Современные подходы к хирургии катаракты на основании анализа волнового фронта

    

    Актуальность

    Катаракта по-прежнему остается основной причиной нарушения зрения во всем мире [1]. По данным популяционных исследований, распространенность и выявляемость катаракты в мире увеличивается [2, 3]. В клинических рекомендациях от 2021 г. всем пациентам с установленным диагнозом «катаракта» рекомендовано удаление помутневшего хрусталика с имплантацией интраокулярной линзы как единственный действенный эффективный и радикальный способ лечения катаракты. Настоящий этап развития хирургических технологий обосновывает целесообразность введения в клиническую практику условного порога остроты зрения, равного его снижению до 0,5 с коррекцией. Однако не только острота зрения является определяющей в оценке качества зрения пациентов с катарактой. Даже на ранних стадиях развития катаракты, когда максимальная острота зрения (в том числе с коррекцией) часто остается высокой, пациенты предъявляют жалобы на снижение качества изображения (рассеивание света, диплопию), что вызывает трудности в повседневной и профессиональной жизни [3, 4]. Оценка взаимосвязи изменений состояния хрусталика и жалоб пациента является сложной задачей для практического офтальмолога, что ранее было связано с отсутствием диагностических приборов, измеряющих долю влияния хрусталика на качество зрения. Одним из распространенных способов оценки состояния хрусталика является биомикроскопия, но данный способ исследования является субъективным и результат оценки может варьироваться от специалиста к специалисту [5]. Современные диагностические системы – аберрометры с возможностью изолированной оценки внутренних аберраций – дали врачам возможность интерпретации данных о влиянии изменений хрусталика на качество зрения.

    Цель

    Проанализировать современное состояние проблемы изменения волнового фронта у пациентов с различными видами начального помутнения хрусталика.

    Материал и методы

    Произведен системный анализ научных публикаций отечественных и зарубежных авторов на ресурсах PubMed, Medline c 2000 до 2022 г., посвященных существующим на настоящий момент методам оценки качества зрения пациентов с начальными помутнениями хрусталика.

    Результаты

    Аберрациями называют ошибки фокусирования оптической системы, не позволяющие сформировать четкое изображение на сетчатке глаза. Наиболее часто в офтальмологии для аппроксимации волнового фронта применяют полиномы Цернике, которые эффективно описывают аберрации волнового фронта. Графически их можно представить в виде пирамиды. Аберрации в центре пирамиды Цернике оказывают наибольшее влияние на качество зрительного восприятия по сравнению с аберрациями на ее краю. Глазные аберрации подразделяют на аберрации низшего порядка и аберрации высшего порядка(рис. 1). Аберрации низшего порядка могут быть скорректированы с помощью очков и контактных линз и составляют около 85% от всех аберраций. К аберрациям низшего порядка относятся: дефокусировка – положительная (дальнозоркость) или отрицательная (близорукость), которые являются доминирующими аберрациями, затем идет астигматизм (ортогональный или косой). Аберрации высшего порядка существенно влияют на качество зрения, ухудшая его, несмотря на использование правильно подобранной оптической коррекции. К ним относятся кома, сферические аберрации и трефоил (трилистник).

    Кома – аберрация третьего порядка с коэффициентами Цернике Z3^–1 , и Z3¹ вертикальная и горизонтальная кома(рис. 1)соответственно. Кома проявляется в том, что симметричный относительно главного луча световой пучок, входящий в оптическую систему, становится асимметричным при выходе из нее. Нарушение симметрии в вышедшем пучке лучей объясняется неодинаковыми условиями преломления лучей. Кома часто рассматривается как проблематичная аберрация из-за асимметрии, которую она создает в изображениях. Визуально люди с таким типом аберрации могут испытывать размытие и двоение изображения, при этом у изображений могут появляться хвосты, как у кометы.

    Сферическая аберрация – аберрация оптической системы с коэффициентами Цернике Z4 (рис. 1), из-за которой происходит несовпадение фокусов для лучей света, проходящих на разных расстояниях от оптической оси. Она приводит к нарушению гомоцентричности пучков лучей от точечного источника без нарушения симметрии строения этих пучков. Сферические аберрации вызывают появления ореолов вокруг точечных источников света и являются причиной снижения контрастной чувствительности.

    Трефоил – аберрация третьего порядка с коэффициэнтом Цернике Z3 ^–3 и Z3³ (рис. 1). Трефоил возникает при иррегулярности оптической поверхности. Трефоил оказывает меньшее влияние на качество изображения по сравнению с равной по абсолютному значению аберрационной моды комой, вызывая оптический феномен в виде лучистости. Различие в форме волнового фронта, входящего в глаз и выходящего из глаза, определяет тип аберрации (рис. 2).

    Все структуры глазного яблока, такие как слезная пленка, роговица, хрусталик, стекловидное тело, сетчатка, влияют на возникновение аберраций оптической системы глаза. Возникновение иррегулярности поверхности роговицы, вызванное синдромом «сухого глаза», оптической неоднородностью и нарушением прозрачности слоев роговицы приводят к резкому изменению аберрационной картины волнового фронта глаза с увеличением аберраций высших порядков [6–8]. В частности, данные изменения роговицы характерны для таких заболеваний, как кератоконус [9], эндотелиальная дистрофия роговицы [10]. Изменение волнового фронта также может быть связанно с плавающими помутнениями в стекловидном теле [11], изменениями сетчатки [12, 13].
    Также для оценки качества зрения может быть использована функция передачи модуляции, которая описывает качество изображения оптической системы и измеряет передачу модуляции (контрастности) от объекта к изображению, т.е. насколько достоверно оптическая система передает различные уровни детализации изображения. Функция передачи модуляции (ФПМ) аналогична функции контрастной чувствительности глаза, но не зависит от субъективного восприятия человеком.

    Современные аберрометры способны с высокой точностью определять различные оптические дефекты зрительной системы человека, позволяют выделить отдельно внутренние и роговичные аберрации из числа общих аберраций (рис. 2). Работа современных аберрометров построена на использовании различных оптических принципов, таких как трассировка лучей (аберрометрия прямой проекции) и автоматическая ретиноскопия (щелевая скиаскопия).

    Различные типы начального помутнения хрусталика проявляются разными профилями аберраций волнового фронта. Первые данные по анализу волнового фронта глаза с катарактой были предоставлены T. Kuroda и соавт. в 2002 г., в исследовании в группе пациентов с ядерной катарактой выявлена отрицательная сферическая аберрация –1,274±0,733 мкм при диаметре зрачка 6 мм [14]. Это открытие было важным, так как сферическая аберрация в нормальных здоровых глазах обычно имеет положительный знак [15]. K.M. Rocha и соавт. также описали, что в группе с кортикальной катарактой преобладает кома, в группе ядерной катаракты – сферическая аберрация [16]. Однако полярность внутренних сферических аберраций, которые были проанализированы в этом исследовании, противоположна полярности предыдущих исследований [17]. J. Lee и соавт. описали, что при ядерной катаракте полярность сферических аберраций отрицательна, поскольку волновой фронт задерживается, когда луч проходит внутри твердого ядра, в то время как прозрачные хрусталики имеют положительные сферические аберрации [18]. Клинически острота зрения при ядерной катаракте зависит от диаметра зрачка. Если зрачок мал, например, у пациентов старше 70 лет, то при ядерной катаракте может проявляться миопический сдвиг из-за повышенной центральной преломляющей способности хрусталика [19]. Ядерная катаракта у пациентов среднего возраста или пациентов с широким зрачком может вызвать монокулярную триплопию, связанную с комбинацией сферической аберрации и трефойла [20]. C.-Z. Wu и соавт. обнаружили, что кортикальная катаракта преимущественно увеличивает кому, тогда как помутнение в ядре увеличивает сферическую аберрацию [21, 22]. Оба типа хрусталиковых помутнений также индуцировали большее значение аберрационной моды трефойла. Задняя субкапсулярная катаракта недостаточно полно изучена с точки зрения изменения волнового фронта в связи с тем, что часто бывает довольно непрозрачной, что приводит к отсутствию данных в центральной области сканирования [23]. Возможно, оптические феномены при задней субкапсулярной катаракте связаны не столько с преломлением, сколько с поглощением и рассеянием света.

    По мнению ряда авторов, показатели общих аберраций волнового фронта высшего порядка (от 0,88– 1,31 мкм), комы (от 0,47–0,76 мкм) и сферической аберрации (от –0,16–0,35 мкм) значительно увеличены у пациентов с начальной катарактой и с высокой остротой зрения по сравнению с пациентами без катаракты, указывающие на ухудшение качества зрения у этих пациентов [24]. С чем связаны жалобы у пациентов с начальной катарактой и высокой остротой зрения? E. Stifter и соавт. сравнили показатели контрастной чувствительности у пациентов в группах ядерной, кортикальной и задней субкапсулярной катаракты [25]. В их исследовании задняя субкапсулярная катаракта показала значительно сниженные показатели контрастной чувствительности по сравнению с другими группами. Сравнительно сильное влияние задней субкапсулярной катаракты на функциональное зрение может быть обусловлено типичным положением зоны непрозрачности задней капсулы хрусталика, которая чаще всего располагается в оптической оси глаза.

    Функция передачи модуляции клинически полезна для оценки субъективной зрительной функции. Исследовано, что функция передачи модуляции ухудшается при наличии аберраций высшего порядка волнового фронта [26–28], это характерно для пациентов с наличием начальной катаракты и при этом высокой остротой зрения. I. Adamsons и соавт. сообщили, что низкие значения ФПМ были связаны с появлением таких симптомов, как ореолы, размытие изображения в виде звезды, туманное зрение, жалобы на двойное или множественное изображение, плохое ночное зрение, которые уменьшились после удаления и улучшили значения ФПМ [29]. Несмотря на то что внутренние аберрации увеличиваются с возрастом, важно отметить, что это увеличение не обязательно оказывает клинически значимое влияние на зрительную функцию, поскольку с возрастом происходят изменения размера зрачка [30, 31], снижаются зрительная работоспособность и качество нейронной обработки информации [32, 33]. Как и в любой оптической системе, размер зрачка имеет важное значение для формирования изображения. Уменьшение зрачка увеличивает глубину фокуса и сводит к минимуму влияние аберраций высшего порядка за счет уменьшения размытия изображения на сетчатке. Напротив, величина аберраций возрастает с расширением зрачка, что приводит к снижению оптического качества изображения. Поэтому важно учитывать размер зрачка при интерпретации карт волнового фронта. Вклад аберрации высшего порядка в общую волновую аберрацию возрастает с увеличением диаметра зрачка с 3 до 14% при изменении диаметра зрачка с 3,0 до 7,0 мм [34].

    Заключение

    Острота зрения у пациентов с начальной катарактой не является единственным критерием оценки для определения сроков хирургического вмешательства. Анализ аберраций волнового фронта, функции передачи модуляции в большей мере описывают нарушения качества зрения и могут быть использованы в качестве объективных критериев для назначения оперативного лечения. Следовательно, требуется пересмотр рекомендаций для определения показаний к хирургическому лечению начальных катаракт с высокой корригируемой остротой зрения. Разнообразие офтальмологических приборов, созданных с учетом новейших технологий и основанных на различных принципах действия, делает реальным не только качественную, но и количественную оценку нарушений оптических свойств хрусталика за счет описания аберраций низшего и высшего порядка. Однако необходимо учитывать, что на качество зрения влияет суммарный волновой фронт, так как аберрации хрусталика могут нейтрализовать или усиливать роговичные аберрации. Следует анализировать роговичные и внутренние аберрации изолированно, для правильной диагностики предоперационного состояния.

    Анализ внутренних аберраций высшего порядка, возникших в результате начальных помутнений хрусталика, имеет важное значение для определения влияния непрозрачности сред на качество зрения. Более того, прогноз возможной зрительной функции, достижимой после операции, невозможен до тех пор, пока не будет разработана клиническая система оценки качества зрения пациентов с катарактой.

    Таким образом, изучение аберраций человеческого глаза позволяет дать объективную и количественную оценку оптическому аппарату глаза, что расширяет возможности для диагностики и для формирования хирургических подходов при начальных помутнениях хрусталика у пациентов с высокой остротой зрения.

    

    Информация об авторах

    Елена Михайловна Титаренко, врач-офтальмолог, eyetitarenko@gmail.com, https://orcid.org/0000-0001-5227-9398

    Олег Владимирович Шиловских, к.м.н., врач-офтальмохирург, ekmntk@gmail.com, https://orcid.org/0000-0003-4931-8266

    Дмитрий Иванович Иванов, д.м.н., врач-офтальмохирург, ivanov@eyeclinic.ru, https://orcid.org/0000-0001-9777-3779

    Алексей Николаевич Ульянов, врач-офтальмохирург, eyealexey@gmai.com, https://orcid.org/0000-0002-4545-3236

    Information about the authors

    Elena M. Titarenko, Ophthalmologist, eyetitarenko@gmail.com, https://orcid.org/0000-0001-5227-9398

    Oleg V. Shilovskikh, PhD in Medicine, Ophthalmic Surgeon, ekmntk@gmail.com, https://orcid.org/0000-0003-4931-8266

    Dmitrii I. Ivanov, Doctor of Sciences in Medicine, Ophthalmic Surgeon, ivanov@eyeclinic.ru, https://orcid.org/0000-0001-9777-3779

    Alexey N. Ul'yanov, Ophthalmic Surgeon, eyealexey@gmai.com, https://orcid.org/0000-0002-4545-3236

    Вклад авторов в работу:

    Е.М. Титаренко: существенный вклад в концепцию и дизайн работы, сбор, анализ и обработка материала, статистическая обработка данных, написание текста, редактирование.

    О.В. Шиловских: существенный вклад в концепцию и дизайн работы, редактирование, окончательное утверждение версии, подлежащей публикации.

    Д.И. Иванов: существенный вклад в концепцию и дизайн работы, редактирование, окончательное утверждение версии, подлежащей публикации.

    А.Н. Ульянов: существенный вклад в концепцию и дизайн работы, редактирование, окончательное утверждение версии, подлежащей публикации.

    Authors' contribution:

    Е.М. Titarenko: significant contribution to the concept and design of the work, collection, analysis and processing of material, statistical data processing, writing, editing.

    O.V. Shilovskikh: significant contribution to the concept and design of the work, editing, final approval of the version to be published.

    D.I. Ivanov: significant contribution to the concept and design of the work, editing, final approval of the version to be published.

    A.N. Ul'yanov: significant contribution to the concept and design of the work, editing, final approval of the version to be published.

    Финансирование: Авторы не получали конкретный грант на это исследование от какого-либо финансирующего агентства в государственном, коммерческом и некоммерческом секторах.

    Согласие пациента на публикацию: Письменного согласия на публикацию этого материала получено не было. Он не содержит никакой личной идентифицирующей информации.

    Конфликт интересов: Отсутствует.

    Funding: The authors have not declared a specific grant for this research from any funding agency in the public, commercial or not-for-profit sectors.

    Patient consent for publication: No written consent was obtained for the publication of this material. It does not contain any personally identifying information.

    Conflict of interest: There is no conflict of interest.

    Поступила: 01.11.2022

    Переработана: 26.12.2022

    Принята к печати: 12.01.2023

    Originally received: 01.11.2022

    Final revision: 26.12.2022

    Accepted: 12.01.2023