1.1. Проблема миопии в современном обществе

    Миопия в последние десятилетия приобретает масштабы эпидемии, что подтверждается неуклонным ростом количества людей с данным видом рефракционных нарушений по всему миру. По данным ряда авторов, процент распространенности миопии в некоторых регионах Азии (Сингапур, Китай, Япония и Корея) колеблется в районе 80-90%, а в Сеуле достигает 96,5% [107]. Исследователи предсказывают, что к 2050 году половина населения мира (около 5 миллиардов человек), вероятно, будет иметь миопическую рефракцию, при этом пятая часть будет приходиться на миопию высокой степени. Похожие прогнозы дает и Brien A. Holden с соавт. [136], предполагая, что к 2050 году на Земле будет 4758 миллионов человек с миопией, среди которых на 938 млн. придется миопия высокой степени.

    1.1.1. Современные представления о природе миопии

    1.1.1.1. Теории прогрессирования миопии

    Несмотря на более чем 150 лет научных исследований, до сих пор не были достоверно выявлены ни причины развития и прогрессирования миопии, ни методы ее предотвращения [194]. Отмечающийся внезапный рост близорукости в последние десятилетия, вероятно, связан с изменениями в образе жизни современного человека [68]. Исследователями было выдвинуто множество теорий, пытающихся объяснить почему ухудшается зрение у детей, которые идут в школу [92, 94, 77, 198, 213, 65]. Было высказано предположение, разделяемое многими исследователями, о том, что провоцирующим фактором миопии может являться то, что в настоящее время современный человек тратит намного больше времени в помещении, рассматривая предметы, расположенные на близком расстоянии, чем в любой другой период истории человечества. Это связано с необходимостью нахождения за экраном компьютера или постоянного использования электронных гаджетов (на работе, в школе, либо просто ради удовольствия). Несмотря на, казалось бы, очевидные причины, связанные с активным развитием информационных технологий и цифровых устройств, рост близорукости в различных популяциях произошел задолго до того, как компьютеры и смартфоны стали повседневным явлением [68].

    За всю историю изучения близорукости, было выдвинуто много теорий, объясняющий причины развития данной патологии. Так, Halen, живший во II веке нашей эры, связывал развитие миопии с малым количеством лучей, попадающих в глаз, а Albertus Magnus (1193-1280) и Felix Plater (1536-1614) причиной близорукости считали смещение хрусталика кзади. Первые обоснованные теории возникновения и патогенеза миопии появились только во второй половине XIX века после опубликования работ Helmholtz (1855) и Donders (1866), являющихся основоположниками учения о рефракции и аккомодации. Сущность патологии миопического глаза Donders видел в том, что в нем под влиянием неблагоприятных внешних условий или вследствие заболевания самого глаза происходят удлинение ПЗО и растяжение оболочек.

    Причиной развития близорукости многие исследователи считали зрительную работу на близком расстоянии. Так, Страхов В.В. (2011), Lin Z. (2003), Nomura H. (2004), Schmidt K.L. (2003), Wong T.Y. (2003) и др. предполагали, что в это время повышается ВГД, что приводит к растяжению задних оболочек глазного яблока. Ряд исследователей связывали повышение офтальмотонуса глаза с аккомодационной функцией, предполагая, что работа на близком расстоянии и продолжительное напряжение аккомодации вызывают приливы крови к глазу [114], однако опыты Hess и Heine (1898) убедили в том, что даже максимальное сокращение цилиарной мышцы не вызывает повышения ВГД, а дальнейшие их исследования продемонстрировали уменьшение офтальмотонуса в процессе аккомодации. Linden (1949) и Hervouet (1964) объясняли влияние длительной аккомодационной работы на прогрессирование миопии хориоидальной гиперемией и застоем крови, которые ведут к транссудации сыворотки в ткань склеры (особенно, к область заднего полюса), которая размягчается и подвергается растяжению под влиянием ВГД. Horner (1873) полагал, что аккомодационное напряжение в процессе зрительной работы вызывает натяжение и растяжение сосудистой оболочки, однако последующие экспериментальные исследования на животных доказали, что при напряжении цилиарной мышцы происходит лишь незначительное перемещение сосудистой оболочки в районе экватора, тогда как задний отдел глазного яблока остается неизмененным. В то же время исследования O. Parsinen (1990) свидетельствуют о корреляции величины ВГД с рефракцией и длиной ПЗО глаза у детей со школьной миопией. Многие авторы отмечают тенденцию к повышению ВГД и период прогрессирования миопии.

    В 1965 г. профессор Э.С. Аветисов [1] предложил новую трехкомпонентную теорию патогенеза миопии, в которой учитывается зрительная работа на близком расстоянии, наследственная предрасположенность и ослабленная склера. Недавние исследования возродили старую теорию, связанную с дефицитом витамина D (в следствие недостаточной инсоляции), которая была популярна в 1890-е, и в которой утверждалось, что дети, проводящие на воздухе больше времени, имеют более низкие риски развития миопии. Доказательств, что дневной свет в классах предотвращает развитие миопии недостаточно, однако корреляция между ними все же имеется. Витамин D стимулирует в сетчатке выработку дофамина, который препятствует осевому росту глаза, это косвенно подтверждается тем фактом, что близорукость, как и рахит, имеет тенденцию прогрессировать в зимний период [63].

    1.1.1.2. Биомеханические аспекты миопии

    Фиброзная оболочка глаза, состоящая из роговицы и склеры, является его основной опорной структурой, которая в норме обеспечивает стабильность оптической системы глаза, функциональность сенсорных и проводящих нервных путей, а также проходимость гидродинамической системы. Вязкоэластичные свойства роговой оболочки, обеспечивающие диссипацию энергии при ее внешнем притоке, впервые были описаны Freidenwald в 1937 г., а позже фундаментально изучены Woo [240]. В естественных условиях элементы фиброзной оболочки живого глаза находятся в некотором напряженно-деформированном состоянии, определяемом внутриглазным давлением и механическими свойствами склеральной и роговичной ткани, а также анизотропией и неоднородностью этих свойств [19]. Из этого следует, что любые нарушения ее целостности в той или иной степени приводят к изменениям, в следствие которых возможно развитие ряда патологических процессов, приводящих к потере зрительных функций.

    Известно, что одним из ведущих патогенетических факторов возникновения и прогрессирования миопии, сопровождающегося удлинением глазного яблока в переднезаднем направлении, является растяжение и ослабление склеральной оболочки глаза, связанное с развитием в ее соединительной ткани дистрофического процесса [1].

    В связи с этим, динамическая оценка прочностных характеристик роговой оболочки занимает важную позицию в кераторефракционной хирургии, позволяя прогнозировать риски развития патологических процессов, приводящих к потере зрительных функций и требующих принятия своевременных терапевтических мер.

    Механические свойства упругих тканей принято описывать понятием биомеханики, которая, в свою очередь, может описываться как математически, так и метрически при проведении эксперимента или диагностического исследования. Каждый из этих методов имеет как свои преимущества, позволяющие делать прогнозы о влиянии того или иного воздействия на целостность фиброзной оболочки, так и недостатки, ограничивающие каждый из методов и вносящие в них определенную степень погрешности и относительности. Основным недостатком математического описания биомеханических свойств фиброзной оболочки является невозможность использования бесконечно малых размеров соединений при построении конечно-элементных моделей и невозможность учета в них всех возможных переменных (вследствие отсутствия о них информации и недостаточной мощности электронно-вычислительных машин) [163].

    При оценке же биомеханических свойств с использованием метрических методов (модуль упругости, наблюдение за деформацией маркировок и т.д.), необходимость учета переменных пропадает, поскольку в эксперименте (in vivo или ex vivo) используется вся изучаемая ткань, содержащая как известные, так и не известные исследователям переменные. Однако при этом невозможно оценить степень нелинейности изменений деформирующих сил в конкретных зонах, поскольку в последних отсутствует какая-либо индикация [133, 221]. Исследования ex vivo позволили описать ряд важных биомеханических характеристик роговой оболочки:

    1. Роговица демонстрирует нелинейный деформационный ответ при увеличении внешней нагрузки [206];

    2. Роговица обладает нелинейным вязкоэластичным откликом с разными значениями гистерезиса на различные нагрузочные циклы [84];

    3. Парацентральная и паралимбальная зоны роговицы обладают большей жесткостью, чем центральная, что объясняется разной пространственной ориентацией и количеством коллагеновых фибрилл [133];

    4. Упругие силы роговицы являются функцией глубины – прочность уменьшается в направлении от передней стромы к задней [189];

    5. Механические свойства роговицы имеют прямую зависимость от возраста пациента [107, 108].

    Достоинством и преимуществом нехирургических методов коррекции миопии является отсутствие повреждающего воздействия на целостность фиброзной оболочки глаза, что невозможно избежать при выборе хирургической тактики коррекции (независимо от метода), затрагивающей фиброзную капсулу глаза и приводящую к ослаблению ее биомеханической резистентности. В связи с этим, необходим осознанный подход к выбору метода хирургического вмешательства у каждого конкретного пациента, для чего требуется понимание структурных изменений, характерных для развития миопии.

    Ряд авторов, таких как Rada J.A. [187] McBrien N. [167], связывают изменения биомеханических свойств склеры при миопии с ее структурными и биохимическими нарушениями. При данном заболевании наблюдается пониженное содержание коллагена, гликозаминогликанов, интра- и интермолекулярных поперечных стабилизирующих связей, особенно выраженное в области экватора и заднего полюса, повышенное содержание растворимых фракций коллагена. Миопическая склера отличается от эмметропической по составу микроэлементов. В ней отсутствуют три микроэлемента – бор, хром и алюминий, снижено содержание железа, меди, цинка, принимающих активное участие в образовании перекрестных сшивок в коллагеновых волокнах [1, 19].

    Согласно исследованию Curtin B.J. [98], при электронно-микроскопическом исследовании выявляются такие изменения ультраструктуры миопической склеры, как снижение диаметра коллагеновых фибрилл и волокон, их более рыхлое и беспорядочное расположение.

    При миопии слабой степени иногда встречаются изменения коллагеновых фибрилл – их расщепление на более мелкие субъединицы, а также начальное разрушение протеогликановых комплексов. При средней степени заболевания процесс распада становится более распространенным, но сохраняет очаговое расположение. При миопии высокой степени, помимо расщепления фибрилл на субфибриллы, наблюдается и их зернистый распад. Также процесс деградации наблюдается и в основном веществе склеры. Отмечается активация фиброкластов, которые резорбируют обломки разрушенных фибрилл [1, 98, 162]. При миопии высокой степени, наряду с истончением склеры наблюдается также и снижение ее прочностных характеристик – модуль Юнга фиброзной капсулы заднего полюса в 1,2–1,3 раза ниже по сравнению с нормой [31, 135]. Диапазон обратимых упругих деформаций сокращается в 1,5-2 раза, а область необратимых пластических деформаций возрастает в 1,5-2,5 раза. При этом пороговые значения напряжений, при которых деформации становятся необратимыми, оказываются ниже, чем в норме [168, 20, 78]. Понимание биомеханических особенностей фиброзной оболочки глаз пациентов дает возможность осуществлять индивидуальный подход к выбору методов контроля прогрессирования миопии, а также прогнозировать исход хирургических вмешательств.

    В настоящее время на рынке существует только два доступных прибора, предназначенных для прижизненной (in vivo) оценки биомеханических свойств роговицы – Ocular Response Analyzer (Reichert technologies, США) и Corvis ST (Oculus, США), при этом первый основан на детекции непрямого сигнала, а второй – на прямом анализе шеймпфлюг-изображений. Поскольку принцип работы ORA основан на принятии датчиком узконаправленного когерентного сигнала, отраженного от роговицы во время воздушной аппланации, то конечные значения показателей биомеханики (корнеальный гистерезис и фактор резистентности роговицы) оказываются чувствительны к состоянию поверхности роговой оболочки, а также к положению глаза во время измерений. Описанные сложности нивелируются в приборе Corvis ST благодаря анализу профиля передней поверхности роговицы на зафиксированных томографических снимках.

    Однако оба прибора не позволяют оценивать локальные изменения в жесткости роговицы. Guillaume Lepert с соавт. [118] описывают метод растровой оценки биомеханических свойств на всем протяжении роговицы (от белого до белого) с помощью метода бриллюэновской спектроскопии (бриллюэновским микроскопом). Данный метод является мощным инструментом в оценке механических свойств упругих биологических тканей и предоставляет клиницистам информацию в виде биомеханической карты (срез) с шагом в 125 мкм по горизонтали и 20 мкм по вертикали. Однако в настоящее время все еще остается нерешенной проблема количественного определения абсолютной жесткости. Еще одним экспериментальным методом неинвазивной оценки биомеханических свойств роговицы является оценка сверхзвукового сдвига изображения (SSI) посредством ультразвукового воздействия [112, 162, 220], которое создает две интенсивные волны сдвига, распространяющиеся через среду и искажающиеся во времени неоднородностями ткани, однако клиническое применение данной технологии оказалось неэффективным. Grabner G. (2004) описывает технику, основанную на обработке изображений дисков Плачидо во время деформации роговицы индентором. При этом, полученные результаты сравниваются с данными референтных роговиц, на основании чего дается заключение о прочности ткани в месте изгиба. Метод эластографии, описанный в работе Ford M.R. [112], основан на анализе снимков оптической когерентной томографии, при котором смещение внтурироговичных пикселей после деформирующего воздействия (воздухом или механически) отслеживалось с помощью алгоритма 2D кросс-корреляции. При сопоставлении соседних ОКТ сечений, каждому пикселю присваивался расчетный вектор смещения, на основании величины которого описывались вязкоэластичные свойства роговичной ткани. Метод имеет высокий диагностический потенциал, который должен быть подтвержден в ходе клинических испытаний. По мнению Cynthia Roberts [149], если перечислить факторы, влияющие на деформацию роговицы в порядке убывания их значимости, то они расположатся в следующем порядке: внутриглазное давление, особенности биомеханики роговицы, толщина роговицы и ее кривизна.

    1.1.2. Методы контроля прогрессирования миопии

    Наличие близорукости увеличивает риск развития таких глазных осложнений как глаукома [248, 190, 247, 239], катаракта [163, 171, 238, 248], отслойка сетчатки и различные дистрофии [99, 149, 188, 88], в связи с чем ученые всего мира пытались найти способы стабилизации прогрессирования и профилактики данного заболевания:

    1. Недокоррекция миопической рефракции. «Традиционный» подход к стабилизации прогрессирования миопии путем недокоррекции рефракции уменьшает аккомодационные усилия и, следовательно, как полагали, замедляет прогрессирование миопии. В действительности же, согласно результатам ряда крупных исследований, такой подход либо увеличивает близорукость [97], либо не оказывает никакого влияния на патологический процесс [65], что доказывает несостоятельность данной теории.

    2. Бифокальные и мультифокальные очки. Бифокальные и мультифокальные очковые линзы использовались в качестве стратегии против прогрессирования миопии начиная с 1950-х годов [118]. Верхняя часть бифокальных очков предназначена для коррекции аномалии рефракции в даль, а нижняя имеет плюсовую добавку для снятия напряжения аккомодации при работе на близком расстоянии и усиления фузионной вергенции [179, 127, 122, 123]. Большое количество исследований было выполнено, чтобы изучить влияние бифокальных или мультифокальных очковых линз на прогрессирование близорукости [113, 122, 123, 93, 94]. По сравнению с монофокальными линзами, бифокальные могут замедлять прогрессирование близорукости, однако, разница в скорости прогрессирования не является клинически значимой [113, 122, 123]. Возможной причиной отсутствия значимого положительного эффекта могло быть неучтенное состояние вергентной системы [91].

    3. Газопроницаемые жесткие контактные линзы (ЖГКЛ). Согласно ранним исследованиям, дневное ношение жестких газопроницаемых контактных линз способствовало замедлению прогрессирования близорукости, однако эти работы имели проблемы в своем дизайне, такие как неравная потеря пациентов в группах сравнения, участие пациентов с возрастом, выходящим за пределы ожидаемого возраста прогрессирования, а также отсутствие рандомизации и т.д. [117]. Два более поздних рандомизированных клинических исследования показали, что данные линзы не оказывают никакого эффекта на прогрессирование [150, 232]. В работе Walline J.J. было продемонстрировано более медленное прогрессирование близорукости в группе пользователей ЖГКЛ, однако терапевтический эффект был основан в основном на различии в кривизне роговицы в конце исследования, которая, как известно, при данном методе коррекции, носит временный характер, поэтому такими результатами можно было пренебречь.

    4. Ортокератологические контактные линзы (ОКЛ). ОКЛ обеспечивают четкое зрение в даль без необходимости коррекции в течение дня и способны уменьшать прогрессирование близорукости [91, 92, 96, 202, 217, 233]. Эффект стабилизации, как предполагается, связан с исправлением периферического дефокуса, присущего другим видам коррекции и смещения его на сетчатку [212]. Первое рандомизированное клиническое исследование контроля миопии с помощью ОКЛ продемонстрировало значительно замедление увеличения осевой длины глаз (0,36 ± 0,24 мм) у детей в сравнении с монофокальной очковой коррекцией (0,63 ± 0,26 мм, P < 0,01) [92]. Важно помнить, что поскольку ОКЛ носятся ночью, то они сопряжены с таким же уровнем риска развития кератита, что и обычные мягкие контактные линзы.

    5. Мягкие бифокальные контактные линзы (МБКЛ). МБКЛ традиционно используются пациентами пресбиопического возраста с целью замены плюсовых очков. Однако наличие парацентральной аддидации в дизайне линз позволяет еще и замедлять прогрессирование миопии путем создания периферического миопического дефокуса [102]. Замедление прогрессирования было доказано несколькими нерандомизированными контролируемыми клиническими исследованиями, которые показали, что МБКЛ способны тормозить развитие миопии почти в 50% случаев [75, 224, 159, 201, 224].

    6. Инстилляции фармакологических препаратов. Актуальным способом фармацевтического контроля прогрессирования близорукости у детей является использование антимускариновых глазных препаратов, которые применяются в рутинной практике с целью расширения зрачка. К офтальмологическим препаратам антимускаринового ряда относятся Атропин (неселективный М-холиноблокатор) и Пирензепин (селективный М1-холиноблокатор, воздействующий преимущественно на цилиарное тело и оказывающий минимальное дилатирующее воздействие на зрачок). Хотя точный механизм управления близорукостью с помощью антимускариновых агентов до сих пор не известен, исследования показывают, что данная группа препаратов очень эффективна в замедлении осевого роста глаз у детей [225, 245, 209, 210, 219, 241].

    Однако Атропин назначают достаточно редко в связи с его возможными побочными эффектами, а Пирензепин не одобрен FDA и не является в настоящее время коммерчески доступным во всем мире. В то же время было доказано, что более низкие концентрации Атропина так же оказывают тормозящий эффект на прогрессирование близорукости при одновременном снижении до минимума вероятности развития нежелательных побочных эффектов [110, 205, 206, 241].

    7. Склеропластика. Склеропластика, как метод контроля прогрессирования миопии был разработан Шевелевым М.М. в 1930 г. и с того времени претерпел несколько десятков модификаций, различающихся техникой проведения операций, объемом последних и склеропластическим материалом [1]. Анализ мировой литературы демонстрирует устойчивое снижение интереса к данной технологии в течение последних десяти лет, что связано с отсутствием рандомизированных контролируемых исследований, несопоставимости ожидаемого стабилизирующего эффекта фактическому [45, 49, 51], а также возможным осложнениям и экономическим затратам [99]. В настоящий момент лидерами по количеству проводимых склеропластических операций являются Россия и в Китай.

    8. Очковые линзы с периферическим дефокусом. Данный подход к контролю прогрессирования миопии, так же, как и применение ОКЛ или МБКЛ, основан на концепции гиперметропического периферического дефокуса, способствующего увеличению осевой длины глаза и, по данным многих авторов, демонстрирует высокий стабилизирующий эффект [55, 179, 212, 213]. Кроме того, при использовании линз с периферической прогрессией, в момент верзионных движений глаз в горизонтальной плоскости, снижается стимул к аккомодации, что достигается за счет более сильного преломления на периферии линзы, а чередование видения через зону полной (осевой) и гиперкорекции, в свою очередь, создает условия для тренировки аккомодации [201]. Тем не менее, ряд авторов указывает на недостаточную статистическую значимость результатов метода в сравнении с группами контроля, что требует дальнейшего его изучения [100, 142, 233].

    На сегодняшний день существует несколько стратегий по контролю прогрессирования миопии, которые доказали свою эффективность (профилактическое лечение близорукости принято считать эффективным в том случае, если положительное действие метода превышает 50% случаев наблюдения): инстилляции антимускариновых препаратов (Атропин и Пирензепин), использование ортокератологических и мягких бифокальных контактных линз. «Традиционные» варианты лечения, такие как недокоррекция, использование газопроницаемых контактных линз, а также бифокальных и мультифокальных очковых линз не показали свою неэффективность, тогда как самым эффективным является инстилляции раствора Атропина 0,1%, который не зарегистрирован на территории РФ в качестве способа контроля прогрессирования близорукости, что создает предпосылки к увеличению количества пациентов с миопией различной степени.