Аккомодирующая ИОЛ

    Разработка гелевой аккомодирующей интраокулярной линзы (ИОЛ), работающей на принципе смещения жидкого геля внутри оптической части линзы под действием естественных физиологических аккомодационных механизмов, что обеспечит превосходное качество оптики в широком диапазоне рефракции, является сложной инженерной задачей.

    Созданный опытный экземпляр линзы на базе соответствующей математической модели дает основания предполагать, что эта задача реально осуществима. Это сообщение прозвучало из уст доктора Шона МакКафферти (Sean J. McCafferty), работающего в Университете Аризоны (г. Тусон, шт. Аризона, США).

    Доклад на данную тему был представлен на Конференции Американского общества катарактальных и рефракционных хирургов (ASCRS), прошедшей в Бостоне в 2014 г.

    «В основе дизайна новой ИОЛ лежит концепция линзы NuLens с фиксацией в цилиарной борозде, в которой под действием сокращения цилиарных мышц происходит «выпячивание» жидкого геля через центральное отверстие в оптике. Это вызывает изменение формы линзы, то есть создает эффект аккомодации», – сообщил доктор МакКафферти.

    Тем не менее дизайн Nulens работает вразрез с естественным направлением аккомодации, увеличивая, а не ослабляя преломляющую силу хрусталика при её расслаблении. В опытном же экземпляре используется двухкамерный резервуар, расположенный перед деформируемой поверхностью и заполненный жидкостью с высоким коэффициентом преломления. Это создает вектор противодействия со стороны цилиарной борозды, который снижает силу преломления линзы при расслаблении аккомодации, что физиологически сходно с движениями нативного хрусталика. «Основной целью при разработке нового дизайна стало сведение к минимуму усилия, необходимого для аккомодации», – сообщил доктор МакКафферти.

    Сила так же, как и пространство, для осуществления акта аккомодации внутри глаза очень ограничены.

    Но аккомодация, сопровождаемая индукцией аберраций высшего порядка, не приносит никакой пользы. Поэтому нашей второй целью является оптимизация качества изображения на сетчатке, выражаемого через критерий Штреля. «Небольшие изменения в конструкции и материале линзы, такие, например, как размер отверстия для прохождения геля, объём, толщина и эластичность гелевого материала, оказывают значительный эффект на величину необходимого усилия и достигаемый функциональный результат», – пояснил доктор МакКафферти.

    Так, уменьшение осевой толщины геля с 2,0 до 0,5 мм при отверстии в оптике, равном 3,0 мм, меняет профиль поверхности линзы с умеренной кривизны, примерно равной таковой естественного хрусталика и дающей очень небольшие значения аберраций, на волнообразную поверхность генерирующую экстремально высокие аберрации.

    «Математическая модель, разработанная для новой линзы, тесно коррелирует с изученными экспериментальным путем характеристиками опытного экземпляра», – сообщил доктор МакКафферти.

    К этой модели может быть подключен широкий спектр конструкционных переменных и вариантов материалов для обеспечения возможности виртуального тестирования без необходимости изготовления сотни разных моделей экспериментальных линз. Что, несомненно, ускорит процесс разработки.

    Пока модель предусматривает тот факт, что увеличение до максимума индекса рефракции на поверхности обеспечивает снижение усилия срабатывания. Минимизация коэффициента Пуассона используемого геля, который служит мерой того, насколько материал деформируется в одном направлении в ответ на силу, приложенную в другом направлении, также снижает значения прилагаемой силы и улучшает качество изображения. При этом следует отметить, что значения Пуассона для гелей достаточно высоки и варьируют в узком диапазоне. Снижение эластичности, или модуля Юнга, и общей площади сжатия гаптического элемента дисковидной формы также снижает уровень необходимого усилия, хотя это идет вразрез с получением эффекта, основанного на увеличении отношения осевой толщины геля к диаметру отверстия.

    «Несколько входных параметров могут быть объединены с помощью метода Монте-Карло, позволяющего вывести корень из суммы квадратов оценочной функции, который даст необходимые ответы относительно взаимосвязи диаметра, модуля Юнга и других параметров конструкции и материалов. Это позволит оптимизировать результаты по силе и качеству изображения», – подчеркнул доктор МакКафферти.

    Математическое моделирование – тест, который должна пройти каждая ИОЛ с деформируемой поверхностью до окончательного внедрения в практику и утверждения в FDA (Администрация по контролю за продуктами питания и лекарствами США).