Рис. 1. Обзорное изображение с 14-кратным увеличением одной из ИОЛ SN60WF после моделирования глистенинга in vitro. Большое количество микровакуолей зафиксировано в центральной оптической части ИОЛ
Рис. 2. Изображения с 90-кратным увеличением центральной области (1200 x 1600 пикселей) всех ИОЛ, полученные после моделирования глистенинга in vitro и цифровой обработки изображения. В то время как на моделях ИОЛ SN60WF и 611P микровакуоли хорошо заметны, на ИОЛ моделей 800C, ZCB00 и XY1 присутствуют лишь единичные микровакуоли
Шкалы клинической оценки, в зависимости от количества вакуолей, наблюдаемых при биомикроскопии, характеризуют степень выраженности глистенинга. Поскольку формирование глистенинга in vivo обычно занимает от нескольких месяцев до нескольких лет, были разработаны ускоренные методы для моделирования этого состояния в лабораторных условиях. В соответствии с системой клинической классификации, состояние оптической зоны ИОЛ можно оценить, в зависимости от количества микровакуолей на квадратный миллиметр (мв/мм²), которые образуются после процедуры моделирования глистенинга in vitro. Данные эксперименты проводились для изучения оптических свойств видоизменных ИОЛ. Оказалось, что, в то время как влияние глистенинга на остроту зрения является довольно незначительным, его воздействие на рассеяние светового пучка считается довольно выраженным и показало наличие стойкой положительной линейной корреляции с колличеством микровакуолей.
Популярным гидрофобным материалом для ИОЛ является полимер AcrySof (Alcon, Форт-Уэрт, США). Этот материал известен в профессиональной среде склонностью к появлению глистенинга благодаря его физическим свойствам и особенностям процесса производства. Гигроскопичность полимера меняется в зависимости от температуры и ионной силы окружающего раствора. Когда вода диффундирует в полимер из-за равновесных движущих сил, возникают микро-вакуоли. Однако в литературе в настоящее время не описана точная причина, по которой некоторые гидрофобные ИОЛ, такие как AcrySof, склонны к образованию глистенинга больше, нежели другие аналогичные, представленные на рынке. В дальнейшем производителями были внесены некоторые изменения в процесс изготовления полимера AcrySof, которые частично снизили тенденцию данного материала к формированию глистенинга.
В более современных гидрофобных материалах ИОЛ производители намеренно изменили химический состав сополимера, процесс полимеризации и производства ИОЛ, чтобы снизить тенденцию к образованию микровакуолей. Период клинического наблюдения за пациентами, которым были имплантированы данные ИОЛ все еще слишком незначителен для того, чтобы сделать вывод об их тенденции к образованию глистенинга in vivo. В данном исследовании глистенинг был смоделирован в эксперименте in vitro на различных образцах гидрофобных акриловых ИОЛ, которые в настоящее время активно используются в клинической практике. Основной целью исследования стала оценка показателя глистенинга in vitro и сравнительная оценка тенденции к формированию глистенинга in vitro у различных моделей интраокулярных линз.
Методы
Интраокулярные линзы
В исследование были включены пять различных моделей монофокальных ИОЛ, которые имеют моноблочную конструкцию, имплантируемую через разрез 2,2 мм. В ходе эксперимента предварительно протестированы пять линз каждой модели: все они имели одинаковую силу преломления +21,0 дптр. В таблице 1 приведены технические характеристики моделей ИОЛ.
Моделирование глистенинга in vitro
Формирование микровакуолей происходило при изменении температуры с использованием установленного протокола моделирования глистенинга in vitro, который подробно описан в более ранних публикациях [6, 10, 11]. ИОЛ гидратировали в растворе хлорида натрия (0,9%) в стеклянных колбах и инкубировали в духовом шкафу при 45 °C в течение 24 часов. После извлечения из духового шкафа температуру снижали до 37 °C, погружая колбы в водяную баню на 2,5 часа. Сразу после этого проводили осмотр материала ИОЛ при температуре 37 °C.
Оценка глистенинга
&nbs
Рис. 3. Количество микровакуолей всех исследуемых ИОЛ в результате моделирования глистенинга in vitro. Дополнительная ось Y (справа) показывает степень выраженности глистенинга относительно количества микровакуолей. (мв / мм2), количество микровакуолей на квадратный миллиметр
Таблица 1 Характеристики ИОЛ, изучаемых в данном исследовании
Центральная зона была выбрана таким образом, чтобы зафиксировать область с наибольшим количеством микровакуолей. После получения всех фотографий был проведен анализ изображений с использованием программного обеспечения ImageJ 1.49v по аналогичным параметрам, которые были опубликованы в предыдущих исследованиях [6]. Оценка была выполнена одним исследователем слепым методом для того, чтобы исключить субъективное влияние на результат. Перед анализом исследователю были предложены тестовые образцы с различным количеством микровакуолей. Чтобы учесть небольшие колебания освещенности изображения, яркость и контраст были откалиброваны до точки, при которой фон каждого изображения казался однородным.
Дальнейший анализ изображения проводился с использованием полуавтоматического метода: для каждого изображения был применен алгоритм Color Threshold с методом Intermodes. После этого был использован Analyze Particles с размером частиц от 25 до бесконечности для учета фонового шума. Таким образом, мы получили количество микровакуолей в каждом изображении размером 1200 x 1600 пикселей. Шкала с делением при 90-кратном увеличении использовалась для калибровки результатов и определения плотности микровакуолей на квадратный миллиметр. Поскольку 1 мм соответствовал 1086 пикселям, а исходный размер изображения составлял 1200 пикселей x 1600 пикселей, общий размер изображения составлял 1,63 мм². Данное количество микровакуолей было разделено на 1,63, чтобы получить количество микровакуолей на квадратный миллиметр (мв/мм²). Мы сравнили количество микровакуолей с оценочной шкалой Мията, используемой в наших предыдущих исследованиях [6, 8, 11]. Для оценки клинического эффекта глинстенинга результаты были сгруппированы следующим образом: степень 0 (<25 мв/мм² )степень 1 (25–100 мв/мм²), степень 2 (100–200 мв/мм²), степень 3 (> 200 мв/мм²).
Анализ данных
Статистический анализ выполнялся с помощью программы SPSS (IBM SPSS Statistics, V.22). Описательная статистика включала среднее количество микровакуолей на квадратный миллиметр (мв/мм²) (± стандартное отклонение) для пяти ИОЛ каждой модели. Данные не удовлетворяли нормальному распределению, поэтому анализ проводился с использованием критерия Краскела-Уоллиса. Для апостериорного сравнения использовали непараметрический критерий Манна-Уитни-U с поправкой Бонферрони. Значение p менее 0,05 считалось статистически значимым.
Результаты
Качество материала
Количество микровакуолей у пяти линз каждой модели отличалось низкой вариабельностью, за исключением ИОЛ SN60WF, где данный диапазон был значительно шире (рис. 2).
Анализ изображений с помощью программного обеспечения показал, что количество микровакуолей на квадратный миллиметр было самым высоким у ИОЛ SN60WF и 611P - 66,0 (± 45,5) и 30,7 (± 8,4) мв/мм², соответственно. Наименьшее количество микровакуолей было зафиксировано у ИОЛ ZCB00 – 0,9 (± 0,6) мв/мм². ИОЛ 800C достигла статистически значимо более низкого среднего показателя глистенинга по сравнению с ИОЛ SN60WF и 611P (p <0,05), так же, как и ZCB00 по сравнению с ИОЛ SN60WF (p <0,05) (табл. 2). Другие межгрупповые сравнения не показали статистически значимых различий.
Группировка результатов по степени выраженности
По шкале оценки степени выраженности глистенинга все образцы ИОЛ ZCB00, 800C и XY1 были отнесены к степени 0. Четыре из пяти ИОЛ модели 611P были отнесены к степени 1, одна к степени 0. Четыре из пяти ИОЛ SN60WF получили оценку 1, одна была отнесена ко 2-й степени (рис. 3).
Обсуждение
Представленное исследование выявляет различия в устойчивости к образованию глистенинга между акриловыми ИОЛ, изготовленными из различных гидрофобных материалов. Все они в настоящее время активно используются в клинической практике, а некоторые из них, как заявлено производителем, не имеют тенденции к образованию глистнеинга. ZCB00, 800C и XY1 показали среднее число микровакуолей близкое к нулю, тогда как их количество было существенно выше у ИОЛ SN60WF и 611P (66,0 (± 45,5) и 30,7 (± 8,4) мв/мм², соответственно. В данном исследовании, при соблюдении одинаковых условий для всех ИОЛ, были получены следующие результаты: для ИОЛ 800C среднее количество микровакуолей составило 2,0 (± 3,6) мв/мм², этот результат практически аналогичен модели XY1, средние значения которой составили 2,7 (± 2,4) мв/мм². Исследование показало, что среднее число микровакуолей у ИОЛ модели 800C было ниже, чем у ИОЛ AcrySof SN60WF и 611P (p <0,05, U-критерий Манна-Уитни с поправкой Бонферрони).
Образование глистенинга было изучено в клинических и лабораторных исследованиях для большинства моделей ИОЛ, анализируемых в данной работе, за исключением модели 800C. Однако стоит отметить, что это первая работа, сравнивающая различные модели ИОЛ в лабораторных условиях. В настоящее время доступны данные исследований для ИОЛ SN60WF, ZCB00, 611P и XY1 с различными периодами наблюдения.
Проспективное рандомизированное клиническое исследование, проведенное в 2002 г. с участием 273 пациентов, которым была имплантирована одна из 7 различных гидрофобных ИОЛ, включая модель ИОЛ AcrySof, показало, что у от 40,0 до 67,5% пациентов глистенинг появился в течение первых 2-х лет после имплантации.
Другое клиническое исследование Colin et al. 2012 г. в ходе которого в 111 глаз были имплантированы ИОЛ AcrySof SN60WF, за которыми наблюдали в течение от 11 до 80 месяцев, показало, что глистенинг наблюдался в 86,5% глаз. У данных пациентов 40,5% ИОЛ были отнесены к 1 степени глистенинга и 45,9% – к 2 степени. Результаты данных исследований сопоставимы с результатами, полученными в данной работе, так как выраженное явление глистенинга было зафиксировано у всех пяти образцов модели ИОЛ AcrySof SN60WF.
В проспективном рандомизированном клиническом исследовании, проведенном Йоханссон в 2017 г., были проанализированы ИОЛ ZCB00 и ИОЛ SN60WF. Авторы наблюдали большое количество микровакуолей на поверхности образцов ИОЛ SN60WF, которое увеличивалось через 2 и 3 года наблюдения. Модель ИОЛ ZCB00 в данном исследовании демонстрировала незначительное количество микровакуолей, не увеличивающееся с течением времени. Результаты также сопоставимы с полученными в ходе данной работы: модель ZCB00 демонстрировала устойчивость к образованию глистенинга in vitro по сравнению с SN60WF.
Для некоторых современных гидрофобных акриловых материалов ИОЛ возможно и полное отсутствие глистенинга даже через 3–5 лет после операции. Kahraman et al. сравнили результаты имплантации ИОЛ SA60AT с ИОЛ ZCB00, и даже через 5 лет после операции ни один пациент с ИОЛ ZCB00 не демонстрировал наличие глистенинга при проведении биомикроскопии.
Клинические характеристики другой ИОЛ из нашего исследования, 611P, были оценены Боркенштейном в 2018 г. В своем исследовании авторы наблюдали за 96 глазами в течение 1 года после операции и сообщили об отсутствии каких-либо признаках глистенинга во всех случаях. Эти клинические результаты отличны от полученных в данном исследовании, поскольку моделирование глистенинга в условиях in vitro зафиксировало, что ИОЛ 611P склонна к его появлению. Таким образом, отсутствие глистенинга, зафиксированное клинически, можно объяснить довольно коротким периодом наблюдения (один год), которого могло быть недостаточно для появления глистенинга.
В другом клиническом исследовании оценивалось образование глистенинга у модели ИОЛ XY1. Авторы сообщили об отсутствии формирования каких-либо микровакуолей, но исследование было ограничено 3 месяцами послеоперационного ведения пациентов, для подтверждения полученных результатов необходимо более долгосрочное наблюдение. Однако результаты текущего исследования подтверждают, что для модели ИОЛ XY1 характерно образование незначительного количества микровакуолей.
Поскольку производители часто заявляют, что нашли запатентованные способы производства ИОЛ с высокой устойчивостью к изменениям материала по типу глистенинга, помимо клинических исследований, неоднократно были проведены лабораторные исследования для верификации подобных заявлений.
В 2013 г. Томес и Каллаган количественно оценили результаты изменений в процессе производства материала AcrySof. Авторы сравнили ИОЛ AcrySof SB30AL, произведенные в 2003 г., с ИОЛ AcrySof SN60WF, изготовленными почти десятью годами позже. Произведенный в 2012 г. материал AcrySof SN60WF продемонстрировал значительное снижение числа микровакуолей (39,9 ± 35,0 мв/мм²) по сравнению с AcrySof SB30AL, произведенными в 2003 г. (315,7 ± 149,4 мв/мм²). В настоящем исследовании были зафиксированы несколько более высокие значения для ИОЛ AcrySof SN60WF – 66,0 (± 45,5) мв/мм² (произведенных в 2017 г.) по сравнению с результатами, которые получили Томес и Каллаган. Тем не менее показатели были ниже, чем в 2003 году, что подтверждает аргумент о модернизации процесса производства. Несмотря на то, что улучшение качества материала AcrySof в период с 2003 по 2012 г. привело к повышению устойчивости к образованию глистенинга, данные ИОЛ все еще значительно предрасположены к его возникновению.
Вернер и др. сообщили о характеристиках прозрачности материала различных ИОЛ, включая модели ИОЛ ZCB00 и C / XY1, с использованием аналогичного метода моделирования глистенинга in vitro, представленного в нашем исследовании. Авторы зафиксировали следующие показатели: 2,6 (± 2,0) и 4,0 (± 2,6) мв/мм² для вышеуказанных моделей соответственно. Средние показатели глистенинга в нашем исследовании для ZCB00 и XY1 были немного ниже – 0,9 (± 0,6) и 2,7 (± 2,4) мв/мм², соответственно.
В предыдущем исследовании нашей группы авторов, проведенном в 2018 г., использовалась аналогичная модель моделирования глистенинга in vitro и сообщалось о тенденции к образованию глистенинга для ИОЛ CT Lucia 601P, предшественницы модели 611P, участвующей в текущем исследовании, которая изготовлена из аналогичного гидрофобного материала. Авторы сообщили о среднем количестве микровакуолей 85 (± 86) мв/мм², что значительно больше по сравнению с 30,7 (± 8,4) мв/мм² зафиксированными в текущей работе. Одна из возможных причин этой разницы может заключаться в модернизации производственного процесса ИОЛ 611P, что привело к более выраженной устойчивости к образованию глистенинга.
Компания Alcon недавно представила новый сополимер под названием Clareon, который, как заявляют производители, имеет минимальную тенденцию к образованию глистенинга. Структура материала Clareon основана на материале AcrySof, но фенилэтилметакрилат был заменен гидроксиэтилметакрилатом, что повысило его равновесное содержание влаги (EWC) примерно до 1,5%. Согласно лабораторным исследованиям, выраженность глистенинга у материала Clareon составляет всего 0,62 (± 0,95) мв/мм². Тем не менее материал AcrySof по-прежнему активно используется в мировой практике и даже был выбран для создания недавно представленной на рынке модели ИОЛ нового дизайна и увеличенной глубиной резкости.
Многие клинические исследования глистенинга не выявили его выраженного влияния на остроту зрения (VA) или контрастную чувствительность (CS). Эти результаты вызвали споры о значении глистенинга для оптических свойств ИОЛ. Кроме того, исследования in vitro показали, что только большое количество микровакуолей влияет на функцию передачи модуляции (ФПМ) и коэффициент Штреля. Однако другие исследования показали, что глистенинг все же влияет на остроту зрения. После дальнейшей оценки этого состояния было обнаружено, что микровакуоли в основном увеличивают внутриглазное рассеяние светового пучка, что не обязательно приводит к клиническим симптомам снижения зрения или контрастной чувствительности. Было обнаружено, что параметр Straylight (log (s)) увеличивается у пациентов со степенью выраженности глистенинга ИОЛ 2 или выше по сравнению с популяционными данными для псевдофакичных глаз той же возрастной группы.
Лабуз и соавт. утверждали, что рассеивание светового пучка линейно увеличивается в зависимости от количества микровакуолей на квадратный миллиметр [11]. В исследовании, опубликованном авторами, глистенинг был смоделирован на образцах шести различных моделей гидрофобных ИОЛ. Было обнаружено, что линзы с большим количеством микровакуолей на квадратный миллиметр могут провоцировать симптомы, вызывающие у пациентов дискомфорт во время вождения.
Гидрофобный акрил для изготовления ИОЛ имеет определенные преимущества по сравнению с другими материалами: низкая скорость помутнения задней капсулы по сравнению с ИОЛ из гидрофильного акрила и ПММА, а также отсутствие осложнений, связанных с гидрофильными линзами, таких как, например, кальцификация ИОЛ. По этим и другим причинам гидрофобные акриловые ИОЛ приобрели популярность и в настоящее время широко используются, несмотря на возможные изменения материала в отдалённом периоде наблюдения, такие как глистенинг. Как видно из анализа материала для ИОЛ Clareon, одним из подходов производителей к уменьшению тенденции к образованию глистенинга является увеличение количества гидрофобного полимера в составе материала, для увеличения его гигроскопичности (равновесного содержание влаги – EWC). Гигроскопичность ИОЛ обычно является низкой для гидрофобных материалов: в материале AcrySof равновесное содержание влаги составляет всего 0,1–0,5%. Есть несколько более современных гидрофобных материалов, в состав которых входит большое количество акрилата с гидрофильными группами, что увеличивает равновесное содержание влаги материала. Стоит учесть, что компании обычно не раскрывают точный состав сополимеров, используемых для производства ИОЛ.
Однако состав материала ИОЛ модели enVista от компании Bausch & Lomb (Нью-Йорк, США) описан в литературе [5]. Так называемый сополимер PHS состоит из трех акриловых мономеров: поли (этиленгликоль) фенилового эфира акрилата (40%), гидроксиэтилметакрилата (HEMA, 30%) и стирола (26%), они сшиты диметакрилатом этиленгликоля (4%). Гидрофильные группы HEMA увеличивают равновесное содержание влаги материала примерно до 4%. Исследования показали отсутствие глистенинга у модели enVista. Другие производители, такие как PhysIOL (Льеж, Бельгия), разработали гидрофобные материалы для интраокулярных линз с повышенным равновесным содержанием влаги (около 5%), чтобы снизить вероятность образования глистенинга. В нашем исследовании линзы с низким равновесным содержанием влаги, по-видимому, имеют более высокую тенденцию к образованию глистенинга, при этом оно составляет 0,1%–0,5% в SN60WF и 0,3% в 611P. Равновесное содержание влаги других линз, включенных в данное исследование, может отличаться (табл. 1), однако точные данные не были предоставлены производителями.
Помимо исходных свойств материала на тенденцию к формированию глистенинга оказывает большое влияние процесс производства ИОЛ. В настоящее время существует два альтернативных способа изготовления интраокулярной линзы – вытачивание или литье. Некоторые линзы из нашего исследования изготовлены методом литья (800C, XY1 и SN60WF), некоторые – с помощью вытачивания (611P и ZCB00). Оба метода имеют преимущества: ИОЛ, изготовленные с помощью вытачивания, возможно, сохраняют более однородное распределение сополимера в конечной ИОЛ по сравнению с ИОЛ, сформированной с помощью литья, где может произойти перестройка распределения полимера. В нашем исследовании мы не обнаружили взаимосвязи способа изготовления ИОЛ и их тенденции к образованию глистенинга.
Температура полимеризации, содержания воды и количество гидрофильных связей материала – это другие факторы, которые, как считается, оказывают влияние на возникновение глистенинга. Однако, поскольку некоторые характеристики полимеров и процесса производства являются запатентованными, причины различий в стабильности материалов и длительном сохранении их прозрачности остаются неизвестными.
Данное исследование также имеет некоторые ограничения: несмотря на то, что были использованы ИОЛ одинаковой оптической силы (+ 21D), а предполагаемый размер оптической части составляет 6 мм, как указано производителем, невозможно полностью исключить смещение ИОЛ из-за небольших различий в объеме, диаметре и толщине, возникающих из-за разных показателей преломления материала ИОЛ.
В данном исследовании были также впервые представлены оригинальные измерения, сделанные для модели линзы Rayner – 800C, о которых ранее не сообщала независимая лаборатория. Обратите внимание, что все параметры ИОЛ для данного исследования не были взяты из предыдущей работы, а были произведены повторно. Наконец, одним из существенных ограничений является тот факт, что, поскольку данное исследование проводилось в условиях in vitro, результаты не могут быть перенесены в клиническую практику. Долгосрочные клинические исследования должны быть проведены для новых моделей ИОЛ, изготовленных из современных гидрофобных материалов для оценки их подверженности возникновению глистенинга.
Тем не менее, данное лабораторное исследование демонстрирует интересные результаты, полученные в ходе сравнении моделей ИОЛ с использованием одной и той же процедуры моделирования возникновения глистенинга in vitro. Было зафиксировано что: образцы ИОЛ ZCB00, 800C и XY1 не склонны к появлению глистенинга. Другие гидрофобные ИОЛ, используемые в настоящее время в клинической практике, такие как 611P, могут иметь потенциал для появления глистенинга с течением времени, а некоторые ИОЛ, такие как SN60WF, могут быть подвержены к появлению выраженного глистенинга. Хотя для подтверждения наших результатов in vitro необходимы долгосрочные клинические исследования, производители могут рассмотреть вопрос о поиске новых решений для изготовления сополимеров, которые демонстрируют более высокую тенденцию к появлению глистенинга in vitro, и их замене материалами, которые, по данным исследований in vitro, более устойчивы к изменениям.
Timur M. Yildirim, Sonja K. Schickhardt, Qiang Wang, Elfriede Friedmann, Ramin Khoramnia, Gerd U. Auffarth. LOS ONE. 2021;30: 1–12. doi: 10.1371/journal.pone.0250860
