Биомеханические и топографические особенности роговой оболочки как факторы, влияющие на внутриглазное давление

    Актуальность

    Внутриглазное давление – давление жидкости внутри глаза, являющееся результатом баланса между продукцией камерной влаги, трабекулярным и увеосклеральным оттоком и давлением в эписклеральных венах, поддерживающее его форму и обеспечивающее постоянство циркулирующих питательных веществ и нормальную трофику внутриглазных тканей [1].

    Внутриглазное давление не является фиксированным показателем, оно зависит от множества факторов и меняется в соответствии с внутренними циркадными ритмами, а также изменяется в зависимости от образа жизни, формы физических нагрузок, в зависимости от положения тела и даже от вида дыхания [2, 3]. Поэтому необходимо изучать и учитывать различные факторы, которые могут повлиять на значения внутриглазного давления.

    Цель

    Провести анализ доступной литературы, выявить и обобщить многочисленные факторы, влияющие на значения внутриглазного давления. Обобщение и выявление всех факторов, влияющих в большей или меньшей степени на показатели офтальмотонуса, необходимо для понимания и учета этих причин в клинической практике врача-офтальмолога.

    Материал и методы

    Для выполнения обзора был осуществлен поиск источников литературы по реферативным базам PubMed и Scopus за период до 2022 г. включительно с использованием ключевых слов «biomechanical properties of the cornea», «cornea and iop», «factors affecting intraocular pressure». Всего было отобрано 58 статей и одна клиническая рекомендация, относящихся к теме обзора.

    Результаты

    Очевидность тесной связи части сосудистого тракта с продукцией водянистой влаги и ее оттоком давно доказана и не вызывает сомнений у офтальмологов по всему миру. Внутриглазное давление, так же как и артериальное давление в живом организме, имеет колебания [4] и зависит от множества факторов.

    Кратковременные изменения артериального давления у здорового человека незначительно влияют прямым образом на внутриглазное давление за счет существования в организме ауторегуляторных механизмов [5]. Однако стойкое повышение артериального давления, в большей степени систолического его компонента, имеет положительную связь с внутриглазным давлением и является наиболее сильным предиктором повышения внутриглазного давления (p<0,001) [6]. Так, например, увеличение центрального систолического давления в аорте в среднем на каждые 10 мм рт.ст. связано с повышением внутриглазного давления на 0,32 мм рт.ст. (p=0,004) [7].

    Венозный застой в камере стекловидного тела и уменьшение оттока водянистой влаги, связанного с повышением эписклерального венозного давления, которое определяется центральным венозным давлением, может привести к повышению внутриглазного давления.

    Причинами повышения внутриглазного давления являются венозная обструкция крупных сосудов, (например, тромбоз венозного синуса и синдром верхней полой вены), артериовенозные шунты или фистулы, синдром Стерджа – Вебера, склерит [8, 9].

    Естественные факторы

    Среди физиологических факторов даже изменение объема крови в глазном яблоке при пульсации артерий в нормальном организме, при нормальном тонусе сосудов, приводит к изменению внутриглазного давления на 1 мм рт.ст.

    Такие явления, как кашель, натуживание и рвота, могут привести к повышению внутриглазного давления на 30–40 мм рт.ст. [10].

    Сильное сокращение круговой мышцы глаза способно увеличить внутриглазное давление до 51 мм рт.ст., даже обычное моргание может увеличить внутриглазное давление на 10 мм рт.ст. [11].

    Среди естественных факторов нужно выделить и суточные колебания внутриглазного давления [12], пиковые же значения внутриглазного давления приходятся на период с 00:00 до 06:00 утра [13].

    При наступлении беременности внутриглазное давление снижается. Особенно значительно различие в давлении между вторым и третьим (р<0,001) триместрами беременности [14, 15].

    Дыхательные практики и физическая активность способны влиять на изменение показателей офтальмотонуса. Например, медитация способна повлиять на изменение внутриглазного давления, у исследуемых в начале и в конце исследования, которое длилось 3 недели, в среднем показатели внутриглазного давления уменьшились на 25% (с 20,16±3,3 до 15,05±2,4 мм рт.ст.) [16].

    Длительная задержка дыхания, особенно на фоне значительных физических нагрузок, приводит к серьезному повышению показателей внутриглазного давления [17].

    Сами по себе силовые упражнения, особенно интенсивные и изнуряющие, приводят к повышению внутриглазного давления, наиболее сильное повышение выявляют при упражнениях с отягощениями [18]. Так, например, было выявлено значительное повышение внутриглазного давления и снижение глазного перфузионного давления у здоровых взрослых при выполнении изометрических упражнений с отягощениями нижних конечностей [19]. Жим штанги лежа также значительно увеличивает внутриглазное давление [20].

    Даже обычное положение человека с опущенным головным концом, например в положение Тренделенбурга, приводит к повышению внутриглазного давления [21], а при выполнении стойки на голове (поза Ширшасаны) значения внутриглазного давления у некоторых испытуемых могут увеличиваться в 2 раза от исходных значений [22].

    Применение лекарственных и других препаратов

    Использование некоторых лекарственные препаратов и различных веществ способно оказывать значительное влияние на показатели офтальмотонуса.

    Применение β-блокаторов у пациентов с артериальной гипертензией в пероральной форме оказывает гипотензивный эффект на внутриглазное давление [23].

    Аналогичный эффект прослеживается даже у здоровых людей с нормальным артериальным давлением [24].

    Употребление некоторыми людьми веществ на основе марихуаны снижает внутриглазное давление, но с ограниченной продолжительностью действия и многочисленными побочными эффектами [25]. Заметное влияние канабиоиды оказывают при местном применении, эффективно снижая внутриглазное давление и действуя как нейропротекторы на ганглиозные клетки сетчатки [26, 27].

    При длительной терапии стероидами происходит повышение внутриглазного давления, которое впоследствии может привести к стероид-индуцированной глаукоме [28, 29].

    Медицинские манипуляции

    Анестезиологические пособия, такие как как экстубация и интубация при ларингоскопии и прохождение эндотрахеальной трубки через голосовую щель, могут вызвать симпатическую стимуляцию, которая, в свою очередь, влияет на сужение сосудов и может повышать центральное венозное давление, которое, следовательно, вызывает офтальмогипертензию. Адренергическая стимуляция при ларингоскопии нарушает отток водянистой влаги через трабекулярную сеть [30–32].

    Влияние ингаляционных анестетиков и седативных средств на изменения внутриглазного давления доказано клинически. Снижение внутриглазного давления связано с применением галотана, пропофола, севофлурана, изофлурана и энфлурана. Повышение внутриглазного давления чаще связано с применением кетамина и суксаметония. Значительные нерегулярные колебания внутриглазного давления ассоциированы с применением закиси азота [33].

    Хирургия в области глаза, даже та, которая не затрагивает непосредственно глазное яблоко, может приводить к изменению внутриглазного давления, например, подтяжка нижнего века связана со статистически значимым повышением внутриглазного давления сразу после операции и даже спустя 3 месяца после нее [34].

    Оперативное удаление халязиона приводит к понижению существующего среднего значения внутриглазного давления [35].

    Если же рассматривать оперативное лечение глаза с непосредственными манипуляциями на глазном яблоке, то в мировой практике описаны случаи значительного критического повышения внутриглазного давления с тяжелой потерей зрения после анестезии закисью азота в присутствии внутриглазного пузырька газа перфторпропана у пациентов, перенесших за 37 дней до этого витреоретинальную операцию с газовой тампонадой. Изменяя концентрацию, объем и тип используемого газа, можно получить пузырьки, которые будут существовать до 70 дней, прежде чем полностью метаболизируются [36, 37].

    Экстракция помутневшего хрусталика при неосложненной катаракте позволяет снижать внутриглазное давление в послеоперационном периоде по отношению к дооперационным значениям [38].

    Использование интравитреальных инъекций ингибиторов фактора роста эндотелия сосудов нередко связано с определенным повышением внутриглазного давления и увеличивается с увеличением количества инъекций [39].

    При сквозной кератопластике на фоне снижения биомеханического профиля роговицы отмечается значительное более высокое внутриглазное давление [40].

    Заболевания

    Травмы и контузии глазного яблока, ассоциированные с гифемой, иридодиализом, разрывами Цинновых связок, изменением радужно-корнеального угла, могут приводить к острому повышению давления внутри глаза [41]. Эти состояния чаще всего сопровождаются нарушением оттока водянистой влаги через Шлеммов канал. Например, кровь и ее компоненты, находясь в передней камере, приводят к механической блокировке путей оттока в передней камере и офтальмогипертензии [42]. Увеит может приводить не просто к офтальмогипертензии, а к увеальной форме глаукомы [43].

    Эндокринные заболевания (например, эндокринная офтальмопатия) способны вызвать периорбитальный отек, увеличить объем орбиты, что может в том числе привести к увеличению внутриглазного давления [48].

    Конечно, проявления эндокринной офтальмопатии бывают значительными при выраженной декомпенсации организма, и, разумеется, такие пациенты встречаются достаточно редко в обыденной практике врачейофтальмологов, проводящих исследование показателей офтальмотонуса. В повседневной практике медицинский персонал, измеряющий значения внутриглазного давления, будет сталкиваться, например, с колебаниями показателей в течение суток, так как некоторые пациенты смогут прийти на исследование только в утренние часы, а некоторые – в вечернее время.

    Иные факторы

    Помимо факторов, связанных непосредственно с влиянием на глазное яблоко, например, оперативных вмешательств, обнаружена достоверная значимость влияния времени года и температурных перепадов. Ученым из Японии удалось выявить значительно более высокое внутриглазное давление зимой, в отличие от летнего периода. Повышение внутриглазного давления преимущественно зимой получило подтверждение связи с истончением слоя нервных волокон сетчатки [44].

    Этническое афроамериканское происхождение у латиноамериканцев было значительно связано с более высоким внутриглазным давлением, даже после учета возраста, пола, индекса массы тела, систолического артериального давления, центральной толщины роговицы эта связь оставалась значимой (p=0,0005) [45].

    Внутриглазное давление более 21 мм рт.ст. характерно для афроамериканцев и людей, родившихся от смешанных браков с афроамериканцами, чем для людей европеоидной расы [46].

    Высокий индекс массы тела и окружность талии коррелируют с более высоким внутриглазным давлением как у мужчин (индекс массы тела, β=0,053, p=0,026; окружность талии, β=0,016, p=0,067), так и у женщин (индекс массы тела, β=0,074, p<0,001; окружность талии, β=0,028, p<0,001).

    У здоровых исследуемых, особенно женщин, большая жировая масса была связана с более высоким внутриглазным давлением, а большая мышечная масса была связана с более низким внутриглазным давлением даже после корректировки массы тела и изменения индекса массы тела [47].

    Разумеется, с учетом влияния такого большого количество различных факторов, начиная от сезонных колебаний температуры и заканчивая индивидуальными конституциональными особенностями телосложения, все же особенное внимание следует уделять именно биомеханическим и топографическим особенностями роговой оболочки, так как эти факторы наиболее доступны для фиксации и оценки именно офтальмологам в их рутинной практике.

    Индивидуальные особенности анатомии глазного яблока

    Роговица сама по себе в большинстве случаев при тонометрии является посредником между тонометром и тем давлением, которое формируется внутри глаза, и именно изменения биомеханических свойств роговицы могут затруднить интерпретацию результатов измерения внутриглазного давления. Точное определение значений офтальмотонуса особенно требует учета биомеханических свойств роговицы, данных анамнеза о перенесенных заболеваниях роговицы или кераторефракционных операциях [49].

    Биомеханическая изменчивость толщины, жесткости, кривизны роговицы или слезной пленки роговицы у пациентов может привести к многочисленным ошибкам при измерении внутриглазного давления аппланационными тонометрами [50].

    При увеличении кривизны роговицы показатели внутриглазного давления снижаются, особенно при измерениях аппланационными тонометрами [51].

    Внутриглазное давление занижается при прямом роговичном астигматизме и завышается при обратном роговичном астигматизме. Ошибка составляет примерно 1 мм рт.ст. на каждые 4 дптр астигматизма. Для астигматизма роговицы с косыми осями ошибка меньше и приближается к нулю, когда ось составляет 45° или 135° [52].

    Радиус роговицы имеет отрицательную корреляцию с показателями внутриглазного давления (p<0,0001) [53].

    Толщина роговицы имеет высокую прямую положительную связь. Важное значение для правильной трактовки показателей внутриглазного давления при измерении самым популярным в Европе и Северной Америке тонометром Гольдмана имеет учет поправочного коэффициента Элера, используемого для перерасчета внутриглазного давления при отклонении толщины роговицы от средней толщины, равной 545 мкм. Особенно актуальна корректировка показателей офтальмотонуса после эксимерлазерной коррекции зрения [54].

    Из других параметров роговицы на показатели внутриглазного давления выявлено влияние вязкоупругих и эластических свойства роговицы таких показателей, как гистерезис и фактор резистентности роговицы. Значения этих показателей имеют прямую положительную связь [55].

    В исследованиях при сравнении роговичного гистерезиса и фактора резистентности роговицы доказано, что эти показатели достоверно снижены у пациентов с глаукомой нормального давления, чем у пациентов с первично открытой глаукомой и пациентов без признаков глаукомы, что свидетельствует о связи данных показателей с внутриглазным давлением [56].

    Аксиальная длина глазного яблока имеет статистически значимую отрицательную корреляцию, при увеличении на 1,0 мм осевой длины глаза имеется тенденция к занижению значений тонометрии на 0,29 мм рт.ст. (p=0,0002). У женщин средняя осевая длина была на 1,04 мм короче, а среднее внутриглазное давление на 0,54 мм рт.ст. выше, чем у мужчин [57, 58].

    Биомеханические параметры зависят от внутриглазного давления, а роговица и склера становятся более упругими по мере увеличения внутриглазного давления [59]. Некоторые факторы, влияющие на внутриглазное давление, остаются до сих пор до конца не изученными.

    Заключение

    Таким образом, по итогам проведения литературного поиска, нами были определены и структурированы наиболее важные факторы, начиная от влияния внешней среды и заканчивая индивидуальными особенностями анатомии человека, учет которых необходим для правильной трактовки и получения точных значений офтальмотонуса в клинической практике офтальмологов.

    Особенно важен учет на значения внутриглазного давления именно биомеханических и кератотопографических показателей роговицы, так как во многих странах для диагностики показателей внутриглазного давления продолжают оставаться актуальными именно аппланационные тонометры, такие как тонометр Гольдмана и тонометр Маклакова, которые чрезвычайно чувствительны к поверхностным особенностям роговой оболочки.

    Следует помнить о влиянии на аппланационную тонометрию уже имеющих доказательную базу параметров роговицы, например, таких как толщина и гистерезис роговицы, и продолжать исследовать другие биомеханические и кератотопографические характеристики роговой оболочки для понимания значимости влияния на показатели внутриглазного давления и, следовательно, для повышения результативности лечебных мероприятий у пациентов, поскольку в некоторых случая каждый миллиметр ртутного столба может стать решающим для выбора оптимального метода ведения пациента.

    

    Информация об авторах

    Александр Николаевич Самойлов, д.м.н., профессор, зав. кафедрой офтальмологии, samoilovan16@gmail.com, https://orcid.org/0000-0003-0863-7762

    Виктор Алексеевич Усов, к.м.н., ассистент кафедры офтальмологии, vik-usov@rambler.ru, https://orcid.org/0000-0003-0549-783X

    Наиль Равилевич Ахметов, аспирант, ahmetovn17@gmail.com, https://orcid.org/0000-0001-8216-5025

    Information about the authors

    Aleksandr N. Samoilov, Doctor of Sciences of Medicine, Professor, Head of the Department of Ophthalmology, https://orcid.org/0000-0003-0863-7762, samoilovan16@gmail.com

    Viktor A. Usov, PhD in Medicine, Assistant of the Department of Ophthalmology, vik-usov@rambler.ru, https://orcid.org/0000-0003-0549-783X,

    Nail’ R. Akhmetov, PhD Student, ahmetovn17@gmail.com, https://orcid.org/0000-0001-8216-5025

    Вклад авторов в работу:

    А.Н. Самойлов: существенный вклад в концепцию и дизайн работы, статистическая обработка данных, редактирование, окончательное утверждение версии, подлежащей публикации.

    В.А. Усов: существенный вклад в концепцию и дизайн работы, статистическая обработка данных, редактирование.

    Н.Р. Ахметов: существенный вклад в концепцию и дизайн работы, сбор, анализ и обработка материала, написание текста.

    Authors’ contribution:

    A.N. Samoilov: significant contribution to the concept and design of the work, statistical data processing, editing, final approval of the version to be published.

    V.A. Usov: significant contribution to the concept and design of the work, statistical data processing, editing.

    N.R. Akhmetov: significant contribution to the concept and design of the work, collection, analysis and processing of material, writing.

    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: Тhere is no conflict of interest.

    Поступила: 09.07.2023

    Переработана: 14.09.2023

    Принята к печати: 30.01.2024

    Originally received: 09.07.2023

    Final revision: 14.09.2023

    Accepted: 30.01.2024