5.2.1. Математическое моделирование напряженного состояния системы «капсульный мешок хрусталика – связочный аппарат», возникающего после выполнения кругового капсулорексиса
Несмотря на значительные изменения структуры и размеров КМХ в процессе послеоперационной трансформации, эластичность элементов системы «КМХ – связочный аппарат» позволяет в стандартных ситуациях сохранять динамическое равновесие и обеспечить стабильное центрированное положение ИОЛ в ее эффективной позиции. В осложненных случаях чрезмерное сокращение КМХ, усиление и перераспределение напряжений в различных точках системы может стать индуцирующим моментом для преждевременной деградации связочного аппарата.
Для предотвращения отдаленных осложнений хирургии катаракты применяются: имплантация ВКК, увеличение диаметра переднего капсулорексиса или изменение его формы, полировка передней и задней капсул хрусталика, выполнение заднего кпсулорексиса. Эти хирургические манипуляции в разной степени влияют на биомеханику капсульного мешка.
Использование математических методов расчета на основе модельных представлений о структуре глаза позволяет достичь более глубокого понимания механизмов различных офтальмопатологий. В настоящей работе на основе положений теории упругости представлена математическая модель напряженного состояния системы «КМХ – связочный аппарат», возникающего после факоэмульсификации катаракты с выполнением переднего и заднего кругового капсулорексиса и имплантацией ВКК [12, 69].
В качестве модели переднего и заднего листков КМХ после факоэмульсификации катаракты принята тонкая плоская эластичная круглая мембрана единичной толщины с круговым капсулорексисом в центре (Рисунок 5.6.А). Напряженное состояние мембраны обусловлено тем, что естественному ее сокращению препятствуют силы натяжения волокон цинновой связки и силы упругости ВКК. Установившееся равновесное состояние характеризуется напряжениями растяжения в радиальном (σr ) и окружном (тангенциальном) (σΘ ) направлениях (Рисунок 5.6.Б).
Получение формулы, позволяющей определить величину напряжений в любой точке кольцевой мембраны, основано на решении плоской задачи теории упругости в системе полярных координат, в которой переменными являются радиус (r) и угол поворота (Θ) (см. Рисунок 5.6.Б).
В кольцевой мембране выделили элемент, ограниченный двумя окружными сечениями (см. Рисунок 5.6.Б). В сечениях на элемент действуют нормальные радиальные и окружные напряжения σr и σΘ . Из условия симметрии относительно оси Z, расположенной вертикально к плоскости пластины, в точке О касательные напряжения (Τ rΘ ) в сечениях отсутствуют.
Пренебрегая малыми величинами высшего порядка и производя деление на dΘdr, получили выражение: (1)
Введя в выражение и выполнив интегрирование , пришли к результату: ,
где С1 и С2 – константы интегрирования, определение которых проводят с учетом граничных условий – при r=R0 и σr=0, тогда , .
Выражение имеет постоянное значение при данном радиусе (R0 ) центрального кругового капсулорексиса (ККР) и имеет смысл предельного растягивающего напряжения в точках экваториальной окружности капсульного мешка. Следовательно, можно было ввести обозначение: , где С1 – имеет смысл силы, вызывающей напряжения в точках внешнего контура капсульного мешка.
Формула 10 описывала картину напряженного состояния капсулы хрусталика в послеоперационном периоде и позволяла понять характер изменения относительного радиального напряжения растяжения в направлении от центра к экватору (Рисунок 5.7) и оценить снижение относительного напряжения в точках свода КМХ при увеличении диаметра кругового капсулорексиса (Рисунок 5.8).
Пример 1.
Пример 2.
Таким образом, круговой капсулорексис диаметром 5,5 мм уменьшает радиальное напряжение в точках экватора КМХ на 25%. При диаметре отверстия 3,5 мм ослабляющий эффект в тех же точках составит 10% (см. Рисунок 5.8).
Для определения окружных напряжений ( σΘ ) из уравнения равновесия элемента выражали . Подставляя в формулу выражение радиального напряжения: ) и выражение : , получали окончательно: (11)
Из сопоставления формул (10 к 11) следовало, что для любого значения координаты сумма напряжений: .
В результате математического моделирования получены расчетные формулы, описывающих зависимость радиальных и окружных растягивающих напряжений в капсуле хрусталика от координат r и Θ при наличии центрального кругового капсулорексиса с радиусом R0 . Предельное значение растягивающих окружных напряжений приходится на точки контура капсулорексиса. Это объясняет расхождение краев радиальных разрывов или насечек по краю ККР и их распространение к экватору. В системе «КМХ - связочный аппарат» при наличии кругового капсулорексиса окружные напряжения имеют лишь опосредованное значение, решающая роль принадлежит радиальным напряжениям, предельные значения которых наблюдаются в области экватора КМХ (см. Рисунок 5.7).
Состояние равновесия взаимодействующих сил в точках свода капсульного мешка можно описать уравнением: , (12)
где σr – эластичность капсулы, σц.с. – натяжение волокон цинновой связки, σв.к. – упругость внутрикапсульного кольца, ΔS – площадь нормального сечения элемента на периферии свода.
Проведенное математическое моделирование показало, что в системе «КМХ - связочный аппарат» решающая роль принадлежит радиальным напряжениям, предельные значения которых наблюдаются в области экватора КМХ. Предельное значение окружных растягивающих напряжений приходится на точки контура капсулорексиса. Увеличение диаметра капсулорексиса уменьшает радиальное напряжение в точках экватора. Используя известные биомеханические параметры, можно рассчитать необходимую дозированную нагрузку, оказываемую внутрикапсульным кольцом на своды КМХ для устранения дисбаланса в связочно-капсульном аппарате хрусталика и замедления его деградации.
5.2.2. Оптимизация техники выполнения первичного заднего капсулорексиса при несостоятельности связочно-капсульного аппарата хрусталика
Предлагаемая модификация метода первичного заднего капсулорексиса разрабатывалась на основе полученных нами при ОКТ-исследовании представлениях об инволюционных изменениях структур ВЛИ и применялась в период с 2012 по 2019 гг. Во всех случаях была проведена ультразвуковая факоэмульсификация через разрез 2,2 мм с имплантацией различных моделей заднекамерных гибких акриловых ИОЛ. В ходе операции, независимо от степени прозрачности задней капсулы, всегда выполняли первичный задний капсулорексис до или после имплантации ИОЛ. Одноразовой инъекционной иглой 30G формировали микроперфорацию в парацентральной зоне задней капсулы, коаксиальным пинцетом 25G формировали круговое отверстие диаметром 3,0-4,5 мм.
Особенности проведения ПЗКР на фоне ПЭС состояли в следующем:
- имплантация внутрикапсульного кольца перед выполнением заднего капсулорексиса;
- частичное заполнение капсульного мешка вискоэластичным раствором в объеме, достаточном лишь для расправления задней капсулы;
- при выполнении ПЗКР после имплантации ИОЛ вискоэластик в капсульный мешок дополнительно не вводили;
- введение вискоэластика под заднюю капсулу исключалось или проводилось в минимальном количестве – лишь в зону перфорации;
- исключение этапа удаления вискоэластика из-под капсульного мешка.
Для манипуляций на задней капсуле хрусталика важное значение приобретают такие проявления ПЭС, как несостоятельность связочного аппарата, дистрофические изменения капсульного мешка, ослабление связки Вигера, расширение пространства Бергера, деструкция стекловидного тела, нарушение структуры передней гиалоидной мембраны. Эти обстоятельства диктуют появление вышеописанных нюансов в хирургической технике ПЗКР.
Имплантация внутрикапсульного кольца, устраняя дисбаланс в натяжении волокон цинновой связки и расправляя заднюю капсулу, способствует ее равномерному симметричному натяжению. Это позволяет лучше контролировать направление отрыва лоскута задней капсулы и исключать его «убегание» на периферию.
Задняя капсула в 4-5 раз тоньше передней и легко поддается контролируемому отрыву при проведении кругового рексиса, не испытывая напряжения ни со стороны стекловидного тела, ни изнутри капсульного мешка, поэтому достаточно лишь адекватного расправления задней капсулы вискоэластичным раствором. Чрезмерное заполнение капсульного мешка вискоэластиком усиливает напряжение заднего листка и снижает контроль при формировании лоскута ЗКХ. Несостоятельность связочного аппарата при переполнении мешка может привести к «провисанию» заднего листка и нежелательному «удалению» зоны манипуляций.
Деструктивные изменения витреолентикулярного интерфейса при ПЭС делают введение вискоэластика под заднюю капсулу нецелесообразным, так как эффекта оттеснения передней гиалоидной мембраны не происходит, а вискоэластик струйно попадает в расширенное ретролентальное пространство. Возможно лишь точечное введение вискоэластика в зону перфорации для того, чтобы избежать случайного захвата волокон стекловидного тела при формировании лоскута. В связи с этим исключается этап удаления вискоэластика из зоны заднего капсулорексиса, связанный с риском выпадения стекловидного тела.
Описанные технические приемы позволили во всех случаях успешно выполнить первичный задний капсулорексис, избежать радиальных разрывов задней капсулы и выпадения стекловидного тела. Интраокулярная линза во всех случаях имела внутрикапсульную фиксацию, была хорошо центрирована, а ее оптическая часть полностью закрывала капсулотомическое отверстие в задней капсуле.
Таким образом, выполнение первичного заднего капсулорексиса у пациентов с ПЭС в данной модификации позволяет хорошо контролировать процесс вскрытия задней капсулы и без интраоперационных осложнений получить хорошо центрированное округлое капсулэктомическое отверстие диаметром 3,0-4,5 мм, которое полностью закрывалось оптической частью ИОЛ.
