметров клапана с помощью 3D-цифрового микроскопа и их дальнейшее использование в математических расчетах имело следующие особенности: учитывая месторасположение заданного угла вреза клапана и невозможность его непосредственного измерения каким-либо известным методом, было решено выполнить измерение смежного угла (измеренный угол) с заданным (рис. 3), с последующим математическим вычислением заданного угла (полученный угол). Для этого использовали следующую формулу: полученный угол = 180 - измеренный угол.

     При оценке толщины роговичного клапана выполняли измерение высоты сформированного интерфейса по диаметру стромального ложа роговицы (измеренная толщина) (рис. 4). Принимая во внимание, что измеренная толщина (рис. 4с) находится не под прямым углом к поверхности стромального ложа, было решено выполнить математическое вычисление высоты сформированного интерфейса (полученная толщина) путем построения прямоугольного треугольника, гипотенузой которого является измеренная толщина (рис. 4с). Далее определяли длину катета (рис. 4а), который образует высоту сформированного интерфейса (полученная толщина) – это наименьшее расстояние между передней и задней поверхностями клапана, которое соответствует фактической толщине клапана. При расчетах использовали значения измеренного и полученного (рис. 4а) углов. Для общего решения прямоугольного треугольника использовали теорему Пифагора: c2=a2+b2, где: a, b – катеты, c – гипотенуза.

    Измерение угла вреза и высоты сформированного интерфейса (измеренные угол и толщина) с помощью 3D-цифрового микроскопа Hirox KH-8700 (Япония) выполняли на трех профильных линиях в каждом квадранте сформированного стромального ложа (рис. 5, 6). Таким образом, с каждого подготовленного роговично-склерального диска со сформированным роговичным клапаном получали по 12 значений измеренного угла и измеренной толщины. Также выполняли измерение диаметра стромального ложа роговицы путем нанесения измерительных точек на полученных снимках с помощью программного обеспечения 3D-цифрового микроскопа (рис. 7, 8). Этот диаметр является задаваемой величиной в настройках фемтоустановки – внутренним (задним) значением диаметра клапана, и именно этот параметр имеют в виду в повседневной практике офтальмологи, когда вводят значение диаметра клапана в программное обеспечение фемтолазерной установки.

    Статистическую обработку данных проводили с использованием компьютерных программ Statistica 6.0 и Microsoft Excel 2007. Результаты представлены в виде средней арифметической величины (М) и стандартного отклонения (σ). Для сравнения данных использовали непараметрический анализ U-критерий Манна-Уитни. Статистически достоверными признавали различия, при которых уровень достоверности (р) p<0,05.

    Результаты

    Результаты проведенного исследования представлены в табл.

    При сравнительной оценке значений измеренного угла вреза края клапана видно, что различие между группами 1 («Фемто Визум») и 2 («Femto LDV Z6») не достоверно (p>0,05), 105,39±3,090 и 105,94±3,080 соответственно. Выявлена высокая степень соответствия полученного и заданного (700) угла вреза края клапана, группа 1 («Фемто Визум») – 74,61±3,090, группа 2 («Femto LDV Z6») – 74,06±3,080. В обеих исследуемых группах угол вреза имеет четкую Z-форму на всем протяжении края клапана, что видно на графическом изображении измерительного профиля и 3D-снимке угла вреза (рис. 5, 6).

    Из данных настоящего исследования видно, что статистически значимая разница по измеренной толщине между группами 1 («Фемто Визум») и 2 («Femto LDV Z6») отсутствует (p>0,05), 91,32±7,24 и 91,51±7,56 мкм соответственно. В обеих исследуемых группах отмечен регулярный характер измеренной толщины в каждом экспериментальном образце. Значение полученной толщины в группе 1 («Фемто Визум») составило 87,91±6,93 мкм, в группе 2 («Femto LDV Z6») – 87,92±7,79 мкм. Между исследуемыми группами по данным полученной толщины статистически значимой разницы не выявлено (p>0,05).

    Из сравнительной оценки результатов измерения диаметра стромального ложа видно, что между группами 1 («Фемто Визум») и 2 («Femto LDV Z6») статистически значимая разница отсутствует (p>0,05), 8,88±0,09 и 8,83±0,06 мм соответственно. Анализ результатов показал высокую степень соответствия полученных и заданных параметров диаметра стромального ложа в обеих группах. Как в группе 1 («Фемто Визум»), так и в группе 2 («Femto LDV Z6») форма полученного стромального ложа представляла собой четкий круг, вписывающийся в измерительную окружность, построенную по измерительным точкам (рис. 7, 8).

    Обсуждение

     В современной офтальмологии ЛАЗИК является самым распространенным хирургическим методом коррекции различных видов аномалий рефракции [17]. С внедрением в клиническую практику фемтосекундного лазера метод ЛАЗИК стал более безопасным, эффективным и предсказуемым [11]. Фемтолазер позволяет формировать униформный высокопрогнозируемый по морфометрическим параметрам (угол вреза края, толщина, диаметр) роговичный клапан [8, 9, 11-13, 20, 25, 26]. С появлением первой отечественной фемтолазерной установки Фемто Визум (ООО «Оптосистемы», Россия), созданной совместными усилиями учеными Центра физического приборостроения Института общей физики им. акад. А. М. Прохорова РАН и МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова, становится актуальным вопрос сравнительной оценки результатов ее работы с лучшими зарубежными аналогами.

    При анализе мировой литературы было выяснено, что на сегодняшний день существуют лишь единичные научные работы, в которых проводились 3D-измерения морфометрических параметров роговичного клапана.

    Несмотря на то что по своим конструкционным характеристикам использование 3D-цифрового микроскопа Hirox KH-8700 в клинической практике не представляется возможным, применение данного оборудования в экспериментальных исследованиях для оценки морфометрических параметров роговичного клапана является, несомненно, важным этапом при разработке и совершенствовании фемтолазерных установок.

    Благодаря построению 3D-модели и программному обеспечению, 3D-цифровой микроскоп Hirox KH-8700 позволяет измерять диаметр стромального ложа роговицы, угол вреза края клапана и высоту сформированного интерфейса в любой заданной точке на всем протяжении диаметра клапана. Используя графические изображения измеряемого профиля, можно оценить форму угла вреза края клапана. Применяя 2D-измерения, можно оценить соответствие формируемого диаметра стромального ложа окружности.

    Немаловажным аспектом при работе с 3D-цифровым микроскопом Hirox KH-8700 является отсутствие необходимости выполнять специальную пробоподготовку стромального ложа роговицы, что снижает риск появления артефактов, сокращает время проведения исследования и не требует дополнительных финансовых затрат.

    Известно, что критерием оценки работы фемтосекундного лазерного кератома является степень соответствия полученных значений морфометрических параметров клапана заданным параметрам. Несмотря на это при обработке данных настоящего исследования в первую очередь проводили сравнительную оценку полученных результатов группы 1 («Фемто Визум») с группой 2 («Femto LDV Z6»), поскольку установка Femto LDV Z6 как фемтолазерный кератом для формирования роговичного клапана зарегистрирована на территории Российской Федерации и имеет все необходимые документы для применения, с успехом используется в клинической практике, показывая высокие послеоперационные клинико-функциональные результаты [24-26]. Исследование точности соответствия полученных и заданных параметров не являлось первоочередной задачей работы. Несмотря на это, такое соответствие оказалось довольно высоким по всем исследуемым морфометрическим параметрам роговичного клапана, в том числе в группе 1, в которой использовали первую отечественную фемтолазерную установку Фемто Визум, разработка и совершенствование которой ведется в настоящее время.

    При несоответствии полученных значений заданным параметрам клапана офтальмолог может столкнуться с интра- и послеоперационными осложнениями технологии ЛАЗИК.

    Уменьшение значения угла вреза края клапана относительно заданных параметров может привести к повышению риска смещения клапана и врастания эпителия под клапан [13]. В то время как увеличение угла вреза относительно заданных параметров может сопровождаться более трудоемким процессом поднятия роговичного клапана, что может привести к большей травматизации роговицы. В настоящем исследовании показана высокая степень соответствия полученного угла вреза края клапана заданным параметрам в обеих исследуемых группах.

     В настоящей работе отмечена четкая Z-форма угла вреза края клапана на протяжении всего диаметра исследуемых образцов в обеих группах («Фемто Визум» и «Femto LDV Z6»). За счет такой формы угла вреза снижается риск смещения роговичного клапана в раннем послеоперационном периоде, а в позднем послеоперационном периоде приводит к формированию выраженного рубца, который повышает биомеханическую стабильность роговицы и также снижает риск смещения клапана [9].

    Существенное отклонение полученной толщины клапана относительно заданной в сторону уменьшения может сопровождаться повреждением боуменовой мембраны во время фемтодиссекции роговицы, что приводит к десквамации эпителия, вертикальному прорыву газа, формированию непрорезанных участков роговицы – тканевых «мостиков», с риском разрыва клапана при попытке его подъема [8]. Также возможно формирование эпителиального клапана, как это происходит при технологии эпи-ЛАЗИК. В таком случае дальнейшее воздействие эксимерного лазера придется непосредственно на боуменову мембрану. Как показывают некоторые авторы, удаление боуменовой мембраны при проведении поверхностной кератоабляции может быть причиной развития помутнения роговицы («haze») [18]. Такое помутнение сопровождается регрессом рефракционного эффекта, снижением некорригированной и максимально корригированной остроты зрения [6].

    Значительное непредсказуемое отклонение полученной толщины относительно заданной в сторону увеличения может привести к повышенному риску развития индуцированной кератэктазии при условии, что это приведет к превышению порогового значения остаточной стромы роговицы (250-300 мкм), либо будет сопровождаться изменением более 40% толщины роговицы от дооперационных значений, которое складывается из толщины сформированного клапана и глубины абляции стромы (percent tissue altered (PTA)) [22].

    При оценке результатов измеренной и полученной толщины клапана в группе 1 («Фемто Визум») отмечено, что отклонение от заданной толщины больше, чем в проведенных другими исследователями клинических работах с использованием установки Femto LDV, которое в таких исследованиях составляет ~7 мкм [25]. Вместе с тем, в настоящем экспериментальном исследовании результаты группы 2 («Femto LDV Z6») имеют аналогичную тенденцию. Так же в данном исследовании показано, что отсутствует статистически значимая разница по измеренной толщине между группами 1 («Фемто Визум») и 2 («Femto LDV Z6») (p>0,05). К тому же отклонение от заданной толщины в обеих исследуемых группах не превышает значений, полученных в других работах, в которых изучали морфометрические параметры роговичного клапана, сформированного с использованием североамериканской установки IntraLase – самой распространенной фемтолазерной установки в мире [15].

    Большее отклонение полученных значений толщины клапана относительно заданных в сторону уменьшения, по сравнению с клиническими работами других авторов, можно объяснить тремя особенностями проведенного исследования. Первой особенностью является отсутствие слезы и других жидкостей на поверхности исследуемых образцов роговицы, а, как известно, при измерении толщины клапана в клинической практике с помощью оптической когерентной томографии учитывается толщина слезной пленки, которая составляет в среднем 3 мкм [14, 21]. Ко второй особенности можно отнести запланированную деэпителизацию роговицы в процессе эксперимента на кадаверных глазах, проводимую перед формированием клапана. Как отмечают некоторые исследователи, уже в раннем послеоперационном периоде после ФемтоЛАЗИК происходит ремоделирование эпителия роговицы с его утолщением, достигающим 6 мкм и сохраняющимся на протяжении первого года наблюдения, что закономерно приводит к увеличению толщины клапана [16, 21]. Третьей особенностью настоящей работы, объясняющей уменьшение толщины клапана, является использование раствора формальдегида для фиксации роговично-склеральных дисков. В целом это приводит к уплотнению белков, а в роговице – к уменьшению толщины образца [4].

    Соответствие полученных и заданных параметров диаметра стромального ложа является важным фактором в профилактике интра- и послеоперационных осложнений. В случае, если полученный диаметр стромального ложа формируется меньше заданного размера, увеличивается вероятность воздействия эксимерного лазера за пределами стромального ложа, даже при оптимальной форме распределения энергии импульса. Такое воздействие приводит к повреждению края стромального ложа и увеличению риска развития дальнейшего врастания эпителия [1]. Особенно важно значение полученного диаметра стромального ложа при коррекции гиперметропии, когда значительное воздействие эксимерного лазера приходится на периферию стромального ложа [9]. В случае, если имеется периферическая неоваскуляризация роговицы, что характерно для пациентов с синдромом «сухого» глаза, длительно использующих контактные линзы, значительное отклонение полученного диаметра стромального ложа роговицы в сторону увеличения может привести к повреждению новообразованных сосудов с последующим кровотечением, увеличению времени операции, формированию отека клапана, десквамации эпителия и возможным изменениям коэффициента абляции роговицы, снижающим предсказуемость рефракционного результата операции.

    Анализ результатов настоящего исследования показал высокую степень соответствия полученных и заданных параметров диаметра стромального ложа как в группе 1 («Фемто Визум»), так и в группе 2 («Femto LDV Z6»).

    Выводы

    1. 3D-цифровой микроскоп Hirox KH-8700 позволяет проводить высокоточные измерения морфометрических параметров роговичного клапана по координатам X, Y, Z.

    2. Фемтосекундные лазерные установки Фемто Визум и Femto LDV Z6 позволяют формировать роговичный клапан, у которого угол вреза края клапана и диаметр стромального ложа роговицы соответствуют заданным параметрам без статистически значимой разницы между исследуемыми установками (p>0,05). Отмечена тенденция к формированию более тонкого роговичного клапана относительно заданных параметров в обеих исследуемых группах («Фемто Визум» и «Femto LDV Z6»), статистически значимая разница между группами отсутствует (p>0,05).


Страница источника: 36-44


Белые ночи - 2019 Сателлитные симпозиумы в рамках XXV Международного офтальмологического конгрессаБелые ночи - 2019 Сателлитные симпозиумы в рамках XXV Междун...

Новые технологии в офтальмологии - 2019 Всероссийская научно-практическая конференцияНовые технологии в офтальмологии - 2019 Всероссийская научно...

Современные технологии лечения витреоретинальной патологии – 2019 ХVII Всероссийская научно-практическаяконференция с международным участиемСовременные технологии лечения витреоретинальной патологии –...

Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Современные технологии лечения витреоретинальной патологии - 2019»Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Современные тех...

Роговица III. Инновации  лазерной коррекции зрения и кератопластикиРоговица III. Инновации лазерной коррекции зрения и кератоп...

ХVI Ежегодный конгресс Российского глаукомного общества «Вместе против слепоты»ХVI Ежегодный конгресс Российского глаукомного общества «Вме...

Сессии в рамках III Всероссийского конгресса «Аутоимунные и иммунодефицитные заболевания»Сессии в рамках III Всероссийского конгресса «Аутоимунные и ...

Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2018Современные технологии катарактальной и рефракционной хирург...

Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2018»Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Современные тех...

«Живая» хирургия в рамках конференции  «Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2018»«Живая» хирургия в рамках конференции «Современные технолог...

Сателлитные симпозиумы в рамках XI Российского общенационального офтальмологического форумаСателлитные симпозиумы в рамках XI Российского общенациональ...

Федоровские чтения - 2018 XV Всероссийская научно-практическая конференция с международным участиемФедоровские чтения - 2018 XV Всероссийская научно-практическ...

Актуальные проблемы офтальмологии XIII Всероссийская научная конференция молодых ученыхАктуальные проблемы офтальмологии XIII Всероссийская научная...

Восток – Запад 2018  Международная конференция по офтальмологииВосток – Запад 2018 Международная конференция по офтальмологии

«Живая хирургия» в рамках конференции «Белые ночи - 2018»«Живая хирургия» в рамках конференции «Белые ночи - 2018»

Белые ночи - 2018 Сателлитные симпозиумы в рамках XXIV Международного офтальмологического конгресса Белые ночи - 2018 Сателлитные симпозиумы в рамках XXIV Между...

Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Невские горизонты -  2018»Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Невские горизон...

Сателлитные симпозиумы в рамках VIII ЕАКОСателлитные симпозиумы в рамках VIII ЕАКО

VIII Евро-Азиатская конференция по офтальмохирургии (ЕАКО)VIII Евро-Азиатская конференция по офтальмохирургии (ЕАКО)

XVII Всероссийская школа офтальмологаXVII Всероссийская школа офтальмолога

Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Современные технологии лечения витреоретинальной патологии - 2018»Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Современные тех...

Современные технологии лечения витреоретинальной патологии - 2018 ХVI Научно-практическая конференция с международным участиемСовременные технологии лечения витреоретинальной патологии -...

Роговица II. Топография роговицы. Аберрации глаза 2018 Научно-практическая конференция с международным участиемРоговица II. Топография роговицы. Аберрации глаза 2018 Научн...

 ХV Юбилейный конгресс Российского глаукомного общества ХV Юбилейный конгресс Российского глаукомного общества

Сателлитные симпозиумы в рамках ХV Юбилейного конгресса Российского глаукомного обществаСателлитные симпозиумы в рамках ХV Юбилейного конгресса Росс...

Сателлитные симпозиумы в рамках конференции Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2017Сателлитные симпозиумы в рамках конференции Современные техн...

Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2017Современные технологии катарактальной и рефракционной хирург...

«Живая хирургия» в рамках конференции «Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2017»«Живая хирургия» в рамках конференции «Современные технологи...

Эндокринная офтальмопатия Научно-практическая конференцияЭндокринная офтальмопатия Научно-практическая конференция

Top.Mail.Ru


Open Archives