Новый взгляд на кросслинкинг роговицы и его применение в офтальмологии

    Актуальность

     Накопленные экспериментальные и клинические данные о кросслинкинге роговицы позволили по-иному взглянуть на возможности его применения в офтальмологии [1–4]. Это касается лечебного кросслинкинга не только при кератоконусе, вторичных кератоэктазиях и при ряде других дистрофических и воспалительных заболеваниях роговицы. Особую значимость приобретает расширение диапазона применения кросслинкинга с профилактической целью при различных лазерных рефракционных операциях на роговой оболочке. Однако предложенные с этой целью различные методики ускоренного кросслинкинга в сочетании с фоторефракционной абляцией не получили широкого практического применения. Это указывает на необходимость не только по-новому взглянуть на кросслинкинг роговицы, но и обосновать новые подходы к его применению в офтальмологии. При этом необходимо учитывать принципиальные различия в нарушении прочностных свойств истонченной роговицы при кератоконусе и после фоторефракционной или фототерапевтической кератоабляции. Не менее важным является рассмотрение вопроса о влиянии кросслинкинга на фотопротективную функцию роговой оболочки, изменениям которой при фотоабляционном истончении не уделяется должного внимания. Более того, после кросслинкинга роговицы нередко отмечается несоответствие остроты зрения данным объективной рефрактометрии и кератотопографии [5]. Причиной такого несоответствия могут быть оптические эффекты, обусловленные дегидратацией и изменением рефракционного индекса роговицы после кросслинкинга, что указывает на целесообразность проведения специальных исследований в этом направлении.

    Цель

    Рассмотреть новые подходы к проведению кросслинкинга роговицы, критериям его оценки и расширению диапазона применения в офтальмологии.

    Материал и методы

    Проанализированы экспериментальные (20 свиных, 90 кроличьих глаз) и клинические исследования по проведению фоторефракционных и фототерапевтических операций с насыщением стромы роговицы рибофлавином (610 операций). Исследования проводились с соблюдением принципов Хельсинкской декларации и с разрешения этического комитета ФГБУ «Национальный медико-хирургический центр им. Н.И. Пирогова» Минздрава России. У всех пациентов было взято информированное письменное согласие, утвержденное местным этическим комитетом.

    Для активации рибофлавина применяли вторичное излучение, индуцируемое при воздействии абляционными и субабляционными плотностями энергии излучения эксимерного лазера на аргон-фторе. При этом акцент был сделан на клиническую оценку роговичного кросслинкинга при применении субабляционных плотностей энергии в импульсе. Операции с применением излучения ниже порога абляции выполнялись на Российском эксимерном лазере Микроскан Визум-500 («Оптосистемы», Россия). В данном лазере впервые было применено оригинальное техническое решение для быстрого перехода от абляционных к субабляционным плотностям энергии, без проведения каких-либо дополнительных калибровок.

    В экспериментальных исследованиях для оценки состояния роговицы после фоторефракционной и фототерапевтической абляции с предварительным насыщением стромы 0,25% изотоническим раствором рибофлавина применялись биомеханическое тестирование образцов роговиц, световая и электронная микроскопия. В клинике оценка визуального и рефракционного кератомоделирующего эффекта и визуальных результатов проводилась по данным комплексных оптометрических исследований. Эффект кросслинкинга при фотоабляции с рибофлавином оценивали по данным 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). Особый акцент был сделан на методику двухволнового ОКТ-сканирования роговицы с оценкой степени гидратации и характера изменения рефракционного индекса роговицы после кросслинкинга. Сроки клинических наблюдений, комплексных оптометрических и специальных инструментальных исследований колебались от 1 месяца до 8 лет.

    Результаты

    Экспериментальные исследования по фотокератоабляции с насыщением стромы 0,25% изотоническим раствором рибофлавина выявили эффект кросслинкинга и повышение прочностных характеристик истонченной абляцией роговицы. При биомеханическом тестировании отмечалось увеличение прочности при растяжении и максимальной силы на разрыв. По данным трансмиссионной микроскопии в слоях стромы, прилежащих к зоне абляции, отмечалась компактность упаковки коллагеновых фибрилл и волокон за счет увеличения количества поперечных сшивок. Их концентрация на единицу площади была примерно в 2 раза больше. Фоторефракционное кератомоделирование с рибофлавином по эффекту кросслинкинга оказалось достаточным для компенсации ослабления прочных свойств истонченной абляцией роговицы. При такой технологии насыщенные рибофлавином слои стромы роговицы срабатывали, как спектральные фильтры, защищая кератоциты и нервы в слоях истонченной роговицы от индуцированного абляцией вторичного излучения. По завершении абляции в прилежащих слоях стромы инициировался эффект кросслинкинга, который носил затухающий характер. При фотокератоабляции с рибофлавином на абляционной поверхности формировалась тонкая боуменоподобная мембранная структура. Она выявлялась только в тех случаях, когда ее толщина превышала 5 мкм, что соответствовало разрешающей способности прибора. Кроме того, по данным ОКТ и денситометрических исследований отмечался затухающий эффект повышения оптической плотности в слоях стромы, прилежащих к зоне абляции.

    Спустя 10–12 месяцев после проведения профилактического эксимерлазерного кросслинкинга роговицы при трансэпителиальной фоторефракционной кератэктомии было отмечено значение увеличение рефракционного индекса с 1,374±0,004 до 1,389±0,004. Это сопровождалось уменьшением среднего значения гидратации роговицы с 3,5 до 2,4, что свидетельствовало о повышении компактизации стромы роговицы. Выявленные изменения не оказывали заметного влияния на оптико-рефракционные показатели роговицы. Более подробно результаты фоторефракционной абляции с рибофлавином изложены в ранее опубликованных работах [6–17].

     Для усиления эффекта кросслинкинга и формирования на абляционной поверхности боуменоподобной мембранной структуры большей толщины применялась специальная технология дополнительного облучения при плотностях энергии в импульсе ниже порога абляции. Применение субабляционных плотностей энергии излучения эксимерного лазера на аргон-фторе предопределило разработку новых технологий лечебного лазер-индуцированного кросслинкинга при кератоконусе, вторичных кератоэктазиях и другой патологии роговицы различной этиологии [18, 19]. Данные технологии заключались в абляции эпителия, насыщении стромы рибофлавином и его активации вторичным излучением эксимерного лазера на аргон-фторе с плотностью энергии в импульсе ниже порога абляции. При такой технологии по данным ОКТ роговицы и денситометрии были выявлены все классические признаки традиционного кросслинкинга (рис. 1, 2). Через 3–4 недели формировалась демаркационная линия в строме, которая подвергалась в последующем полному рассасыванию. Через месяц после лазер-индуцированного кросслинкинга по данным дифференциальной кератотопографии был отмечен различной степени выраженности кератомоделирующий рефракционный эффект. Его величина зависела от суммарной дозы облучения, формы и размера зоны воздействия.

    Следует отметить, что в ряде случаев отмечалось повышение остроты зрения, которое не могло быть объяснено данными объективной рефрактометрии и компьютерной кератотопографии. При проведении двухволнового оптического сканирования были выявлены уменьшение степени гидратации и повышение рефракционного индекса роговицы после эксимерлазерного кросслинкинга. Данными клиническими исследованиями, экспериментальными данными световой и электронной микроскопии об изменении ориентации коллагеновых структур в строме после кросслинкинга может быть объяснено повышение остроты зрения, не соответствующее данным рефрактометрии и кератотопографии. Кроме того, это указывает на возможность применения эксимерного лазер-индуцированного топографически ориентированного кросслинкинга для рефракционного кератомоделирования без абляции стромы.

    Обсуждение

    Проведенные экспериментальные и клинические исследования выявили ряд преимуществ профилактического эксимерлазерного кросслинкинга при лазерной фоторефракционной и фототерапевтической абляции.

    Прежде всего, это касалось отказа от дополнительного ультрафиолетового (УФ) облучения роговицы. Более того, широкий спектр индуцированного вторичного излучения перекрывал все пики максимального поглощения рибофлавином, что повышало эффективность формирования сшивок в строме роговицы. Кроме того, при сканировании малым пятном в меньшей степени нарушалась оксигенация стромы. Бесспорным преимуществом эксимерлазерного кросслинкинга явилась возможность широкого диапазона локального воздействия, включая персонализированный кросслинкинг по данным кератотопографии [21]. Последнее позволило перейти к разработке новых технологий безабляционного рефракционного моделирования роговицы при аметропиях. Профилактический эксимерлазерный кросслинкинг при кератоабляции нами рассматривается с позиций не только компенсации ослабления прочностных свойств роговицы, но и повышения фотопротективных свойств истонченной стромы. Необходимо отметить, что роговая оболочка является важной структурой, которая ослабляет поток внешнего УФ-излучения на внутриглазные структуры. От его интенсивности и степени истончения роговицы во многом зависит сохранность прозрачности хрусталика. Не случайно в последние годы после лазерных рефракционных вмешательств было отмечено более раннее развитие катаракты, которая «помолодела» на 10–15 лет [20].

    Данные экспериментальных и клинических исследований указывают на то, что УФ-облучение роговицы при лечебном и профилактическом кросслинкинге роговицы сопровождается накоплением перекисных радикалов и оксидативным стрессом в ее строме. Это оказывает влияние на интенсивность и продолжительность послеоперационной асептической воспалительной и регенераторной реакций. Последние повышают риск развития фиброплазии и влияют на конечный рефракционный эффект. Более того, при сочетанном применении фоторефракционной кератоабляции с технологией ускоренного кросслинкинга роговица становилась излишне жесткой. Это неизбежно нарушает сглаживание роговицей колебаний внутриглазного давления при аккомодационно-конвергентных нагрузках, которые, как известно, играют важную роль в развитии и прогрессировании миопии.

    Что касается новых методик безабляционного эксимерлазерного кросслинкинга при кератоконусе, вторичных кератоэктазиях и других заболеваниях роговицы, то следует отметить, что такой лазер-индуцированный кросслинкинг, по данным ОКТ и денситометрии, не уступал традиционному и ускоренным методикам его проведения. Исследования в этом направлении нами продолжаются с уточнением диапазона суммарной энергетической дозы эксимерлазерного излучения, длительности насыщения рибофлавином, оптимальной частоты следования импульсов и топографии воздействия на роговицу. Особый акцент в данных исследованиях будет сделан на разработку новых критериев объективной оценки кросслинкинга по степени дегидратации и изменению рефракционного индекса роговицы по результатам двухволнового оптического ОКТ и Шеймпфлюг-сканирования. Это позволит на новом уровне подойти к безабляционному рефракционному кератомоделированию роговицы при коррекции аметропий [22].

    Заключение

    Кросслинкинг роговицы излучением эксимерного лазера на аргон-фторе в абляционных и субабляционных режимах расширяет диапазон его применения для профилактики фиброплазии, кератоэктазии при фоторефракционной и фототерапевтической кератоабляции, лечении кератоконуса, вторичных кератоэктазий и других заболеваний роговицы.

    

    Информация об авторах

    Игорь Михайлович Корниловский – д.м.н., профессор, заведующий учебной частью кафедры глазных болезней ИУВ ФГБУ «НМХЦ им Н.И. Пирогова» МЗ РФ, Kornilovsky51@yandex.ru, https:/orcid.org/0000-0001-8763-7669

    Андрей Петрович Гиля – врач-офтальмолог, заочный аспирант кафедры глазных болезней ИУВ ФГБУ «НМХЦ им Н.И. Пирогова» МЗ РФ, andreygilya@gmail.com, https:/orcid.org/0000-0002-2115-9956

    Рамзан Русланович Хататаев – врач-офтальмолог, очный аспирант кафедры глазных болезней ИУВ ФГБУ «НМХЦ им Н.И. Пирогова» МЗ РФ, rhmailbox@yandex.ru, https:/orcid.org/0000-0003-3965-1313

    

    Information about the authors

    Igor M. Kornilovsky – Doctor of Medical Sciences, Professor, Head of the Educational Department of the Department of Eye Diseases, National Medical and Surgical Center named after N.I. Pirogov of the Ministry of Health of the Russian Federation, Kornilovsky51@yandex.ru, https:/orcid.org/0000-0001-8763-7669

    Andrey P. Gilya – ophthalmologist, postgraduate at the Department of Eye Diseases, National Medical and Surgical Center named after N.I. Pirogov of the Ministry of Health of the Russian Federation, andreygilya@gmail.com, https:/orcid.org/0000-0002-2115-9956

    Ramzan R. Khatataev – ophthalmologist, postgraduate at the Department of Eye Diseases, National Medical and Surgical Center named after N.I. Pirogov of the Ministry of Health of the Russian Federation, rhmailbox@yandex.ru, https:/orcid.org/0000-0003-3965-1313

    

    Вклад авторов в работу:

    И.М. Корниловский: разработка концепции кросслинкинга роговицы излучением эксимерного лазера на аргон-фторе, написание и финальная редакция статьи.

    А.П. Гиля: проведение ОКТ и Шемпфлюг сканирования роговицы после эксимерлазерного профилактического и лечебного кросслинкинга, теоретическое обоснование методики двухволного оптического сканирования и расчёта рефракционного роговичного индекса.

    Р.Р. Хататаев: проведение комплексного офтальмологического обследования пациентов, выполнение расчетов энергетических параметров эксимерлазерного кросслинкинга роговицы.

    

    Authors’ contribution:

    I.M. Kornilovsky: development of the concept of corneal crosslinking by argon-fluorine excimer laser radiation, writing and final editing of the article.

    A.P. Gilya: carrying out OCT and Schempflug scanning of the cornea after excimer laser prophylactic and therapeutic crosslinking, theoretical substantiation of the technique of two-wave optical scanning and calculation of the refractive corneal index.

    R.R. Khatataev: conducting a comprehensive ophthalmological examination of patients, performing calculations of the energy parameters of excimer laser crosslinking of the cornea.

    

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

    Конфликт интересов: Отсутствует.

    

    Financial transparency: Authors have no financial interest in the submitted materials or methods.

    Conflict of interest: None.

    

    Поступила: 21.04.2022

    Переработана: 27.04.2022

    Принята к печати: 29.04.2022

    

    Originally received: 21.04.2022

    Final revision: 27.04.2022

    Accepted: 29.04.2022