Заключение

    В связи с высокой распространенностью различных видов аномалий рефракции [29, 130] их коррекция остается одной из актуальных проблем современной офтальмологии.

    Технология ЛАЗИК, в том числе с использованием фемтосекундного лазера для формирования роговичного клапана, является самым распространенным хирургическим методом коррекции аномалий рефракции [85]. Это связано с высокой субъективной удовлетворенностью пациентов результатами операции [112]. Среди пациентов, которым выполняют лазерную коррекцию аномалий рефракции, преобладают пациенты с миопией слабой и средней степеней [10].

    Общеизвестно, что фемтосекундный лазер – это самое безопасное и предсказуемое средство для формирования роговичного клапана. Однако в процессе формирования клапана возможно появление специфических осложнений, среди которых наиболее часто встречается непрозрачный пузырьковый слой [19, 20, 53, 66, 67, 81]. В том случае, когда НПС появляется в проекции зрачка, могут возникнуть трудности фокусировки эксимерного лазера и системы слежения за движением глаза. Это вынуждает хирурга откладывать операцию на время рассасывания НПС (от 30 до 90 минут) [19, 20], что может привести к десквамации эпителия роговицы, сокращению коллагеновых волокон с последующим неадекватным сопоставлением краев роговичного клапана и стромального ложа роговицы, а также к изменению коэффициента абляции роговицы и внесению необходимых поправок в расчет параметров операции.

    Таким образом, пока не достигнуты стопроцентные эффективность, безопасность и предсказуемость хирургической коррекции аметропий, остается открытым вопрос создания нового лечебного и диагностического оборудования, а также совершенствования различных методов коррекции аномалий рефракции.

    В связи с вышеизложенным, сотрудниками Центра физического приборостроения Института общей физики им. акад. А. М. Прохорова РАН и МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С. Н. Федорова было решено приступить к созданию первой отечественной фемтолазерной установки, что и определило цель настоящего исследования – на основании комплексных теоретических, экспериментальных, клинических исследований разработать и обосновать технологию коррекции миопии слабой и средней степеней по методу ФемтоЛАЗИК с использованием первой отечественной фемтосекундной лазерной установки.

    Для достижения поставленной цели работа была разделена на последовательные этапы, соответствующие задачам исследования: разработать оптимальные медико-технические требования к первой отечественной фемтосекундной лазерной установке; в эксперименте на кадаверных глазах человека провести сравнительную оценку морфологии роговицы, морфометрических параметров роговичного клапана, качества поверхности стромального ложа роговицы после формирования роговичных клапанов с использованием отечественной и зарубежной фемтолазерных установок; провести сравнительную оценку морфометрических параметров роговичного клапана, гистоморфологической структуры роговицы in vivo у пациентов с миопией слабой и средней степеней после операции ФемтоЛАЗИК с использованием отечественной и зарубежной фемтолазерных установок; оценить эффективность, безопасность, предсказуемость, стабильность технологии коррекции миопии слабой и средней степеней по методу ФемтоЛАЗИК с использованием отечественной и зарубежной фемтолазерных установок, а также изучить влияние данной технологии на роговичные аберрации высшего порядка.

    Работа включала теоретический, экспериментальный и клинический этапы исследования.

    В ходе теоретического этапа исследования были созданы математическая модель ламеллярной структуры роговицы для обоснования параметров фемтосекундного лазера при формировании роговичного клапана, модель потери качества поверхности в зависимости от диаметра лазерного импульса и модель алгоритма сканирования для формирования роговичного клапана. На основании математического моделирования разработаны медико-технические требования к первой отечественной фемтолазерной установке: длина волны фемтолазерного излучения в диапазоне 1020-1060 нм, энергия одиночного фемтолазерного импульса от 0,3 до 0,9 мкДж, диаметр фемтолазерного пятна в фокусе в диапазоне 1-3 мкм, расстояние между соседними фемтолазерными воздействиями 2-3 мкм, глубина реза от 1 до 3 мкм, частота генерации фемтолазерных импульсов 1 МГц, растровый алгоритм сканирования при скорости 100 мм/сек и сканирование по ширине полосы 200 мкм со скоростью 4 - 5 м/сек, со спиральным алгоритмом сканирования для формирования угла вреза края клапана.

    Учитывая разработанные требования, сотрудниками Центра физического приборостроения Института общей физики им. акад. А. М. Прохорова РАН была создана первая отечественная фемтосекундная лазерная установка, которая получила название «Фемто Визум».

    Экспериментальный этап исследования состоял из 3-х частей и был проведен на 50-ти кадаверных глазах человека от 28-ми доноров-трупов.

    На экспериментальном этапе исследования в основной группе роговичный клапан формировали с использованием отечественной фемтолазерной установки мегагерцового диапазона (Фемто Визум), в контрольной группе – с использованием зарубежной фемтолазерной установки мегагерцового диапазона (Femto LDV Z6).

    В первой части экспериментального этапа исследования на кадаверных глазах человека проводили сравнительную оценку морфологии роговицы после формирования роговичного клапана с помощью отечественной (12 глаз) и зарубежной (12 глаз) фемтолазерных установок мегагерцового диапазона. На 12-ти глазах (по 6 глаз из каждой группы) исследование проводили сразу после формирования роговичного клапана, и также на 12-ти глазах (по 6 глаз из каждой группы) через 24 часа культивирования после формирования роговичного клапана. Кроме того, была сформирована группа отрицательного контроля – 6 глаз (от 6-ти доноров-трупов), которые подвергали только культивированию, без фемтолазерного воздействия. Все образцы подвергали гистологическому исследованию с окраской гематоксилин-эозином. В основной и контрольной группах как сразу после формирования роговичного клапана, так и через 24 часа культивирования морфологическая структура коллагеновых волокон стромы по обе стороны от фемтодиссекции имела характерное для роговицы волокнистое строение и мало отличалась от прилежащих и более удаленных коллагеновых волокон, а также от образцов группы отрицательного контроля (без фемтолазерного воздействия). Это говорит о безопасности фемтолазерного воздействия для роговицы. Кроме того, морфология образцов в основной и контрольной группах была схожей между двумя группами.

    Во второй части экспериментального этапа исследования на 20-ти кадаверных глазах человека с помощью оптического 3D-цифрового микроскопа Hirox KH-8700 (Япония) проводили сравнительную 3D-оценку морфометрических параметров роговичных клапанов (толщина, угол вреза и диаметр стромального ложа), сформированных с помощью отечественной (10 глаз) и зарубежной (10 глаз) фемтолазерных установок.

    При заданной толщине роговичного клапана в 100 мкм полученная толщина в основной группе составила 87,91±6,93 мкм, в контрольной группе – 87,92±7,79 мкм (p>0,05). В обеих исследуемых группах отмечен регулярный характер измеренной толщины в каждом экспериментальном образце. Выявлена тенденция к формированию более тонкого роговичного клапана в обеих исследуемых группах, без статистически значимой разницы между двумя группами (p>0,05).

    Это может быть объяснено тремя особенностями настоящего исследования.

    Первой особенностью является отсутствие слезы и других жидкостей на поверхности исследуемых образцов роговицы, а, как известно, при измерении толщины клапана в клинической практике с помощью оптической когерентной томографии учитывается толщина слезной пленки, которая составляет в среднем 3 мкм [50, 98]. Ко второй особенности можно отнести запланированную деэпителизацию роговицы в процессе эксперимента на кадаверных глазах, проводимую перед формированием клапана. Как отмечают некоторые исследователи, уже в раннем послеоперационном периоде после ФемтоЛАЗИК происходит ремоделирование эпителия роговицы с его утолщением, достигающим 6 мкм и сохраняющимся на протяжении первого года наблюдения, что закономерно приводит к увеличению толщины клапана [69, 98]. Третьей особенностью настоящей работы, объясняющей уменьшение толщины клапана, является использование раствора формальдегида для фиксации роговично-склеральных дисков. В целом это приводит к уплотнению белков, а в роговице – к уменьшению толщины образца [12].

    При заданном диаметре стромального ложа (клапана) в 9,0 мм полученный

    диаметр в основной группе составил 8,88±0,09 мм, в контрольной группе –

    8,83±0,06 мм (p>0,05). В обеих группах форма полученного стромального ложа

    представляла собой четкий круг. Отмечена высокая степень соответствия

    значений полученного диаметра стромального ложа заданным параметрам.

    При заданном угле вреза края клапана в 70 ° полученный угол в основной группе составил 74,61±3,09° , в контрольной группе – 74,06±3,08 ° (p>0,05).

    В обеих исследуемых группах угол вреза имеет четкую Z-форму на всем протяжении края клапана. Отмечена высокая степень соответствия значений полученного угла вреза края клапана заданным параметрам.

    В третьей части экспериментального этапа исследования проводили количественную и качественную оценку поверхности стромального ложа роговицы после формирования роговичного клапана с использованием отечественной и зарубежной фемтолазерных установок.

    Количественную оценку поверхности стромального ложа роговицы проводили с помощью 3D-цифрового микроскопа Hirox KH-8700 (Япония) на тех же 20-ти кадаверных глазах человека, на которых выполняли оценку морфометрических параметров роговичного клапана. Параметр шероховатости Ra в основной группе составил 0,38±0,14 мкм, в контрольной группе – 0,35±0,13 мкм (p>0,05). Параметр шероховатости Rz в основной группе составил – 1,16±0,39 мкм, в контрольной группе – 1,19±0,41мкм (p>0,05).

    Качественную оценку поверхности стромального ложа роговицы проводили на 8-ми кадаверных глазах человека, по 4 из основной и контрольной групп, полученных на второй части экспериментального исследования по оценке морфометрических параметров роговичного клапана. Образцы стромального ложа роговицы исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа Quanta 200 3D («FEI Company», США). Полученные электроннограммы на увеличениях х200 и х400 оценивали тремя группами независимых исследователей по методике, предложенной Sarayba M.A. et al. (2007) [106] по 5-бальной шкале, где «1» балл – самые гладкие образцы, «5» баллов самые шероховатые. На увеличении х200 в основной группе получено 2,34±1,31балла, в контрольной группе – 2,38±1,16 балла (p>0,05). На увеличении х400 в основной группе получено 2,21±1,06 балла, в контрольной группе – 2,31±0,97 балла (p>0,05).

    Данные экспериментального этапа исследования (морфология роговицы после формирования клапана, морфометрические параметры роговичного клапана и качество поверхности стромального ложа роговицы), полученные с применением первой отечественной фемтолазерной установки, показали сопоставимые результаты с использованием зарубежной фемтолазерной установки (p>0,05), которая зарегистрирована на территории Российской Федерации, имеет все необходимые документы для применения и с успехом используется в клинической практике, показывая высокие послеоперационные клинико-функциональные результаты [120, 134, 138]. Это позволило перейти к использованию отечественной фемтолазерной установки в клинической практике.

    Результаты клинического этапа исследования основаны на анализе данных 192-х пациентов (192-х глаз) пациентов с миопией слабой и средней степеней, подвергшихся коррекции аномалий рефракции по методу ФемтоЛАЗИК. Пациенты были разделены на две группы. В основной группе роговичный клапан формировали с использованием отечественной фемтолазерной установки, в контрольной группе – с использованием зарубежной установки. В обеих группах эксимерлазерную абляцию выполняли на установке Микроскан Визум (ООО «Оптосистемы», Россия), во всех случаях диаметр оптической зоны был 6,5 мм.

    В основной группе (n=98) мужчин было 37 (38 %), женщин – 61 (62%).

    Возраст пациентов варьировал в диапазоне от 18 до 44 лет и в среднем составил 26,47±5,29 лет. В контрольной группе (n=94) мужчин было 34 (36 %), женщин – 60 (64%). Возраст пациентов варьировал в диапазоне от 19 до 40 лет и в среднем составил 26,54±5,39 лет. Статистически значимой разницы по дооперационным данным (возраст, пол, кривизна роговицы, центральная толщина роговицы, сфера, цилиндр, сферический эквивалент рефракции, RMS роговичных аберраций высшего порядка: total HOA, trefoil, coma, spherical aberration, ПЭК) между обеими группами не выявлено (p>0,05).

    Всем пациентам проводили полное офтальмологическое обследование, в том числе: исследование переднего отрезка глаза с помощью Scheimpflug камеры «Pentacam HR» («Oculus», Германия), оптическую когерентную томографию переднего отрезка глаза «Visante OCT» («Carl Zeiss», Германия), эндотелиальную микроскопию (EM-3000, «Tomey», Япония), конфокальную микроскопию Confoscan 4 («Nidek», Япония). Согласно международным стандартам представления результатов рефракционных операций [55, 118, 129] оценивали эффективность, безопасность, предсказуемость и стабильность операции ФемтоЛАЗИК. Период наблюдения составил 12 месяцев.

    По данным «Visante OCT» («Carl Zeiss», Германия), при заданной толщине клапана 100 мкм полученная общая средняя толщина клапана (по 14-ти измеренным точкам) в основной группе составила – 98,89±3,96 мкм, в контрольной группе – 99,11±3,89 мкм (p>0,05).

    Общее среднее отклонение толщины клапана относительно заданных значений в основной группе составило – 2,91±2,91 мкм, в контрольной группе – 2,99±2,64 мкм (p>0,05). Эти значения находятся в диапазоне данных, полученных разными отечественными и зарубежными авторами с использованием различных широко используемых зарубежных фемтолазерных установок [1, 22, 31, 65, 136, 137 ], в том числе – с установкой мегагерцового диапазона [1, 93, 135] и приведены в обзоре литературы (Глава 1).

    В обеих группах конфигурация клапана была униформной – равномерной по толщине на всем протяжении от центра к периферии. Это соответствует работам других авторов с использованием зарубежной фемтолазерной установки мегагерцового диапазона [135], а также других различных зарубежных фемтолазерных установок [65, 137]. По мнению некоторых авторов [131], униформный клапан, по сравнению с менискообразным, приводит к меньшему индуцированию роговичных аберраций высшего порядка.

    При заданном диаметре клапана 9,0 мм по данным «Visante OCT» в основной группе полученный средний диаметр клапана в горизонтальном меридиане составил – 8,96±0,13 мм, в контрольной группе – 8,91±0,14 мм (p>0,05). Такие значения стандартного отклонения диаметра клапана соответствуют данным других авторов с использованием различных широко распространенных зарубежных фемтолазерных установок [65], в том числе – с зарубежной фемтолазерной установкой мегагерцового диапазона [93] и приведены в обзоре литературы (Глава 1).

    Среднее отклонение полученного диаметра клапана относительно заданного значения в основной группе составило – 0,11±0,07 мм, в контрольной группе – 0,13±0,10 мм (p>0,05). Эти значения соответствуют данным, полученными разными отечественными и зарубежными авторами с использованием широко распространенных зарубежных фемтолазерных установок [22, 31, 65] и приведены в обзоре литературы (Глава 1).

    Для исследования гистоморфологической структуры роговицы после технологии коррекции миопии слабой и средней степеней по методу ФемтоЛАЗИК с использованием фемтолазерных установок мегагерцового диапазона из основной группы были отобраны 36 пациентов в основную подгруппу, из контрольной группы – 34 пациента в контрольную подгруппу.

    По данным конфокальной микроскопии, с использованием прибора Confoscan 4 («Nidek», Япония) выявлено, что в обеих подгруппах основные изменения гистоморфологической структуры роговицы in vivo в послеоперационном периоде ФемтоЛАЗИК происходили в передних и средних слоях стромы роговицы. Глубжележащие структуры роговицы оставались интактными. По характеру изменений (псевдокератинизация эпителия, отек и снижение прозрачности экстрацеллюлярного матрикса, фиброз края клапана, зона ацеллюлярности, оптически негативные включения, гиперактивация стромальных нервов, количество активных кератоцитов) и срокам восстановления гистоморфологической структуры роговицы in vivo после операции ФемтоЛАЗИК статистически значимой разницы между основной и контрольной подгруппами не выявлено (p>0,05).

    По данным эндотелиальной микроскопии (EM-3000, «Tomey», Япония) через 12 месяцев после ФемтоЛАЗИК потеря ПЭК в основной подгруппе составила 0,31%, в контрольной подгруппе – 0,33 % (p>0,05), что не превышает физиологическую потерю (<2,0%) и свидетельствует о безопасности операции ФемтоЛАЗИК с использованием обеих исследуемых фемтолазерных установок мегагерцового диапазона. Полученные результаты сопоставимы с данными литературы, в которых проводили сравнение потери ПЭК между установками (Femto LDV и Intralase 60 кГц) с различным уровнем энергии в импульсе после ФемтоЛАЗИК [120], а также другими исследованиями, проведенными с использованием различных широко используемых зарубежных фемтолазерных установок [74], в том числе с зарубежной фемтосекундной лазерной установкой мегагерцового диапазона [121].

    Через 12 месяцев после ФемтоЛАЗИК НКОЗ в основной группе увеличилась с 0,08±0,09 до 1,03±0,12 (p<0,001), в контрольной группе – с 0,07±0,06 до 1,02±0,12 (p<0,001), статистически значимая разница между исследуемыми группами отсутствует (p>0,05). В обеих группах данные НКОЗ через 3, 6 и 12 месяцев после операции статистически значимо не отличались от данных на сроке 1 месяц после ФемтоЛАЗИК (p>0,05). На сроке 12 месяцев после операции в основной и контрольной группах НКОЗ 1,0 и выше была достигнута в 91,8% и 90,4% (p>0,05), соответственно, 0,8 и выше – в 96,9% и 95,7% (p>0,05), соответственно, 0,5 и выше в 100% и 100% случаев (p>0,05), соответственно.

    Индекс эффективности в основной группе составил 0,99±0,12, в контрольной группе – 0,99±0,10 (p>0,05).

    Данные МКОЗ до операции и в различные сроки после ФемтоЛАЗИК в основной и контрольной группах статистически значимо не отличались между обеими группами (p>0,05). На сроке 12 месяцев после операции потеря одной строки МКОЗ (по таблице Головина-Сивцева) в основной группе была зафиксирована на трех глазах (3,1%), в контрольной группе – также на трех глазах (3,2%) (p>0,05). В обеих группах потери двух и более строк МКОЗ не было ни в одном случае. Через 12 месяцев после ФемтоЛАЗИК была отмечена прибавка одной строки МКОЗ в основной группе на 11-ти глазах (11,2%), в контрольной группе – на 9-ти глазах (9,6%) (p>0,05). В основной группе прибавка 2-х строк МКОЗ была на одном глазу (1,0%), в контрольной группе – также на одном глазу (1,1%) (p>0,05). Индекс безопасности в основной группе составил 1,02±0,09, в контрольной группе – 1,02±0,08, (p>0,05).

    Через 12 месяцев после ФемтоЛАЗИК СЭ рефракции в основной группе уменьшился с -3,73±1,42 до -0,07±0,24 (p<0,001), в контрольной группе – с -3,81±1,44 до -0,08±0,23 (p<0,001), статистически значимая разница между исследуемыми группами отсутствует (p>0,05). В обеих группах данные сферы, цилиндра и СЭ рефракции через 3, 6 и 12 месяцев после операции статистически значимо не отличались от данных на сроке 1 месяц после ФемтоЛАЗИК (p>0,05).

    На сроке 12 месяцев после операции доля глаз с отклонением СЭ рефракции в ±0,5 дптр относительно целевой рефракции в основной и контрольной группах составила 91,8% и 91,5% (p>0,05), соответственно, с отклонением ±1,0 дптр – 99,0% и 98,9% (p>0,05), соответственно. В обеих группах при коррекции астигматизма рефракция цели с отклонением в ±0,5 дптр была достигнута в 100% случаев.

    Показатели эффективности, безопасности, предсказуемости и стабильности операции ФемтоЛАЗИК в настоящем исследовании в обеих группах находились в диапазоне данных, полученных другими авторами с использованием различных зарубежных фемтолазерных установок [48, 77, 122], в том числе – с зарубежной фемтоустановкой мегагерцового диапазона [47, 102, 121] и приведены в обзоре литературы (Глава 1)

    В обеих исследуемых группах после операции ФемтоЛАЗИК отмечено статистически значимое увеличение RMS роговичных аберраций высшего порядка: total HOA, trefoil, coma, spherical aberration на всех сроках наблюдения по сравнению с дооперационными данными (p<0,05), без статистически значимой разницы между исследуемыми группами (p>0,05). На сроке 12 месяцев после ФемтоЛАЗИК в основной и контрольной группах увеличение RMS роговичных аберраций высшего порядка составило: total HOA – на 0,072 мкм (в 1,21 раза) и на 0,077 мкм (в 1,22 раза) (p>0,05), соответственно, trefoil – на 0,030 мкм (в 1,26 раза) и на 0,029 мкм (в 1,26 раза) (p>0,05), соответственно, coma – на 0,051 мкм (в 1,24 раза) и на 0,053 мкм (в 1,25 раза) (p>0,05), соответственно, spherical aberration – на 0,020 мкм (в 1,10 раза) и на 0,022 мкм (в 1,11 раза) (p>0,05), соответственно. Эти значения находятся в диапазоне данных, полученных другими авто рами с использованием различных широко распространенных зарубежных фемтолазерных установок [30, 122], в том числе – с зарубежной фемтоустановкой мегагерцового диапазона [47, 102] в сочетании с различными эксимерлазерными установками и приведены в обзоре литературы (Глава 1).

    Сопоставимые данные качества поверхности стромального ложа роговицы, угла вреза края клапана, его четкая Z-форма, униформности роговичного клапана полученные в настоящем исследовании с использованием отечественной и зарубежной фемтолазерных установок мегагерцового диапазона, а также схожее состояние гистоморфологической структуры роговицы in vivo после ФемтоЛАЗИК и использование одной модели эксимерлазерной установки могут быть факторами, которые приводят к сопоставимым клинико-функциональным результатам операции с использованием обеих исследуемых фемтолазерных установок.

    Среди осложнений операции ФемтоЛАЗИК были отмечены два вида осложнений. Один из которых – потеря вакуума до начала фемтодиссекции, в основной группе данное осложнение встретилось на 1-м глазу (1,02%), в контрольной группе – на 2-х глазах (2,13%) (p>0,05). Все случаи потери вакуума были связаны с движением головы пациента. В этих случаях предприняты повторные попытки стыковки интерфейса пациента с глазом, что во всех случаях сопровождалось успешным формированием роговичного клапана с использованием обеих фемтолазерных установок и последующей эксимерлазерной абляцией. В послеоперационном периоде это привело к достижению целевой рефракции (эмметропия) без потери строк МКОЗ. Другой вид осложнений – непрозрачный пузырьковый слой во время фемтодиссекции, в основной группе был отмечен на 6-ти глазах (6,12%), из них на 2-х глазах (2,04%) в проекции зрачка, в контрольной группе – на 6-ти глазах (6,39%), из них на 2-х глазах (2,13 %) в проекции зрачка (p>0,05). В тех случаях, когда НПС находился вне проекции зрачка, дополнительных манипуляций для завершения операции не потребовалось. В тех случаях, когда НПС находился в проекции зрачка и препятствовал работе системы слежения за движением глаза, был применен разработанный способ устранения НПС (положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке № 2017100718). В результате этого произошло полное исчезновение НПС в проекции зрачка в течение примерно одной минуты и выполнена эксимерлазерная абляция с использованием системы слежения за движением глаза по рассчитанным на предоперационном этапе параметрам (без внесения дополнительных корректировок в параметры расчета операции). Во всех случаях возникновения НПС после операции была достигнута целевая рефракция (эмметропия) без потери строк МКОЗ. Количество и виды осложнений, представленные в настоящей работе, соответствуют данным других авторов, полученных при использовании различных зарубежных фемтолазерных установок [20, 53, 66, 67, 81].

    Таким образом, настоящая работа показала, что отечественная и зарубежная фемтолазерные установки мегагерцового диапазона позволяют формировать униформные, высокопрогнозируемые по морфометрическим параметрам роговичные клапаны. Технология коррекции миопии слабой и средней степеней по методу ФемтоЛАЗИК с использованием отечественной и зарубежной фемтолазерных установок мегагерцового диапазона является эффективной, безопасной и предсказуемой, со стабильными визуальными и рефракционными результатами. Проведенные исследования будут являться основой на пути создания новых функциональных возможностей (формирование интрастромальных роговичных туннелей, карманов, интрастромальная коррекция аномалий рефракции, применение при пересадках роговицы) фемтолазерной хирургии роговицы с применением отечественной фемтолазерной установки мегагерцового диапазона.