Сравнение ручного и фемтолазерного формирования интрастромального туннеля для введения воздуха при глубокой передней послойной кератопластике с фемтолазерным сопровождением

    Введение

    Кератоконус – это прогрессирующее дегенеративное заболевание, характеризующееся истончением, растяжением и конусовидной деформацией роговицы глаза, которое сопровождается развитием индуцированного астигматизма и миопии. На поздних стадиях может возникать помутнение роговицы со значительным ухудшением зрения [1]. При отсутствии глубоких рубцов стромы и десцеметовой оболочки предпочтительным вариантом хирургического лечения продвинутых стадий кератоконуса является глубокая передняя послойная кератопластика (deep anterior lamellar keratoplasty, DALK).

    Преимущества DALK перед сквозной кератопластикой (CКП) включают сохранение собственной десцеметовой мембраны и эндотелия роговицы пациента. Техника DALK продлевает срок службы трансплантата и особенно предпочтительна для молодых пациентов [2].

    В отличие от СКП, которая относится к операциям «открытого неба», DALK безопаснее, поскольку проводится без нарушения целостности передней камеры. Кроме того, DALK помогает сберечь дефицитный донорский материал и про- оперировать большее число пациентов, поскольку позволяет разделить одну донорскую роговицу на две части: одну часть использовать для DALK, а вторую для DMEK – пересадки десцеметовой мембраны со слоем эндотелиальных клеток другому пациенту [3].

    Фемтосекундные лазерные (FS) технологии значительно улучшили результаты DALK. Фемтолазер помогает очень точно выполнить ламеллярные разрезы, провести трепанацию донорской и реципиентной роговицы, добиться оптимальной адаптации краев раны и более правильного контура роговицы [4].

    Однако самый ответственный этап DALK (обнажение десцеметовой мембраны путем удаления всех расположенных над ней слоев роговицы) по-прежнему выполняется вручную. Это достигается путем интрастромального введения воздуха между стромой роговицы и десцеметовой мембраной в виде большого пузыря (big bubble) [5]. Данная техника достаточно сложна, требует от хирурга определенного мастерства и длительного обучения, так как иглу необходимо вводить вручную как можно ближе к десцеметовой мембране, не повредив ее [6].

    Недавно было разработано новое программное обеспечение для фемтосекундного лазера, позволяющее точно создавать интрастромальный туннель. Глубину расположения туннеля теперь можно регулировать с помощью интегрированной в микроскоп оптической когерентной томографии (ОКТ) в режиме реального времени [7]. Программное обеспечение было обновлено в 2018 г., и с тех пор мы используем его для создания интрастромального туннеля, через который воздух нагнетается в роговицу.

    Насколько нам известно, в литературе пока нет публикаций, посвященных данному программному обеспечению, поэтому целью нашего исследования стала оценка результатов DALK до и после внедрения обновленного программного обеспечения для фемтосекундного лазера, которое позволяет создавать интрастромальный туннель для введения воздуха в процессе DALK.

    Материал и методы

    Исследование было одобрено локальным этическим комитетом ФГАУ «НМИЦ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова» (Москва, Россия) и проведено в соответствии с принципами Хельсинкской декларации. От всех пациентов было получено информированное письменное согласие.

    Участники

    В исследование были включены 61 пациент с далекозашедшими стадиями кератоконуса (III–IV стадия по классификации Амслера – Крумейха [8]), которым была выполнена FS-DALK (61 глаз, средний возраст пациентов 34,9±13,9 года, мужчины – 75,4%). Во всех случаях несквозной круговой разрез и передний ламеллярный разрез роговицы выполнялись фемтосекундным лазером. Пациенты были разделены на две группы в зависимости от того, как создавался направляющий туннель для введения воздуха. В группе I – DALK с частичным фемтолазерным сопровождением, (n=33) – туннель создавали вручную с помощью лезвия и шпателя, а в группе II – DALK с полным фемтолазерным сопровождением, (n=28) – туннель формировали с помощью фемтосекундного лазера с использованием обновленного программного обеспечения. Все операции были выполнены одним хирургом (Б.М.) с 2017 по 2019 г.

    Анализируемые параметры

    У всех пациентов собирали анамнез, включая время возникновения кератоконуса, его прогрессирование, наличие сопутствующей глазной и системной патологии, анамнез предшествующих глазных операций. Перед операцией и в послеоперационном периоде пациентам проводили исследования переднего отрезка глаза (топография роговицы, пахиметрия роговицы, подсчет плотности эндотелиальных клеток). Топографию роговицы выполняли на аппарате TMS-4 (Tomey, Япония), оптическую когерентную томографию (ОКТ) переднего отрезка глаза – на аппарате Visante (Carl Zeiss Meditec Inc., Германия). Плотность эндотелиальных клеток (ПЭК) и потерю ПЭК оценивали с помощью зеркального микроскопа EM-3000 (Tomey, Nagoya, Japan).

    В послеоперационном периоде пациентов обследовали на 7-е, 30-е сутки и через 18 месяцев после операции. Мы сравнили в обеих группах частоту успешного формирования большого пузыря воздуха (big bubble) и частоту перехода на СКП, некорригированную и максимальную корригированную остроту зрения вдаль (НКОЗ и МКОЗ), данные пахиметрии, индекс асимметрии поверхности роговицы (SAI) и индекс регулярности поверхности роговицы (SRI), а также оценили частоту послеоперационных осложнений.

    Настройки лазера

    Во всех случаях для выполнения операции FS-DALK использовался низкоэнергетический фемтосекундный лазер Femto LDV Z8 (Ziemer Ophthalmic Systems, Brugg, Switzerland). В обеих группах для формирования ламеллярных и круговых разрезов роговицы использовались одни и те же параметры: длина волны лазера 1020–1060 нм, длительность импульса 250 фемтосекунд, настройки энергии – 130% для ламеллярного разреза со скоростью 7 мм/с и 145% для кругового бокового разреза со скоростью 25 мм/с. Несквозной круговой разрез стромы был центрирован по отношению к лимбу и выполнялся на глубину 75–80% роговицы реципиента. Оптимальная глубина рассчитывалась индивидуально на основе данных интраоперационной ОКТ (Lumera Rescan 700, Carl Zeiss Meditec, Inc.), интегрированной в фемтолазерную рукоятку. Диаметр бокового кругового разреза составлял от 7,5 мм до 8,5 мм в зависимости от диаметра роговицы реципиента. В группе DALK с полным фемтолазерным сопровождением помимо кругового и ламеллярного разрезов роговицы с помощью фемтосекундного лазера создавали интрастромальный туннель. Для его выполнения использовались настройки энергии 105% мощности лазера со скоростью 5 мм/с.

    Туннель располагали на средней периферии (в зоне 5,5–7,5 мм) под углом 45–65° к центру роговицы.

    Ширина туннеля составляла 0,6 мм, а его длина составляла от 90 до 150 мкм в зависимости от расположения самой тонкой части роговицы. Длину туннеля можно было регулировать вручную, используя интраоперационную систему ОКТ фемтосекундного лазера для визуализации туннеля по отношению к десцеметовой мембране. Мы стремились сохранять дистанцию около 80–100 мкм от конца туннеля до десцеметовой мембраны. Скриншоты с дисплея лазера с изображениями роговицы во фронтальной и сагиттальной плоскостях при формировании интрастромального направляющего туннеля показаны на рисунках 1 и 2.

    Хирургические методы

    После подготовки операционного поля и установки векорасширителя проводили разметку центра роговицы. Для выбора оптимального диаметра трепанации с учетом расстояния до лимба 1,5 мм использовали роговичные штангенциркули с диаметром в диапазоне от 7,0 до 9,0 мм с шагом 0,5 мм. Желаемый диаметр трепанации отмечали чернильными точками. Затем на глаз пациента помещали вакуумное кольцо лазера и выполняли докинг, фиксируя глаз. Затем проводились лазерные резы; энергию, фактически использованную для разрезания роговицы, контролировали на экране лазера.

    После отстыковки интерфейса лазера от глаза реципиента поверхностный передний слой стромы роговицы осторожно отделяли от подлежащей стромы с помощью зубчатого пинцета и шпателя. В группе DALK с частичным фемтолазерным сопровождением острым металлическим лезвием вручную выполняли вертикальный разрез длиной 1,0 мм с периферии стромального ложа рядом с боковым круговым разрезом. Затем в разрез вводили тонкий тупой шпатель и направляли его к центру роговицы, создавая туннель.

    В группе DALK с полным фемтолазерным сопровождением туннель визуализировали на изображениях интраоперационной ОКТ и под операционным микроскопом, как показано на рисунке 3. Туннель вскрывали тонким тупым шпателем.

    В обеих группах в туннель вводили канюлю 27G на шприце объ- емом 2,0 мл, заполненном стерильным воздухом, и продвигали ее вперед до достижения конца туннеля.

    Через канюлю в строму роговицы вводили стерильный воздух и визуализировали отделение остаточной стромы от десцеметовой мембраны, как показано на рисунке 4. После успешного создания big bubble в центр пузыря вводили когезивное вязкоупругое вещество (вискоэластик гиалуронат натрия 1%, Provisc, Alcon Laboratories Inc., Fort Worth, TX). Эта манипуляция приводила к полному отслоению десцеметовой мембраны от остаточной стромы и расширению big bubble до края кругового трепанационного разреза (рис. 5). Оставшуюся строму затем рассекали крест-накрест металлическим лезвием; получившиеся квадранты иссекали изогнутыми роговичными ножницами с тупыми концами. После этого трансплантат помещали на глаз реципиента и закрепляли четырьмя узловыми швами шелк 8-0. Затем трансплантат фиксировали непрерывным швом нейлон 10-0; четыре временных шелковых шва снимали и в конце процедуры выполняли субконъюнктивальную инъекцию дексаметазона 0,1% (Krka, d. d., Novo Mesto, Slovenia) и гентамицина 4% (Krka, d. d.). В течение нескольких дней после операции пациенты использовали бандажную контактную линзу для уменьшения выраженности роговичного синдрома.

    Послеоперационное лечение включало инстилляции глазных капель дексаметазона 0,1% (в первый месяц – 4 раза в день; во второй месяц – 3 раза в день; в третий месяц – 3 раза в день и в течение следующих девяти месяцев – 1 раз в день), левофлоксацина 0,5% (Офтаквикс, Santen Pharmaceutical Co., Ltd. Osaka, Japan; 4 раза в день в течение 14 дней) и геля декспантенола 5% (Корнерегель, Dr. Gerhard Mann, Chem.-Pharm. Fabrik, GmbH Berlin, Germany; 4 раза в день в течение одного месяца).

    Подготовка донорского трансплантата

    Сквозную трепанацию донорской ткани выполняли после фиксации ее эпителиальной стороной на искусственной передней камере с помощью фемтолазерной платформы LDV Z8 (Ziemer Ophthalmic Systems, Port, Switzerland). Десцеметову мембрану и донорский эндотелий отделяли от трансплантата вручную беззубым пинцетом.

    Статистический анализ

    Анализ данных проводился с использованием программного обеспечения SPSS Statistics version 26. Для всех клинических показателей в обеих группах были рассчитаны среднее значение и стандартное отклонение (SD). Для проверки нулевой гипотезы big bubble в обеих группах использовали двусторонний точный критерий Фишера (pf). Возникновение события расценивали как неслучайное при значении pf < 0,05. Для сравнения данных между двумя группами использовали непарный t-критерий Стьюдента f (pu). Для сравнения данных до и после операции в каждой группе использовали t-критерий Стьюдента для парных повторных измерений (pr).

    Во всех тестах значение p=0,05 или ниже считалось статистически значимым. При анализе послеоперационных клинических данных мы исключили из анализа случаи перехода на СКП в связи с перфорацией десцеметовой мембраны (5 пациентов в группе DALK с частичным фемтолазерным сопровождением и 2 пациента в группе DALK с полным фемтолазерным сопровождением).

    Результаты

    Демографические и клинические данные

    Исходные параметры в обеих группах были одинаковыми в отношении демографии (возраст, пол), клинического статуса (степень кератоконуса, НКОЗ, МКОЗ) и значений томографии роговицы (Kmin, Kmax, средняя толщина роговицы, SAI и SRI), p>0,05 для всех сравнений (табл. 1).

    Формирование big bubble было более успешным в группе II, в которой направляющий интрастромальный туннель создавался фемтосекундным лазером, чем в группе I, в которой туннель создавался лезвием вручную (64,3% vs 35,7%, р=0,04).

    Частота перфорации десцеметовой мембраны в центральной зоне роговицы с последующим переходом на СКП была сопоставимой в группе DALK с полным фемтолазерным сопровождением (7,1%) и в группе DALK с частичным фемтолазерным сопровождением и ручным формированием туннеля (15,1%), p=0,441. Подтверждено увеличение МКОЗ в обеих группах по сравнению с дооперационными значениями (pr<0,05). Статистически значимых различий в МКОЗ между группами DALK с полным или частичным фемтолазерным сопровождением на всех сроках послеоперационного наблюдения не было (pu>0,05).

    Среднее время процедуры от остановки фемтосекундного лазера до обнажения десцеметовой мембраны без учета времени для накладывания швов было достоверно меньше в группе DALK с полным фемтолазерным сопровождением (21,8±5,1 мин vs 25,6±6,8 мин, р=0,025) (табл. 2).

    Параметры роговицы

    В группе DALK с частичным фемтолазерным сопровождением ОКТ-пахиметрия роговицы в самой тонкой точке составляла 369,11±33,65 мкм до операции и 511,25±25,41 мкм через год после операции (pr <0,05). В группе DALK с полным фемтолазерным сопровождением значения ОКТ-пахиметрии составили 357,29±31,22 мкм и 524,92±35,98 мкм через 1 год после операции соответственно (pr <0,05).

    После оперативного лечения также было отмечено статистически значимое изменение SAI (индекс асимметрии поверхности роговицы) и SRI (индекс регулярности поверхности роговицы) в обеих группах по сравнению с данными до операции. Сравнение дооперационных данных проводилось с данными, полученными через три месяца после снятия роговичных швов. Значение индекса SAI достоверно снизилось: с 4,48±1,89 до 1,21±0,72 в группе I и с 4,12±1,61 до 1,27±0,80 в группе II (pr <0,05). Аналогичным образом средний индекс SRI снизился с 2,11±0,52 до 1,28±0,56 в группе I и с 2,08±0,48 до 1,21±0,55 в группе II.

    Отметим, что в норме SRI<1 считается удовлетворительным.

    Оценка плотности эндотелиальных клеток

    Дооперационная плотность эндотелиальных клеток была одинаковой в обеих группах (группа I: 2127±434,9 кл/мм2, группа II: 2357±386,2 кл/мм2), р=0,11. Краткосрочный сравнительный анализ ПЭК через 1, 3 и 6 месяцев после операции не выявил статистически значимой разницы между группами. Однако долгосрочный анализ выявил значительно более высокую потерю эндотелиальных клеток в группе DALK с частичным фемтолазерным сопровождением: через 12 месяцев потеря ПЭК составила в группе I составила 16,0% по сравнению с 10% в группе II, а через 18 месяцев потеря ПЭК в группе I составила 16,5% по сравнению с 10,7% в группе II (pr <0,001 для обоих сравнений).

    Осложнения

    Количество осложнений в виде синдрома Урретса – Завалиа (3,0% vs 7,1%), нарушений роговичного шва (0% vs 3,6%), вторичной офтальмогипертензии (3,0% vs 7,1%) и рецидивирующего герпетического кератита (3,0% vs 0%) были аналогичными в обеих группах (p>0,05 для всех сравнений). Все осложнения успешно поддавались лечению и не оказывали или оказывали минимальное негативное влияние на функциональные результаты.

    Обсуждение

    В данном исследовании с длительным периодом наблюдения (18 месяцев) мы оценили безопасность и эффективность методов FS-DALK с формированием направляющего роговичного туннеля для интрастромального введения воздуха при кератоконусе с помощью фемтолазера или вручную. Мы получили хорошие послеоперационные результаты в обеих группах: увеличение НКОЗ, МКОЗ, улучшение параметров роговицы, низкую частоту осложнений и низкую частоту перехода на СКП. В то же время мы продемонстрировали, что DALK с полным фемтолазерным сопровождением и выполнением направляющего туннеля фемтосекундным лазером сопровождается более высоким успехом достижения big bubble и сокращением времени операции.

    Частота перехода на СКП в нашем исследовании 11,4% находится в пределах зарегистрированных данных о частоте перехода с DALK на СКП (от 0,37% до 30%) [10, 11]. Даже если происходит перфорация десцеметовой мембраны, многие хирурги предпочитают продолжать диссекцию вручную и завершить процедуру как DALK. Huang OS и соавт. опубликовали результаты 540 процедур DALK [10]. Они сообщили о перфорации десцеметовой мембраны в 101 случае из 540 (18,7%): 79 случаев (78,2%) микроперфорации и 15 случаев (14,9%) макроперфорации. Однако хирурги перешли с DALK на СКП только в 2 случаях (2/540; 0,37%).

    По сравнению с обычной DALK, при которой передние слои роговицы удаляются путем ручной диссекции, фемтолазерные технологии упрощают критические этапы и сокращают время операции.

    Использование очень точных фемтосекундных лазерных платформ со встроенными инструментами визуализации роговицы и возможностью обхода самых тонких участков роговицы является логичным и целесообразным. Впервые FS-DALK осуществил Buzzonetti L [12]. С помощью фемтосекундного лазера он создавал относительно широкий туннель в роговице, оканчивающийся примерно в 50 мкм от десцеметовой мембраны. Следующий этап операции выполнялся после повторного докинга, когда фемтосекундным лазером выкраивался роговичный лоскут в виде гриба с боковым круговым разрезом на глубину стромы до 100 мкм от десцеметовой мембраны. Затем операция продолжалась как обычная процедура DALK с введением воздуха для создания big bubble, что удавалось в 94% случаев [12]. Однако повторный докинг значительно увеличивает продолжительность операции и снижает ее безопасность, поскольку роговица пациента дважды подвергается механическим и лазерным манипуляциям.

    Одноэтапная процедура FS-DALK, включающая круговую несквозную трепанацию роговицы, создание ламеллярного разреза и формирование направляющего туннеля для введения воздуха, выглядит много- обещающе. Pedrotti E и соавт. протестировали последовательное выполнение ламеллярного разреза и создание туннеля в исследовании с использованием 20 донорских роговиц человека на платформе Victus FSL (Technolas Perfect Vision GmbH, Munich, Germany) [13]. В этом исследовании на 10 роговицах сначала формировали туннель, затем ламеллярный разрез (группа TL), а на 10 других роговицах действия выполняли в обратном порядке (группа LT).

    Big bubble был достигнут в 100% глаз группы TL и только в 70% в группе LT.

    По нашему опыту, конфигурация и расположение интрастромальных туннелей могут быть адаптированы индивидуально в зависимости от толщины стромы и расстояния до десцеметовой мембраны по данным интраоперационной ОКТ. Расстояние от конца туннеля до десцеметовой мембраны в диапазоне от 90 до 120 мкм считается оптимальным. Мы создавали туннель шириной 0,6 мм, что соответствует размеру рабочей части офтальмологического шпателя и канюли 27G, которой стерильный воздух нагнетается в туннель.

    Различные лазерные платформы имеют разные встроенные функции и возможности. Система LDV Z8 (Ziemer Ophthalmic Systems) имеет встроенную ОКТ, позволяющую визуализировать формирование ламеллярных, круговых и туннельных разрезов роговицы в режиме реального времени. Liu Y-C и соавт. первыми изучили возможности нового программного обеспечения LDV Z8 для DALK [15]. Они оценили точность создания лазером интрастромальных туннелей и осуществимость пневматической диссекции с формированием big bubble в эксперименте на 30 свиных и 3 человеческих трупных глазах. Плоскость ламеллярной диссекции роговицы была гладкой, что свидетельствовало об отличном качестве ламеллярного разреза.

    Затем авторы сообщили о 14 пациентах с кератоконусом или рубцами роговицы, которым было проведено лечение с выполнением ламеллярной диссекции фемтосекундным лазером. Big bubble был успешно достигнут во всех случаях.

    Ручное отделение остаточной стромы или переход на СКП не потребовался ни в одном случае [15]. В нашем исследовании в группе II частота успешного формирования big bubble была достоверно в 2 раза выше (64,3%), чем в группе I (35,7%).

    Различия между группами были статистически значимыми (р=0,04). Это подтверждает преимущества создания интрастромального туннеля фемтосекундным лазером. Метод также позволил снизить частоту необходимости в ручном отделении остаточной стромы и, как следствие, снизить риск перфорации десцеметовой мембраны.

    Долгосрочные потери плотности эндотелиальных клеток после DALK варьируют от 5,4% до 13% [16, 17]. В нашем исследовании полное фемтолазерное сопровождение DALK ассоциировалось с меньшей потерей ПЭК через 12 и 18 месяцев после операции. Хотя механизм появления этих различий не совсем ясен, мы полагаем, что более высокая потеря эндотелиальных клеток в группе DALK с частичным фемтолазерным сопровождением связана с более многочисленными и длительными манипуляциями вблизи десцеметовой мембраны при ручном отделении остаточной стромы, которые могли привести к повреждению эндотелия. При проведении DALK с полным фемтолазерным сопровождением мы сохраняли дистанцию 80–100 мкм от конца роговичного туннеля до десцеметовой мембраны. Это могло уменьшить повреждение эндотелия.

    Ограничения этой работы включают ее ретроспективный дизайн и отсутствие рандомизации.

    В заключение, по результатам нашего исследования создание интрастромального направляющего туннеля для введения воздуха с помощью фемтосекундного лазера привело к большему успеху формирования big bubble, сокращению времени операции и уменьшению долгосрочной потери ПЭК. В то время как другие клинические данные были сопоставимы в обеих группах, одноэтапная FS-DALK с полным фемтолазерным сопровождением может привести к снижению операционных затрат.