Эксимерлазерный кросслинкинг с рефракционным безабляционным моделированием при эктазиях роговицы

    Актуальность

    Разработка технологии кросслинкига роговицы ознаменовала новый этап в лечении кератоконуса и вторичных кератоэктазий различной этиологии [1]. Современные подходы к проведению кросслинкинга при кератоэктазиях предусматривают не только остановку прогрессирования, но и улучшение оптико-рефракционных показателей, повышение некорригированной и корригированной остроты зрения. С этой целью были предложены различные методики кросслинкинга роговицы, без и в сочетании с частичной персонализированной фоторефракционной кератоэктомией (ФРК). Во всех случаях, независимо от методики кросслинкинга роговицы, отмечался разной степени выраженности рефракционный кератомоделирующий эффект. Однако при традиционном и ускоренных технологиях кросслинкинга роговицы этот эффект оказался недостаточным для клинически значимого повышения остроты зрения. Не случайно на протяжении более 20 лет многие авторы предлагали различные технологии сочетания частичной фоторефракционной абляции с кросслинкингом роговицы. При этом предпочтение было отдано персонализированной технологии трансэпителиальной ФРК по данным кератотопографии или аберрометрии [2–5]. Большинство офтальмологов считают, что при таком подходе проведение кросслинкинга безопасно при остаточной толщине стромы роговицы 400 мкм. Новые возможности в повышении визуальных результатов были выявлены при градиентном кросслинкинге роговицы, который позволяет отказаться от частичной фоторефракционной абляции стромы и расширяет диапазон применения при различных клинических формах и стадиях эктазий роговицы [6–8].

     Цель.

    Разработать технологию эксимерлазерного кросслинкинга с рефракционным безабляционным моделированием роговицы и обосновать преимущества его применения при кератоэктазиях.

     Материал и методы.

    В основу работы положены экспериментальные исследования ex vivo (20 свиных глаз) и in vivo (90 кроличьих глаз) по активации рибофлавина индуцированным вторичным излучением эксимерного лазера при применении абляционной и субабляционной плотности энергии в импульсе. Клинические исследования охватывают 12-летние наблюдения за ближайшими и отдаленными результатами эксимерлазерного профилактического кросслинкинга в фоторефракционной хирургии аметропий и лечебного кросслинкинга при кератоконусе, вторичных кератоэктазиях и различной патологии роговицы (более 800 операций). Быстрый переход без дополнительных калибровок к плотности энергии ниже порога абляции осуществлялся на российском эксимерном лазере «Микроскан Визум-500» ООО «Оптосистемы», в которым впервые были применены откалиброванные ослабляющие оптические аттенюаторы в системе доставки излучения к глазу.

    Оценка рефракционного кератомоделирующего эффекта, визуальных результатов эксимерлазерного профилактического и лечебного кросслинкинга роговицы проводилась с использованием комплекса современных оптометрических исследований. Особый акцент был сделан на проведении оптической когерентной томографии (ОКТ), кератотопографии и денситометрии роговицы. ОКТ роговицы проводили на приборах RTVue 100 и RTVue XR100 (Optovue, США). Кератотопографические и денситометрические исследования выполняли на приборе TMS-5 (Topcon, Япония).

    Все исследования выполнялись с соблюдением Хельсинкской декларации свода этических принципов проведения экспериментов с участием человека, разработанного Всемирной медицинской ассоциацией, и разрешения Локального этического комитета ФГБУ «Национальный медико-хирургический центр имени Н.И. Пирогова» Минздрава России.

    Результаты 

    Проведенные экспериментальные и клинические исследования позволили впервые предложить индуцированное вторичное излучение, возникающее в ходе фоторефракционной абляции для профилактического кросслинкинга в фоторефракционной хирургии роговицы.

    Индуцированное вторичное излучение возникало и при плотности энергии в импульсе ниже порога абляции, что предопределило его применение для лечебного кросслинкига при эктазиях, воспалительных и дистрофических заболеваниях роговицы различной этиологии.

    Суть новой технологии лечебного кросслинкинга сводилась к персонализированной кастомизированной абляции эпителия, насыщению стромы охлажденным раствором рибофлавина и ее облучения излучением эксимерного лазера на аргон-фторе в субабляционных режимах. Важным преимуществом эксимерлазерной абляции эпителия при кросслинкинге роговицы явилось то, что при такой бесконтактной технологии можно было персонализировать топографию и площадь деэпителизации. При этом меньше травмировался эпителиальный край и поверхность самой Боуменовой оболочки. Как показали наши экспериментальные исследования, при механической скарификации эпителия невозможно гарантировать полноту удаления базальных эпителиальных клеток и на поверхности роговицы остаются следы в виде царапин (рис. 1).

    В наших исследованиях использовался охлажденный до +5–7 °С изотонический 0,25% раствор рибофлавина. Это при профилактическом кросслинкинге позволяло не только избежать абляционного повышения температуры при фоторефракционной абляции, но и улучшало оксигенацию стромы. При этом отмечался затухающий эффект лазер-индуцированного кросслинкинга с формированием мембранной структуры на абляционной поверхности. Для насыщения стромы роговицы рибофлавином впервые была применена капельно-аэрозольная методика с использованием ультразвукового небулайзера с меш-технологией диспергирования. Это создавало направленный поток аэрозольных частиц и эффект дополнительной аэрации роговицы. Эксимерлазерную абляцию эпителию проводили с учетом персонализированных данных эпителиальной карты по данным ОКТ роговицы.

    Известно, что плотность энергии в импульсе ниже 50 мДж/см2 является субабляционной и не сопровождается испарением стромы роговицы. В предлагаемом нами способе лазер-индуцированного кросслинкинга использовали плотность энергии в импульсе 16 или 25 мДж/см2. Во всех случаях это была плотность энергии ниже порога абляции роговичной стромы для применяемой частоты следования импульсов 500 Гц. В зависимости от решаемых задач частота следования импульсов могла быть кратно изменена в диапазоне 100–500 Гц. Быстрый переход без дополнительной калибровки к плотности энергии лазерного излучения ниже порога абляции стромы осуществлялся посредством откалиброванных оптических аттенюаторов. Их применение в оптической системе доставки излучения к глазу было впервые предложено нами и реализовано в отечественном эксимерном лазере «Микроскан-Визум» (рис. 2).

    При проведении лечебного кросслинкинга суммарную дозу облучения рассчитывали по энергии в импульсе и их количеству, разбивали не менее чем на 3 этапа с дополнительным насыщением стромы рибофлавином перед каждым этапом. Необходимо отметить, что офтальмологические эксимерные лазеры и субабляционная плотность энергии никогда не применялись в лазерной хирургии роговицы и, в частности, для проведения кросслинкинга роговицы. С практической точки зрения в клинике предпочтительным является применение быстрого перехода от абляционного к субабляционным режимам. Это касается случаев, когда необходимо перед насыщением рибофлавином проводить лазерную абляцию эпителия. Более того, в некоторых случаях возникает необходимость поэтапного применения абляционных и субабляционных режимов. В частности, при проведении профилактического кросслинкинга в фоторефракционной или фототерапевтической хирургии роговицы, включая выполнение персонализированной рефракционной кератоабляции. С этой целью предлагается применение не менее одного откалиброванного оптического аттенюатора, последовательно вводимого и выводимого из оптической системы доставки лазерного к роговице. Возможны другие технические решения с учетом конкретной модели офтальмологического лазера той или иной фирмы. Это позволяет осуществлять быстрый переход от абляционной к субабляционной плотности энергии в импульсе, без каких-либо дополнительных калибровок. Аналогичный подход может быть применен и в офтальмологических твердотельных ультрафиолетовых (УФ) лазерных установках c длиной волны 210–213 нм, которые сегодня предлагаются для рефракционной хирургии роговицы и рассматриваются как альтернативная замена офтальмологическому эксимерному лазеру на аргон-фторе [9–12]. Это было подтверждено при сравнительной оценке калибровочных пятен в субабляционном режиме, выполненных на тестовой черной фотобумаге на российском офтальмологическом эксимерном лазере «Микроскан Визум» и российском офтальмологическом твердотельном лазере «Олимп-2000».

    Новизна вышеизложенных подходов к профилактическому и лечебному кросслинкингу роговицы была защищена патентами РФ на изобретения [13, 14] и более подробно освещена в ранее опубликованных работах [15–20].

    Важным преимуществом лечебного роговичного кросслинкинга явился тот факт, что при поглощении 193 нм излучения в роговице индуцировалось вторичное излучение, которое носило затухающий характер, а его спектр перекрывал все 4 пика максимального поглощения рибофлавином. Воздействие осуществлялось импульсным излучением в сканирующем режиме пятном менее 1,0 мм в диаметре. Это обеспечивало поддержание лучшей оксигенации в строме роговицы. Безабляционный режим излучения и сканирование пятном малого диаметра позволили впервые использовать программы персонализированной рефракционной ФРК по данным кератотопографии для локального эксимерлазерного кросслинкинга с градиентным суммарным распределением суммарной дозы в персонализированной рефракционном профиле облучения.

    Следует акцентировать внимание на том, что применение офтальмологических эксимерных лазеров различных фирм с реализацией быстрого перехода без дополнительной калибровки к плотности энергии ниже порога абляции значительно бы расширило диапазон их применения в офтальмологической практике. Это касается не только проведения рефракционной абляции роговицы с фотопротекцией и эффектом кросслинкинга, но и возможности реализовать безабляционное рефракционное моделирование роговицы при кератоэктазиях и другой ее патологии. В настоящее время сложилась парадоксальная ситуация, когда при проведении кросслинкинга роговицы предлагается использовать офтальмологический эксимерный лазер для выполнение прецизионной абляции эпителия, без или в сочетании с частичной персонализированной ФРК. В то же время для кросслинкинга применяется уже другой прибор с УФ-излучением 465–470 нм. Важным преимуществом предлагаемого способа лечебного кросслинкинга излучением эксимерного лазера на аргон-фторе явилось то, что зона деэпителизации и облучения могли быть персонализированы в широком диапазоне с учетом данных кератотопографии. При этом, как показали исследования, в зависимости от конкретных решаемых задач и вида офтальмопатологии возможно применение частоты следования импульсов в диапазоне от 100 до 500 Гц. Использование частоты следования импульсов менее 100 Гц было не целесообразным, поскольку это значительно увеличивало время проведения процедуры кросслинкинга. Кроме того, требовалась более длительная фиксация глазом пациента при Цель.ого луча лазера при проведении персонализированного топографически ориентированного кросслинкинга. Увеличение частоты следования импульсов более 500 Гц также было нежелательным из-за большего снижения степени оксигенации стромы и повышения ее температуры.

    Анализ результатов различных методик кросслинкинга роговицы показал улучшение оптико-рефракционных показателей и повышение некорригированной и корригированной остроты зрения независимо от методики. При этом был отмечен широкий диапазон индивидуальных колебаний между некорригированной, корригированной остротой зрения и оптико-рефракционными показателями. Это указывало на трудность планирования и невозможность оценки эффекта частичной ФРК при кератоконусе и вторичных эктазиях роговицы различной этиологии. Кроме того, при формировании групп для статистической обработки клинического материала невозможно было учесть многообразие факторов, влияющих на визуальные и оптико-рефракционные показатели при одной и той же клинической форме и стадии кератоэктазии. Аналогичная закономерность была отмечена нами при лечебном эксимерлазерном кросслинкинге роговицы. Достаточно отметить различную степень выраженности первичной реакции стромы роговицы. Так, при одних и тех же параметрах облучения, по данным ОКТ роговицы была отмечена различная степень повышения оптической плотности в строме роговицы через сутки после проведения эксимерлазерного кросслинкинга (рис. 3).

    Первоначально при кератоконусе проводилось облучение роговицы в режиме безабляционной плоской фототерапевтической кератэктомии (ФТК), а при вторичных кератоэктазиях после радиальной кератотомии проводили облучение стромы в безабляционном режиме кольцевой сложной ФТК и кольцевую гиперметропическую ФРК (рис. 4).

    Более значительное улучшение оптико-рефракционных и визуальных результатов было отмечено при проведении эксимерлазерного градиентного кросслинкинга с персонализированным рефракционным безабляционном кератомоделированием. При этом были использованы компьютерные программы c персонализированным профилем ФРК и плотности энергии в импульсе ниже порога абляции. В качестве иллюстрации приводим клиническое наблюдение при прогрессирующем кератоконусе (рис. 5).

    При этом было отмечено атипичное формирование линии демаркации (рис. 6). Необходимо отметить, что при эксимерлазерном градиентном кросслинкинге в режиме безабляционной персонализированной ФРК отмечалось значительное повышение остроты зрения, несмотря на остаточную аметропию и неправильный астигматизм разной степени. Это может быть объяснено частичной компенсацией остаточной аметропии и астигматизма эктазированным профилем задней поверхности роговицы, изменениями пространственной ориентации коллагеновых фибрилл и рефракционного индекса в строме роговицы после кросслинкинга. Преимуществом эксимерлазерного градиентного кросслинкинга было облучение в режиме сканирования лучом малого диаметра. Не менее важным явилось обеспечением высокого уровня оксигенации роговицы при капельно-аэрозольной методике насыщения 0,25% раствором рибофлавина, охлажденным до +5–7 °С.

    Обсуждение

    Идея градиентного кросслинкинга впервые была высказана в 2016 г. Тео Зайлером и соавт. [6]. Суть такого градиентного кросслинкинга роговицы заключалась в большем градиенте УФ-энергии (флюенса) на вершине эктазии по сравнению с остальной частью роговицы. Это должно было обеспечить формирование большего количество перекрестных сшивок и повысить эффект рефракционного моделирования роговицы. Однако такой подход был предложен для технологии трансэпителиального кросслинкинга, эффект которого уступал технологии традиционной методики. Новый этап в развитии технологии градиентного кросслинкинга и увеличения его рефракционного эффекта был дан профессором Фархадом Хафези [7]. Для этого было предложено локальное удаление эпителия только на вершине конуса. Это значительно увеличивало интенсивность насыщения в зоне деэпителизации и создавало градиентный перепад в концентрации рибофлавина от вершины эктазии к периферии роговицы. Для преодоления эпителиального барьера применялся раствор рибофлавина с препаратами, улучшающими его проникновение в строму. При градиентном УФ-облучении усиливался рефракционный эффект кросслинкинга по сравнению со стандартным кросслинкингом. Это сопровождалось более высоким уплощением над конусом и уменьшением асимметрии. Такой эффект, по мнению авторов, достигался за счет увеличения механической жесткости при более высоком суммарном градиенте УФ-энергии (флюенса), сфокусированного на вершине эктазии [7, 8].

    Преимущества безабляционного градиентного кросслинкинга роговицы перед его сочетанием с частичной ФРК были очевидны. Тем не менее требует уточнения площадь удаления эпителия на вершине конуса, принимая во внимание широкую вариабельность величины и топографической локализации вершины эктазии. Это же касается времени насыщения рибофлавином, которое необходимо для достижения эффекта градиентного его распределения в строме. Эффект достижения и поддержания градиентной концентрации рибофлавина в строме имеет временные ограничения и может сильно колебаться. Это связано со сложной гидроколлоидной структурой роговицы и направленным транспортом внутриглазной жидкости от заднего к переднему эпителию роговицы. Наконец, требует уточнения безопасность увеличенной дозы УФ-облучения на вершине конуса, которую предлагается увеличить до 15 Дж/см2 (рис. 7).

    При всех видах лазерных рефракционных операций на роговице возникал ряд проблем, связанных с денервацией роговицы и регенераторными процессами в строме. Абляционное истончение стромы сопровождалось ослаблением прочностных свойств и нарушением фотопротекторной функции роговицы по защите внутриглазных структур от внешнего УФ-излучения. При большом объеме абляции стромы это повышало риск послеоперационной кератоэктазии и более раннего развития катаракты [21].

    С позиций вышеизложенного, очень привлекательной была идея лазерного рефракционного кератомоделирования без коагуляции и абляции стромы роговицы.

    Проведенные нами в 1978–1979 гг. экспериментальные исследования по лазер-индуцированному рефракционному кератомоделированию лазерным излучением инфракрасного (ИК) диапазона ниже порога коагуляции стромы и эксимерным лазерным излучением УФ-диапазона ниже порога абляции роговицы показали принципиальную возможность такого способа изменения рефракции роговицы [22–24]. В 2009 г. идея лазер-индуцированного рефракционного кератомоделирования была нами обоснована для ИК-излучения фемтосекундного лазера [25]. В основе такого подхода лежало применение энергетических параметов фемтолазерного излучения ниже порога плазмоопосредованной фотодекструкции.

    В последние годы появились публикации о возможности применения роговичного кросслинкинга для рефракционной коррекции аметропии [26–28]. Однако на сегодняшний день по точности достижения рефракционного эффекта проведение кросслинкинга роговицы с рефракционной целью уступает лазерным методам коррекции.

    Заключение. 

    Лазер-индуцированный кросслинкинг роговицы излучением эксимерного лазера на аргон-фторе с применением абляционных и субабляционных режимов расширяет арсенал эффективных методов лечения кератоэктазий улучшает визуальные и оптико-рефракционные результаты  с персонализированным эффектом рефракционного моделирования роговицы и позволяет наметить новые подходы к безабляционной коррекции аметропий.

    Информация об авторе

    Корниловский Игорь Михайлович — д.м.н., профессор, профессор кафедры глазных болезней Института усовершенствования врачей ФГБУ «Национальный медико-хирургический центр им. Н.И. Пирогова» Минздрава России, Kornilovsky51@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0001-8763-7669

    Information about the authors

    Igor M. Korinilovskiy — Dr. of Med. Sci., professor, professor of the chair of eye diseases, Institute for Advanced Medical Studies, N.I. Pirogov National Medical and Surgical Center, Kornilovsky51@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0001-8763-7669

    Вклад автора в работу:

    Корниловский И.М. — концепция и дизайн исследования, написание текста, редактирование.

    Аuthor’s сontribution:

    Kornilovskiy I.M. — concept and design of the study, text writing, editing.

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

    Financial transparency: Аuthors have no financial interest in the sub-mitted materials or methods.

    Конфликт интересов: Отсутствует.

    Conflict of interest: None.

    Поступила: 10.11.2025

    Переработана: 17.11.2025

    Принята к печати: 20.11.2025

    Received: 10.11.2025

    Revision: 17.11.2025

    Accepted: 20.11.2025