Биомеханика аккомодационного ответа в норме и при пресбиопии

     Аккомодационный ответ зрительной системы возникает в ответ на предъявление зрительного стимула на близком расстоянии. Согласно классической теории аккомодативного механизма Г. Гельмгольца (1855), цилиарное тело меняет баланс двух пассивных эластических элементов: хрусталика и восстановительного (возвращающего на прежнее место) элемента, под которым предполагалась хориоидея.

    В настоящее время известно, что обеспечение ясного зрения вблизи происходит за счет целого комплекса механизмов. Среди них выделяют интраокулярные: изменение кривизны хрусталиковой поверхности, изменение показателя преломления внутри хрусталикового вещества, перемещение хрусталика вдоль оптической оси и изменение диаметра зрачка [2, 10, 11, 13, 14]. Помимо этого, отмечают внешние компоненты аккомодации — перемещение глаза в сагиттальном направлении под действием экстраокулярных мышц, удлинение оси глазного яблока из-за его сдавления наружными мышцами глаза [8, 9, 21]. При этом лентикулярная трансформация играет главную роль в аккомодационном ответе, тогда как сужение зрачка, появление наведенного прямого астигматизма роговицы, удлинение передне-заднего размера глаза считаются вторичными [2].

    Формирование пресбиопии характеризуется выраженным снижением аккомодационной способности, утратой возможности фокусировать зрение на близко расположенных предметах и, как следствие этого, снижением зрения вблизи. Считается, что основной причиной развития пресбиопии является потеря эластичности хрусталика, невозможность изменения его формы, что обусловлено генетически детерминированными инволюционными изменениями [2, 15, 16, 21, 22]. Вместе с тем до сих пор изменение аккомодации при старении не исследовано в полной мере [2, 14, 18]. Несмотря на высокий уровень современных диагностических возможностей и огромный исторический опыт, в настоящее время нет однозначного четкого представления, каков механизм формирования пресбиопии [5, 7, 14, 18]. Картина интраокулярных взаимоотношений при развитии пресбиопии, как в покое, так и при напряжении аккомодации, остается до конца не ясной. Во многом это связано с тем, что существующие методы исследования аккомодации направлены на выявление функционального потенциала зрительного анализатора и не дают в полной мере оценить роль интраокулярных структур в механизмах нарушения аккомодации [24, 25]. Изучение других, дополнительных факторов аккомодации крайне ограничено [5, 22]. Этим объясняется то, что представления о закономерностях аккомодационного ответа при пресбиопии достаточно разрозненны.

    Вместе с тем выявление и систематизация биомеханических закономерностей аккомодации в норме и при развитии пресбиопии может стать основой для решения задач теоретической и практической офтальмологии.

     Цель

    Выявление закономерностей формирования аккомодационного ответа в норме и при развитии пресбиопии.

    Материал и методы

    Клинические исследования проведены в соответствии с Хельсинской декларацией Всемирной медицинской ассоциации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека» (1964 г., с поправками 2000 г.) и Федеральным законом Российской Федерации от 21 ноября 2011 г. N 323-ФЗ «Об основах охраны здоровья граждан в Российской Федерации». Были обследованы две группы пациентов с эмметропической рефракцией (объективная рефракция в условиях медикаментозной циклоплегии не более ±0,25 дптр). В первую группу вошли 30 здоровых человек (60 глаз) в возрасте 18-30 лет, во вторую группу — 30 пациентов (60 глаз) в возрасте от 45 до 60 лет с явлениями возрастной аккомодационной недостаточности при отсутствии сопутствующей офтальмопатологии.

    Всем пациентам помимо стандартного офтальмологического обследования проведено исследование переднего отрезка глаза с помощью ротационной Шеймпфлюг-камеры и ультразвуковой биомикроскопии в покое и в момент предъявления зрительного стимула, соответствующего напряжению аккомодации в 3 дптр. Для характеристики аккомодационного ответа были зафиксированы следующие параметры: диаметр зрачка; глубина и объем передней камеры; оптическая сила и кривизна передней и задней поверхности роговицы; индексы асферичности передней поверхности и периферической части роговицы; роговичные оптические аберрации и среднеквадратичное отклонение волнового фронта оптических аберраций (RMS total); толщина хрусталика; денситометрическая плотность хрусталика; толщина цилиарного тела на расстоянии 1,5 мм от трабекулы; длина передней порции цинновой связки (ДЦС); дистанция «трабекула — цилиарные отростки» (ДТЦО); угол примыкания «трабекула-радужка» (ТР); площадь сечения задней камеры (ЗК). Дифференциация структур в покое и в момент аккомодации, по данным Шеймпфлюг-изображений, произведена, исходя из сопоставления задних поверхностей роговицы. Параметры анатомических структур при выполнении ультразвуковой биомикроскопии определены по методике C. Pavlin [19].

    Результаты исследований были обработаны с применением компьютерной программы Statistica 6.0. Были вычислены средние арифметические M, стандартные отклонения от среднего s. Сравнительный анализ оптико-морфологических показателей глаза в покое и при напряжении аккомодации проведен с применением критерия Вилкоксона. Сравнительный анализ между независимыми группами проведен с применением критерия Манна-Уитни.

     Результаты

    На первом этапе исследования были определены характеристики аккомодационного ответа в норме. Так, запас относительной аккомодации у пациентов первой группы составил 4,8±1,1 дптр, ближайшая точка ясного зрения находилась на расстоянии 8,81±1,41 см от глаза. При ультразвуковой биомикроскопии выявлено, что перевод оптической установки глаза с дальнего фокусного расстояния на ближний (33 см) у лиц молодого возраста происходит вследствие одновременных совместных преобразований оптической системы глаза и анатомических структур, обеспечивающих адекватный биомеханический ответ. При этом происходит изменение формы хрусталика с уменьшением радиуса кривизны его передней поверхности, укорочение передней порции цинновой связки, увеличение расстояния между трабекулой и короной цилиарного тела, уменьшение объема задней камеры, увеличение иридокорнеального угла (табл.).

    По данным 3D-фотографии переднего отрезка в период максимального напряжения аккомодации определено сужение зрачка, изменение профиля радужной оболочки и конфигурации передней камеры (рис. 1). При этом видно, что между радужкой и передней поверхностью хрусталика сохраняется некоторое пространство. Дифференциация структур переднего отрезка (рис. 2) в покое (на рисунке выделены линиями зеленого цвета) и в момент аккомодации (на рисунке выделены линиями красного цвета) более детально демонстрирует происходящие биомеханические сдвиги. Помимо этого при интерактивной регистрации аккомодационного ответа выявлено статистически достоверное увеличение плотности кортикальных слоев хрусталика (рис. 3), уменьшение объема передней камеры и изменение оптических параметров глаза с усилением асферичности роговицы, увеличением оптической силы роговицы в горизонтальном меридиане, увеличением значений квадрафойла и уменьшением сферической аберрации 4 порядка. Степень трансформации со стороны анатомических структур различна (рис. 4, 5).

    При исследовании аккомодационного ответа у пациентов с пресбиопией выявлены не только уменьшение запаса относительной аккомодации до 1,6±0,8 дптр и сдвиг ближайшей точки ясного зрения до 22,61±10,71 см, но и наличие ряда оптико-морфологических преобразований в момент напряжения аккомодации.

    Однако у пациентов с пресбиопией аккомодационный ответ имеет совершенно иной характер. Несмотря на отсутствие лентикулярной трансформации, биологические преобразования диаметра зрачка сохраняются. Распознавание Шеймпфлюг-образов (рис. 6) выделяет различия в состоянии зрачковой диафрагмы в покое (границы выделены зеленым цветом) и в момент аккомодации (границы выделены красным цветом). Также сохраняется биомеханический ответ со стороны передней поверхности роговицы в виде повышения ее асферичности и значений квадрафойла. Наряду с этим у пациентов с пресбиопией отмечены новые явления: уменьшение толщины цилиарного тела и появление существенной асферичности периферической части роговицы.

     Обсуждение

    Результаты данного исследования показывают, что выполнение задачи ясного видения у пациентов с нормальной аккомодацией характеризуется трансформацией не только хрусталика, но и всего оптического аппарата, с активным участием в процессе роговицы и радужки. Этот факт указывает на то, что в нормальной зрительной системе процесс аккомодации, направленный на получение адекватного зрительного изображения на различных расстояниях, является следствием взаимовоздействия ряда биомеханических преобразований. С другой стороны, именно активная биомеханика интраокулярных структур поддерживает жизнеобеспечение всего глазного яблока, а активный аккомодационный ответ включает физиологические преобразования большей части структур глаза. В работе впервые представлены данные об изменении денситометрических показателей хрусталика у здоровых лиц в момент аккомодации.

    У пациентов с пресбиопией утрата основного лентикулярного механизма аккомодации ведет к изменению биомеханического ответа и проявлению новых физиологических механизмов. Это является следствием выполнения функциональной системой зрительного восприятия [1, 4] задачи достижения адекватного зрительного образа и подключения всех имеющихся ресурсов для ее решения. Именно этим можно объяснить существенную контрактуру цилиарной мышцы и натяжение периферической части роговицы в сочетании с увеличением значений оптических аберраций роговицы у пациентов с пресбиопией. На возможное участие роговицы в процессе аккомодации указывалось ранее [3, 6, 12, 20, 23, 25]. Так, по данным В.И. Лапочкина (1999), изменение оптических свойств роговицы может привносить в исполнение аккомодационного ответа от 1,5 до 6 дптр. Однако исследование Л.А. Минеевой с соавт. (2005) показало, что участие роговицы в акте аккомодации возможно за счет возникновения прямого роговичного астигматизма в среднем 0,75±0,25 дптр. Результаты представленного исследования впервые говорят об изменении именно периферической части роговицы — увеличении ее асферичности и значений оптических аберраций 4 порядка. В какой-то мере эти данные согласуются с исследованиями Y. Nochez, S. Salah, M. Bonneau et al. [17], в которых было показано, что именно оптические аберрации, вне зависимости от возраста и рефракции, определяют возможность аккомодационного ответа у пациентов с пресбиопией.

    Следует особо подчеркнуть, что биомеханические преобразования в момент фокусировки у пациентов с пресбиопией сохраняются, но имеют свои особенности, которые оказывают положительное влияние на гидродинамику, гемодинамику и иные физиологические процессы глаза.

    Заключение

    Таким образом, результаты данного исследования наглядно показали, что аккомодационный ответ в норме является многокомпонентным процессом, в котором задействованы все структуры переднего отрезка глаза. Инволюционные физиологические изменения глаза с формированием пресбиопии ведут к искажению аккомодационного ответа, однако и в условиях пресбиопии сохраняется активная деятельность цилиарной мышцы, происходит активное сужение зрачка и трансформация корнеальной оптики, что должно приниматься во внимание при планировании хирургического лечения у пациентов с пресбиопией.

    Розанова О.И. Биомеханика аккомодационного ответа в норме и при пресбиопии // Офтальмохирургия.– 2014.– No 3.– С.80-85.

    Поступила 27.03.2014