1.5. Корреляция между Q–фактором и сферической аберрацией

    Практическая значимость асферичности и последствий ее изменения позволили описать профили роговицы до и после рефракционной хирургии и изучить происхождение сферических аберраций.

    Известно, что оптическая система глаза подвержена аберрациям, т.е. оптика глаза несовершенна. Есть природный механизм естественной компенсации сферической аберрации глаза. Он заключается в том, что центр роговицы более крутой, чем ее периферия; показатель преломления ядра хрусталика выше, чем у его коркового слоя, т.е. преломляющая сила хрусталика в центре больше, чем на периферии, зрачок (диафрагма), ограничивает влияние сферической аберрации; колбочки более чувствительны к свету, который входит в глаз парааксиально, чем к свету, который входит под углом к периферии роговицы (эффект Стайлса-Кроуффорда). Направленная чувствительность колбочковых фоторецепторов ограничивает воздействие остаточной сферической аберрации. Таким образом, есть моменты, снижающие сферическую аберрацию. В процессе описанных выше естественных механизмов, происходит компенсация отрицательной сферической аберрации роговицы и положительной сферической аберрации хрусталика, но не существует универсального, встроенного в глаз механизма, корректирующего сферические аберрации [30, 129, 140].

    Работа Holladay J.Т. (2002) является первой, в которой показано, что при операции ЛАЗИК при миопии происходит уплощение роговицы, Q-фактор увеличивается и становится положительным, одновременно и сферическая аберрация увеличивается в сторону положительных значений.

    Эти эффекты нарастают пропорционально величине миопической коррекции. До операции роговица в среднем имеет форму вытянутого эллипсоида с отрицательным Q-фактором, равным Q = -0,25. При такой форме радиус кривизны на вершине роговицы минимален, а при переходе к периферии роговица постепенно уплощается. Такая геометрия позволяет периферийным лучам света сфокусироваться в той же точке, что и центральные лучи.

    Вытянутая форма роговицы с отрицательным значением Q-фактора приводит к снижению сферической аберрации. Благодаря естественной вытянутой асферичной форме роговицы, происходит компенсация, и сферическая аберрация уменьшается вдвое, чем при форме роговицы oblate или sphera.

    Хрусталик в состоянии покоя дополнительно снижает влияние отрицательной сферической аберрации. Таким образом, Holladay J.Т. (2002) в своей работе показал, что роговичная асферичность увеличивается и ухудшает функциональные результаты при коррекции миопии после ЛАЗИК [75].

    После операции ЛАЗИК при миопии роговица приобретает форму сплюснутого эллипсоида с положительным Q-фактором. Для сплюснутого эллипсоида радиус кривизны на вершине максимален, а при переходе от центра к периферии крутизна поверхности увеличивается. В результате чего центральные лучи образуют точку на сетчатке, а периферийные лучи, которые преломляются на периферии роговицы существенно сильнее центральных, образуют ореол (гало-эффект) вокруг центральной точки.

    О причинах изменения асферичности, индуцировании аберраций после лазерной хирургии в своих работах сообщает ряд ученых. Уравнение изменения асферичности роговицы теоретически разработал Jimenez J.R. с соавторами (2003) [80]. Теоретически изменения роговичной асферичности после миопического и гиперметропического ЛАЗИК предсказали Gatinel D. с соавторами (2001, 2004) [63, 65]. О большом увеличении асферичности роговицы и последующем снижении качества зрения, происходящем при коррекции миопии высоких степеней сделал аналогичные выводы Аnera R.G. с соавторами (2003, 2011) [38, 39]. Математически смоделировали изменение толщины эпителия с объяснением регресса рефракционного эффекта, индуцировании аберраций после лазерной абляции, разработали математическую модель роговицы с поверхностным сглаживанием Huang D. с соавторами (2003) [60, 77]. О том, что именно лазерная абляция, а не влияние микрокератома при ЛАЗИК – более значимый фактор в стимулировании сферических аберраций обнаружили Porter J. с соавторами (2003) [107, 133]. Теоретически исследовали влияние алгоритмов абляции в отношении потери на отражение и неравномерного распределения лазерного пятна на передней поверхности роговицы Jimenez J.R. с соавторами (2002) [79]. Несколько иного мнения в своих исследованиях по поводу индуцирования послеоперационных сферических аберраций придерживаются Dupps W.J.Ir. и Roberts C. (2001). Они считают, что форма роговицы, изменения ее кривизны вызваны биомеханическим ответом роговицы [56, 58, 114].

    При положительной сферической аберрации оптическая сила периферийной зоны роговицы становится больше оптической силы парацентральной зоны, глаз становится миопическим при расширении зрачка.

    По мере возрастания объема миопической коррекции при ЛАЗИК происходит прогрессивное увеличение значения Q-фактора с соответствующим уменьшением величины эффективной оптической зоны против заданной оптической зоны [75].

    Увеличение диаметра входного зрачка более, чем эффективная оптическая зона снижает качество фовеальной картинки, потому что прогрессивно увеличиваются сферические аберрации [3, 6, 48, 130].

    В экспериментальных исследованиях, проведенных учеными ООО «Оптосистемы» по анализу послеоперационных кератотопограмм, послеоперационный профиль роговицы в виде сферы (Q = 0) имел эффективную оптическую зону, равную 4,4 мм, а у роговичного послеоперационного профиля в виде вытянутого эллипсоида (Q = -0,45) она была равна 7,7 мм [3, 9].

    При увеличении степени миопической коррекции асферичность нарастает нелинейно в сторону плюсовых значений Q-фактора, ∼ 0,1 на одну диоптрию [75].

    В одной из первых работ Chun С.С. (2002) показано, что при операции ЛАЗИК при гиперметропии целевое уменьшение кривизны на вершине роговицы сопровождается уплощением поверхности роговицы на периферии, Q-фактор изменяется в сторону отрицательных значений, при этом происходит существенное нарастание отрицательной сферической аберрации. При ходе лучей в оптической системе глаза с отрицательной сферической аберрацией роговичной поверхности оптическая сила периферийной зоны меньше оптической силы парацентральной зоны и при сужении зрачка глаз становится миопическим. Послеоперационный профиль роговицы описывается вытянутым эллипсоидом с более высоким отрицательным Q-фактором [51].

    При увеличении степени гиперметропической коррекции происходит нарастание отрицательной величины Q-фактора ≈ 0,1 на одну диоптрию, что примерно совпадает со случаем изменения величины конической константы при коррекции миопии [55].

    В работе Yoon G. с соавторами (2005) дано сравнение нарастания сферических аберраций для миопического и гиперметропического ЛАЗИКа. При коррекции миопии отмечается эффект послеоперационного уплощения роговичной поверхности, а для гиперметропии – послеоперационного увеличения крутизны в центральной ее части. Увеличение сферической аберрации в случае миопии в два раза превосходит сферические аберрации для гиперметропии [139].

    Тем не менее, в более современной работе De Ortueta D. с соавторами (2009) показано, что для гиперметропии величина отрицательного нарастания сопоставима по абсолютной величине с такими же изменениями для миопии [55].

    Некоторые исследователи предлагают изменить алгоритм абляции, чтобы компенсировать сферическую аберрацию. Schwiegerling J. и Snyder R.W. с соавторами (2000) разработали идеальный шаблон абляции для коррекции сферической аберрации, основанный на клинических данных после ФРК [121]. Manns F. с соавторами (2002) вычислили роговичную асферичность послеоперационной роговицы при сферической аберрации равной нулю [90, 139]. Seiler Т. (1993) предложил использовать асферический профиль абляции для ограничения проявления сферических аберраций и оптимизации качества зрения [122, 123]. Mrochen M. (2000) представил данные, что при коррекции миопии с использованием оптимизированного алгоритма индуцируется 0,01 мкм сферической аберрации (что в 10 раз меньше) против 0,1 мкм при стандартной операции [96].

    Новые стратегии управления асферичностью, предложенные на современном этапе для применения в эксимерлазерных системах, профили абляции с радиальной компенсацией и учетом Q-фактора и персонализированные абляции на данной основе способствуют относительному расширению эффективной оптической зоны при миопическом ЛАЗИК [6, 48, 109, 111]. В частности, Кoller T. (2006) заявляет, что алгоритм асферической абляции с учетом Q-фактора обеспечивает относительное расширение эффективной оптической зоны, и целевое значение Q-фактора должно быть равно -0,45 [83].

    Анализируя все вышеизложенное, можно обозначить факторы, влияющие на качественные показатели зрения после рефракционных вмешательств.

    С одной стороны, высокая острота и качество зрения зависят от следующих факторов: отсутствия дефокусировки; дифракции светового потока, поступающего в глаз (диаметр зрачка); погрешностей оптической системы глаза (исходного набора аберраций); разрешающей способности сетчатки (размер колбочек, плотность их расположения); отсутствия проблем в обработке и передаче зрительных сигналов в центральные отделы органа зрения [41, 131, 175].

    С другой стороны, количественные и качественные показатели зрения пациентов после рефракционных вмешательств связаны с взаимовлиянием таких факторов, как степень корригированной аметропии, заданная оптическая зона абляции, реально сформированная эффективная оптическая зона, ширина зрачка пациента в мезопических условиях, примененный профиль абляции, результирующая величина асферичности после кераторефракционной операции [32, 48, 83, 99, 118].