Оценка биомеханической силы послеоперационного рубца после фемтосекундной сквозной кератопластики

     В структуре заболеваний органа зрения патологические состояния роговицы составляют 17-25% [1]. Высокая значимость проблемы хирургического лечения заболеваний роговицы определяется не только значительной распространенностью данной патологии, но и преимущественным поражением лиц молодого и зрелого трудоспособного возраста, среди которых преобладают мужчины, имеющие в результате заболевания ограничения и отклонения от воинской службы, водительских и других специальностей [1].
    Успех любой кератопластики зависит от ряда факторов. Это, в первую очередь, этиология заболевания, исходное состояние глаза перед операцией, качество донорского материала, техника хирургического вмешательства, иммунологический статус реципиента и донора, течение послеоперационного периода [Федоров С.Н., Копаева В.Г., 1977]. В настоящее время, благодаря новым техническим возможностям глазной хирургии, а также активному использованию достижений общей трансплантологии и многих медико-биологических дисциплин, определились значительные успехи в области сквозной пересадки роговицы (СКП) [3]. Однако заживление раны в роговице происходит более медленно по сравнению с большинством других тканей в организме предположительно из-за отсутствия сосудов. Описаны случаи позднего спонтанного расхождения послеоперационных корнеальных ран через 17 и 56 лет после вмешательства. В 2,5% случаев после СКП отмечено травматическое расхождение операционного рубца, в основном через 4 года, но в одной трети случаев — между 6 и 13 годами. Есть сообщения, что в 7,2% случаев после СКП наблюдалось частичное или полное расхождение раны через 3 недели после снятия шва, несмотря на продолжительный срок после операции (в среднем 25 мес.) [10]. На сегодня остается актуальной проблема невысокой биомеханической стабильности послеоперационной раны из-за большой протяженности рубца, недостаточно точного сопоставления ткани донора и реципиента, продолжительного времени формирования рубца. Все это в итоге замедляет реабилитационный период, ограничивая качество жизни, профессиональную и социальную адаптацию пациентов.
     Внедрение фемтосекундных лазеров в клиническую практику ознаменовало открытие новой эры в трансплантации роговицы. Данная технология позволяет формировать роговичные профили различных конфигураций, увеличивающих площадь соприкосновения донора и реципиента, улучшающих заживление операционной раны. Доказано, что особенностью заживления роговицы при использовании Fs-лазера с частотой следования импульсов 60 кГц является более выраженное рубцевание, создающее дополнительный каркас и укрепляющее роговицу после операции, в отличие от формирования разреза с помощью механического трепанана [2]. Усиление процессов фиброзирования и ускоренное рубцевание в зоне выполнения разреза, возможно, является результатом стимулирующего воздействия лазера [4-9].
    
    Цель
    Сравнительная оценка биомеханической силы послеоперационного рубца после фемтосекундной и традиционной СКП.
    
    Материал и методы
    Проанализированы биомеханические свойства послеоперационного роговичного рубца после Fs-СКП и традиционной СКП через 3 мес. после операции. Объектом для экспериментального изучения служила роговая оболочка изолированных глаз кроликов, полученных от убойных животных (8 глаз). Использовались половозрелые особи весом 4-4,5 кг породы шиншилла. На 4 глазах для формирования роговичных дисков использовали фемтосекундный лазер «IntraLase Fs» с частотой повторения импульсов 60 кГц, энергией импульса 2,1-2,2 мк Дж, расстоянием между импульсами 2-5 мкм, между уровнями 2-5 мкм; в 4 случаях — металлические трепаны в виде поршня. Проведен анализ образцов роговицы изолированных глаз кроликов через 3 мес. после СКП. Исследуемые донорские глаза были разделены на две группы. В I группе — использовали Fs-лазер для формирования роговичных дисков с прямым профилем на 2 глазах (подгруппа IА), с комбинированным профилем — также 2 глаза (подгруппа IБ). Во II группе использовали металлические трепаны для формирования роговичных дисков с прямым профилем на 2 глазах (подгруппа IIА), со ступенчатым профилем на 2 глазах (подгруппа IIБ).
     На исследуемых глазах I группы после установки вакуумной системы и аппланационного конуса производили сквозной разрез роговицы заданного профиля фемтосекундным лазером с продолжительностью импульса 600-800 Fs. Разрез начинался со стороны передней камеры, движение луча лазера происходило по направлению вверх по окружности. Лазерный луч последовательно проходил задний эпителий, строму и передний эпителий. После завершения трепанации роговичный диск выделяли при помощи хирургического шпателя. В подгруппе IА формировали прямой профиль диаметром 5,0 мм (рис. 1а), в подгруппе IБ — комбинированный профиль с наружным диаметром 5,0 мм, внутренним 3,0 мм (рис. 1б). Энергетические параметры, использованные в исследовании, были рекомендованы производителем.
    Роговичные диски II исследуемой группы выкраивались с помощью металлических трепанов в виде поршня по традиционной методике: в подгруппе IIА выполняли прямой профиль диаметром 5,0 мм (рис. 1а); в подгруппе IIБ — ступенчатый профиль с наружным диаметром 5,0 мм, внутренним 3,0 мм (рис. 1в).
    Для измерения прочности послеоперационного роговичного рубца использовали универсальную испытательную машину ZWICK/ROELL Z005 (рис. 2), предназначенную для определения физико-механических свойств материалов.
    Из изолированных глаз кроликов формировали препараты сложной геометрической формы, включающей трансплантат роговицы d=5 мм и участки склеры для удобства закрепления в разрывной машине (рис. 3). После закрепления их в разрывной машине измеряли максимальное напряжение, которое выдерживает послеоперационный рубец, и напряжение, при котором происходит разрыв ткани. Полученные результаты отображались в виде графика.
    
    Результаты
    При сравнении опытных данных, полученных в результате исследования, установлено различие в деформационных кривых, показывающих зависимость напряжения, приложенного к испытываемому образцу от удлинения этого образца. Во всех экспериментах разрыв происходил по роговичному рубцу (рис. 4). Полученные результаты фиксировались программным управлением испытательной машины численно и графически.
    Наименьшая разрывная сила была зафиксирована при исследовании образцов в группе IIА (традиционная СКП с прямым профилем), несколько выше — в группе IIБ (ступенчатая традиционная СКП), заметно большее усилие для разрыва рубца потребовалось в группе IА (Fs-СКП с прямым профилем), наибольшая разрывная сила зафиксирована при комбинированном профиле, сформированном Fs-лазером (I Б) (рис. 5).
    
    Заключение
    Таким образом, проведенное исследование показало, что послеоперационный роговичный рубец после Fs-СКП обладает значительно более высокой биомеханической силой (прочностью) в сравнении с традиционной СКП. Максимальная прочность рубца зафиксирована при комбинированном профиле Fs-СКП, который обеспечивает наилучшую адаптацию краев раны за счет увеличения площади соприкосновения роговичной поверхности донора и реципиента, что экспериментально подтверждается наибольшим напряжением, которое выдерживает рубец, и удлинением, при котором происходит разрыв.