Фотопротекция с эффектом лазер-индуцированного кросслинкинга при фоторефракционной кератоабляции с рибофлавином

    По точности рефракционного перепрофилирования роговицы фоторефракционная абляция излучением с длиной волны 193 нм прочно удерживает пальму первенства. Однако сам процесс лазерного испарения стромы роговицы сопровождается развитием в ней оксидативного стресса, величина которого нарастает с увеличением объёма удаляемой ткани. В развитии данного стресса большую роль играет индуцируемое в ходе абляции вторичное излучение, спектр которого содержит средний (В) и ближний (А) ультрафиолет (УФ). Данное излучение проникает гораздо глубже, чем испаряемый слой ткани и оказывает негативное влияние на коллаген, протеогликаны, гликопротеины, кератоциты и нервы в подлежащих слоях стромы. Более того, истончение роговицы вызывает ослабление её биомеханических и фотопротекторных свойств. Это неизбежно усиливает УФ нагрузку на все внутриглазные структуры и, прежде всего, хрусталик [1, 2]. Всё вышеизложенное предопределило цель настоящей работы.

    Цель

    Обосновать целесообразность фотопротекции с эффектом кросслинкинга (КЛ) в фоторефракционной хирургии роговицы.

    Материал и методы

    В основу работы положены 4-летние клинические наблюдения за результатами 386 фоторефракционных операций (ТрансФРК, ЛАСИК, ФемтоЛАСИК) на глазах с миопией и миопическим астигматизмом различной степени. Во всех случаях фоторефракционная абляция проводилась после предварительного насыщения стромы 0,25% изотоническим раствором рибофлавина. Возраст пациентов колебался от 18 до 54 лет (средний возраст составил 24,52±4,59 года). Исследование проводилось с соблюдением принципов Хельсинкской декларации и разрешения этического комитета ФГБУ «Национальный медико-хирургический центр им. Н.И. Пирогова» МЗ РФ. Письменное информированное согласие на операцию было получено от всех пациентов.

    Фоторефракционные операции выполнялись на эксимерных лазерных офтальмологических установках MEL-80 (Carl Zeiss Meditec, Германия), WaveLight-EX500 (Alcon, США), WaveLight Allegretto 200 Hz (Alcon, США) и Микроскан Визум 500 (Россия). Для формирования роговичного лоскута на ножке при операции фемтоLASIK применяли фемтолазеры VisuMax (Carl Zeiss Meditec, Германия), WaveLight FS200 (Alcon, США) и Femto LDV-Z8 (Ziemer, Швейцария). Для оценки состояния роговицы использовались современные диагностические методики. Особый акцент был сделан на высокоразрешающую спектральную оптическую когерентную томографию (ОКТ) и денситометрию роговицы, которые проводили на приборах Pentacam HR (Oculus, Германия), WaveLight Oculyzer II (Alcon, США), Cirrus HD-OCT 5000 (Carl Zeiss Meditec, Германия), RTVue 100 и RTVue XR100 (Optovue, США). Кератотопографические и аберрометрические исследования выполняли на приборах NIDEK OPD-Scan, Wasko Analyzer, WaveLight Topolyzer VARIO, WaveLight Oculyzer, WaveLight Analyzer и TMS-5.

    Результаты и обсуждение

    Новая технология фоторефракционной абляции с предварительным насыщением стромы 0,25% изотоническим раствором рибофлавина обеспечила не только фотопротекторную защиту от индуцированного абляцией вторичного УФ излучения, но и эффект лазериндуцированного КЛ [3-8]. Это позволило уменьшить ответную асептическую воспалительную и регенераторную реакции на эксимерлазерную рефракционную абляцию. Более того, улучшилось и качество абляционной поверхности по завершению абляции за счёт формирования мембраноподобной структуры [9].

    При трансэпителиальной технологии рефракционных операций на роговице удалось сократить сроки наступления полной эпителизации в среднем до 48 часов. В отдельных случаях эпителизация наступала в течение суток. При этом ни в одном случае не наблюдалось необратимой формы субэпителиальной фиброплазии. В более ранние сроки наступала стабилизацию визуальных и оптико-рефракционных результатов [1, 10, 11]. Это было связано с меньшим оксидативным стрессом и ответной асептической воспалительной реакцией на фоторефракционную кератоэктомию и улучшением качества абляционной поверхности. В единичных наблюдениях при ОКТ роговицы обнаруживалась тонкая мембраноподобная структура под эпителием сразу же по завершению эпителизации. То, что данная структура определялась не во всех случаях было связано с разрешающей способностью (5 мкм) используемого прибора для спектральной ОКТ роговицы. При денситометрии роговицы наблюдалось повышение оптической плотности в слоях стромы, прилежащих к зоне абляции.

    Результаты клинических исследований при ТрансФРК с рибофлавином более детально рассмотрены в ранее опубликованных работах [2, 8-12]. Особенно наглядными были клинические наблюдения при проведении фоторефракционной абляции с рибофлавином в различные сроки после операций ЛАСИК и ФемтоЛАСИК. После данных операций спектральная ОКТ роговицы выявила более выраженное повышенное оптической плотности в строме роговицы под лоскутом.

    Демаркационная линия появлялась спустя 2-4 недели после операции, а степень её выраженности варьировала в широких пределах. По данным ОКТ, форма демаркационной линии отличалась от таковой при традиционном и ускоренном КЛ. Как правило, линия демаркации при коррекции миопии была вогнутой, что хорошо согласовалось с особенностями различного распределения облучения по абляционному полю и затухающим характером его поглощения [13]. Именно это дало основание для более детальной разработки технологии операции лазерного in situ кератомилёза с эффектом лазер-индуцированного КЛ. После патентования данной технологии результаты этих исследований будут представлены в последующих публикациях.

    Имеющиеся в литературе данные по применению различных методик КЛ в фоторефракционной хирургии роговицы предполагали применение дополнительного УФ облучения (370 нм) с суммарной дозой воздействия равной 5,4 Дж/см². При таком воздействии достигалось повышение прочностных характеристик роговицы в 2-3 раза (на 200-300%). Это делало роговицу излишне жесткой, что могло быть оправдано для остановки прогрессирования кератоконуса и кератоэктазий другой этиологии. На наш взгляд, снижение эластичности роговицы в случаях фоторефракционных операций при миопии было бы нежелательным, поскольку это бы нарушало сглаживание колебаний ВГД при аккомодационно-конвергентных нагрузках. Более того, при всех методиках КЛ (стандартный, ускоренный, трансэпителиальный и др.) возможным было развитие ряда осложнений (стерильных инфильтратов, различной глубины изъязвлений, помутнений в строме роговицы и т.д.). Вот почему целесообразность проведения КЛ в лазерной рефракционной хирургии роговицы до настоящего времени продолжает дискутироваться в литературе. Так, следует отметить, что уже в ходе фоторефракционной абляции роговица подвергалась УФ нагрузке, и в строме развивался оксидативный стресс. Дополнительное УФ облучение в дозе 5,4 Дж/см² неизбежно приводило к усилению оксидативного стресса, усилению ответной асептической воспалительной реакции. Следствием последних было повышение вероятности развития различной степени выраженности субэпителиальной или интрастромальной фиброплазии, снижение остроты зрения и рефракционного эффекта.

    Новизна предлагаемого подхода к профилактическому КЛ в фоторефракционной хирургии роговицы заключалась в отказе от применения внешнего УФ излучения и использованию для активации рибофлавина, индуцированного абляцией, вторичного излучения. При таком способе фоторефракционной абляции [13] насыщенные рибофлавином слои стромы роговицы срабатывали как спектральные фильтры и поглощали вторичное излучение. Поглощение носило затухающий характер с максимальным эффектом в слоях стромы, непосредственно прилежащих к зоне абляции. Всё это ослабляло суммарный побочный эффект вторичного излучения на коллаген, протеогликаны, гликопротеины, нервы и кератоциты в более глубоких слоях стромы роговицы.

    В ранее проведенных нами экспериментальных исследованиях по биомеханическому тестированию образцов роговиц после фоторефракционной абляции с рибофлавином был подтвержден сам факт наличия биомеханического эффекта при лазер-индуцированном КЛ. При этом было выявило увеличение на 35-47% прочности при растяжении и максимальной силы на разрыв без достоверно значимого изменения модуля упругости [8]. Биомеханический эффект лазер-индуцированного КЛ оказался ниже стандартного и ускоренного. Однако по критерию безопасности не вызывало сомнений преимущество применения индуцированного эксимерлазерной абляцией вторичного излучения для профилактического КЛ в фоторефракционной хирургии.

    В работах ряда авторов [14-18] было показано, что вторичное излучение возникает в ходе кератоабляции излучением эксимерного лазера на аргон-фторе и имеет довольно широкий диапазон (от 200 до 800 нм). При этом интенсивность вторичного излучения в диапазоне 200-315 нм (УФС и УФВ) составляла около 20% от общей интенсивности при высокой плотности лазерного излучения (>2 Дж/см²) и около 50% – при умеренной плотности излучения (< 500 мДж/см²). Именно умеренная плотность излучения (120-250 мДж/см²) использовалась в эксимер-лазерных офтальмологических установках различных производителей. Так, в случаях применения плотностей эксимер-лазерного излучения менее 1 Дж/см² при абляции роговицы, кожи и дентальной ткани суммарная плотность вторичного излучения в ультрафиолетовом дальнем (УФС) и среднем (УФВ) спектральных диапазонах на их поверхности составляла 10 мДж/см² [17-18].

    В более поздних исследованиях спектры вторичного излучения, индуцированного аргон-фтор эксимер-лазерной абляцией роговицы были исследованы D. Cohen et al. [15]. Данные спектры вторичного излучения при послойной абляции боуменовой оболочки и стромы полностью перекрывали все четыре пика максимального поглощения рибофлавином для длин волн 223, 268, 374 и 445 нм, что увеличивало эффект КЛ. Индуцированное абляцией вторичное излучение и его импульсный характер имели несомненные преимущества для инициирования эффекта КЛ в роговице [19]. Более того, при сканировании лазерным лучом с пятном малого диаметра лучше происходила реоксигенация стромы. Последнее очень важно, поскольку для цепочки последовательных реакций КЛ и формирования сшивок в коллагене необходим кислород [20-21].

    Абляционное вторичное эксимерлазерное излучение тоже носило импульсный характер, частота которого в применяемых нами офтальмологических установках составляла 200, 400 и 500 импульсов в секунду. Исследования по выбору оптимальной частоты следования импульсов при эксимерлазерной кератоабляции с рибофлавином нами проводятся, и их результаты будут представлены в дальнейших публикациях. Короткий период воздействия индуцированного абляцией вторичного излучения невольно ставил под сомнение его достаточность для инициации эффекта КЛ. Имеющиеся в литературе данные указывали на возможность получения различного эффекта кросслинкинга при сокращении времени облучения и при колебаниях в широких пределах интенсивности УФ-излучения [21-24]. Теоретическое обоснование возможности достижения эффекта КЛ при короткой экспозиции УФ-облучения убедительно было показано в работе A. Semchishen et al. [25]. На основании проведенных авторами исследований была обоснована возможность значительного сокращения длительности УФ-облучения – до 70-80 сек.

    В предлагаемой технологии КЛ в фоторефракционной хирургии роговицы время воздействия индуцированного абляцией вторичного излучения предопределялось объёмом кератоэктомии и не превышало 60 секунд. Однако, как показали экспериментальные исследования с биомеханическим тестированием, этого оказалось достаточно для инициирования эффекта КЛ в строме роговицы, насыщенной 0,25% изотоническим раствором рибофлавина.

    Заключение

    Фоторефракционная абляция с предварительным насыщением стромы роговицы изотоническим 0,25% раствором рибофлавина обеспечивает фотопротекцию с эффектом кросслинкинга и её целесообразно шире применять при всех видах лазерных операций, сопровождающихся истончением роговицы.