СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИ ХИРУРГИИ ВОЗРАСТНЫХ КАТАРАКТ

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, и может быть использовано в практической офтальмохирургии.

Катаракта является наиболее частой причиной снижения остроты зрения и обратимой слепоты. Хирургия катаракты методом факоэмульсификации является золотым стандартом в ее лечении (1). В связи с невозможностью оценки у пациентов состояния клеток заднего эпителия, отсутствия ультразвуковой биомикроскопии в широком применении вызывает трудности прогнозирования послеоперационного отека роговицы, поэтому в широкой практике хирурги основываются на определении плотности самого хрусталика при помощи биомикроскопии.

Одной из важнейших проблем в хирургии катаракты методом факоэмульсификации на плотных хрусталиках является высокая вероятность осложнений - послеоперационный отек, вызванный большим временем ультразвукового воздействия, применяемого при удалении помутневшего хрусталика.

Большое количество времени ультразвукового воздействия может приводить к послеоперационному отеку роговицы, а также излишние манипуляции в передней камере могут привести к увеличению риска осложнений (разрыв задней капсулы, отрыв капсульного мешка, грыжа стекловидного тела, эпителиально-эндотелиальная дистрофия).

По данным Clinical Education Focal Points - Excerpt American Academy of Ophthalmology (7) во время операции ультразвуковая машина отслеживает среднюю мощность факоэмульсификации, а также время самого процесса факоэмульсификации. Машина отображает эти параметры как «U/S AVE», который означает «ультразвуковое среднее» и «ЕРТ», который является «истекшим временем факоэмульсификации». Факоэмульсификационная машина автоматически вычисляет Absolute phaco time (время ультразвукового воздействия) путем умножения «U/S AVE» и «ЕРТ», для того чтобы хирург мог сравнить общее количество энергии ультразвука, отдаваемое в различных случаях, работая на различных мощностях ультразвука. Таким образом, в случае факоэмульсификации с истекшим временем 30 секунд и мощностью 50% и истекшим временем 60 секунд и мощностью 25% абсолютное время ультразвука составит 15 секунд.

Актуальной проблемой в планировании хирургии катаракты методом факоэмульсификации является прогноз времени ультразвукового воздействия и вероятности хирургических послеоперационных осложнений. Известен способ определения времени ультразвукового воздействия при выполнении факоэмульсификации, предложенный Davison 2003 (2). В указанном способе степень катаракты оценивалась с помощью цветового показателя и показателя опалесценции, которые определялись визуально с помощью щелевой лампы. Выявлены положительные корреляционные связи:

- между показателем опалесценции и временем ультразвукового воздействия R²=0,4;

- между показателем цветности и временем ультразвукового воздействия R²=0,5.

Указанные корреляционные связи могут быть использованы для оценки времени ультразвукового воздействия для факоэмульсификации. Недостатком данного способа является его субъективность в отношении визуального определения как показателя цветности, так и показателя опалесценции.

Одним из объективных методов оценки степени катаракты является метод Donald R. Nixon (3), где пациентам с помощью системы Pentacam строилась трехмерная модель хрусталика, а также определялась его плотность на основе денситометрии. Используемая шкала градаций катаракты PNS содержит 6 уровней 0-5, так же как и шкала LOCSIII. В работе продемонстрирована положительная корреляция между степенью катаракты и временем ультразвукового воздействия, а также количеством физиологического раствора, используемого для аспирации хрусталика. Однако в работе не приводится значение коэффициента корреляции, что не позволяет оценить точность прогноза указанных параметров.

Другим методом объективной оценки степени катаракты является измерение параметров флуоресценции хрусталика при возбуждении хрусталика оптическим излучением от голубого до ближнего ультрафиолетового. Указанный метод более прост в реализации и пригоден для оценки мутных объектов с большой плотностью. Ранее также были предложены методы флуоресцентной оценки степени катаракты.

Так, в работе Siik, S.,(4) для возбуждения флуоресценции использовалось монохроматичное голубое излучение с длиной волны 495 нм, которое выделялось с помощью интерференционного светофильтра. Оценивалась интенсивность флуоресценции на длине волны 520 нм при сканировании области возбуждения вдоль оси хрусталика. Было выявлено наличие двух пиков интенсивности флуоресценции, соответствующих передней и задней областям хрусталика. Отношение интенсивностей флуоресценции из этих областей рассматривалось в качестве критерия степени катаракты. Была продемонстрирована высокая корреляция между аутофлуоресцентным индексом пропускания и цветовой шкалой LOCSIII. R²=-0.71. Необходимо отметить, что метод микросканирования хрусталика сложен в реализации, имеет ограничение по точности и времени, связанное с физиологическим движением глаза пациента. Несмотря на то, что в указанном методе время одного скана занимало 3 с, возникали случаи «ложного» сканирования, при котором происходило движение глаза или моргание. Это требовало повторного сканирования. Выбраковка данных осуществлялась по субъективной оценке формы кривой, получаемой при сканировании, что также снижало точность.

Метод матрицы возбуждения и эмиссии для анализа аутофлуоресценции хрусталика при катаракте использовался для оценки степени катаракты в работе Lohmann, W., (5). Для возбуждения использовалось последовательно излучение с длинами волн 350, 395, 420, 470, и 500 нм, которое формировалось путем механического выбора интерференционного светофильтра, помещаемого перед мощной импульсной ксеноновой лампой. Регистрация спектров люминесценции осуществлялась с помощью спектрометра с микроканальной матрицей фотоэлементов, обеспечивающих высокую чувствительность и, соответственно, минимальное время измерения спектра, исчисляемое 100 миллисекундами. Однако для улучшения точности использовалось накопление 10 спектров, соответственно, одно измерение при одной длине волны возбуждения занимает не менее 1 секунды, а последовательное снятие всей матрицы возбуждения и эмиссии - не менее 5 секунд. Таким образом, проблема влияния движения глаза и моргания на итоговый результат не устранена в указанной работе. Вторым недостатком является использование для возбуждения излучения видимого диапазона, что ограничивает яркость источника возбуждения на значительно более низком уровне, нежели для ближнего ультрафиолетового излучения. Наконец, последним недостатком является некоаксиальность осей луча возбуждения и регистрации флуоресценции, что делает измерения существенно зависящими от точности установки прибора относительно глаза пациента.

Наиболее близким к предлагаемому является способ количественной оценки плотности ядра хрусталика Юссеф С.Н., Макаров И.А. (6), в котором формируют изображения биомикроскопического среза хрусталика на телевизионном мониторе с помощью компьютерной анализаторной системы. Определяют максимальные значения оптической плотности передней трети и задней половины ядра хрусталика по центральной оптической оси глаза. Количественную оценку плотности ядра хрусталика проводят по максимальному значению оптической плотности передней трети ядра и отношению максимальных значений оптической плотности передней трети ядра и его задней половины.

Точное фотометрирование мутных объектов сложной формы - трудная и неоднозначная задача. Точность измерений при плотных катарактальных ядрах снижается из-за реабсорбции и многократного рассеяния зондирующего излучения. Таким образом, для наиболее важных в плане предотвращения негативных последствий факоэмульсификации случаев - плотных, бурых катаракт метод будет давать большую ошибку.

Вторым недостатком является отсутствие возможности оптической спектроскопии в применяемой методике, а именно определение оптической плотности с помощью стандартной трехканальной видеокамеры дает весьма грубое представление о зависимости оптической плотности от длины волны, соответственно вносит ограничение в точность и чувствительность методики.

Третьим недостатком является необходимость формирования мидриаза, что возможно не во всех случаях (ригидный зрачок).

Задача предлагаемого способа - увеличение точности определения времени ультразвукового воздействия при факоэмульсификации катаракты.

Поставленную задачу решают за счет того, что определяют время ультразвукового воздействия с помощью уравнения регрессионной кривой, которое получают при статистической обработке показателей времени ультразвукового воздействия и индекса плотности хрусталика α, полученных на экспериментальной выборке, по формуле

t(c)=Аα^β,

где А и β - подгоночные параметры, полученные методом регрессионного анализа.

Способ осуществляют следующим образом.

1. Формируется группа пациентов с возрастной катарактой разной степени зрелости.

2. Пациентам проводятся измерения индекса плотности хрусталика а с помощью спектрофлуориметра.

3. Пациентам проводятся операции по удалению катаракты с помощью факоэмульфикационной машины с контролем времени ультразвукового воздействия и последующей установкой искусственного хрусталика.

4. Данные по индексу плотности хрусталика и времени ультразвукового воздействия обрабатываются методом регрессионного анализа, и получают уравнение регрессионной кривой

5. Уравнение регрессионной кривой используют для определения необходимого времени ультразвукового воздействия при проведении дальнейших операций.

При конкретной реализации указанного способа измерения индекса плотности хрусталика проводились с помощью экспериментального офтальмологического спектрофлуориметра, выполненного на базе спектрометра Ocean Optics модели STS-VIS со светодиодным возбуждением UVTOP335T018BL (Sensor Electronic Technology, Inc.). Параметры определялись на выборке - 60 глаз с различной индексом плотности хрусталика α.

Индекс плотности хрусталика вычисляется по данным спектра флуоресценции хрусталика, полученным при фронтальном облучении узким пучком ультрафиолетового излучения с длиной волны 320-350 нм и фронтальной регистрации излучения. Вычисления производятся по следующей схеме. Вычисляется параметр спектральной кривой

где I_1,2,3 - интенсивности спектра флуоресценции хрусталика на трех длинах волн λ₁=400 нм, λ₂=440 нм, λ₃=500 нм. Для вычисления индекса плотности хрусталика α используется формула

где средние значения параметров спектральной кривой в контрольной группе η_конт и группе зрелая катаракта η_кат.

Операции факоэмульсификации выполнялась с применением микрохирургической офтальмологической системы Stellaris компании Bausch&Lomb. Была применена стандартная техника факоэмульсификации "Разделяй и властвуй" (Divide and conquer). Для факоэмульсификации была применена ультразвуковая насадка с иглой DP 8730S. Факоэмульсификация выполнялась в двойном линейном режиме с максимальной мощностью ультразвука до 60% и частотой импульса 50, вакуум до 380 мм рт.ст., высота бутыли сбалансированного ирригационного раствора 80 см. При этом регистрировался показатель времени ультразвукового воздействия, примененного к данному хрусталику.

Полученный высокий коэффициент корреляции (коэффициент корреляции Пирсона R²=0.88) логарифма времени ультразвукового воздействия от логарифма индекса плотности хрусталика α позволил прогнозировать время ультразвукового воздействия по значениям индекса плотности хрусталика с высокой точностью с помощью уравнения регрессионной кривой

t(c)=Aα^β,

где А=12,8±2 с, β=0,8159

Способ определения времени ультразвукового воздействия иллюстрируется следующими клиническими примерами.

Клинический пример №1

Пациент К., 67 лет, жалобы на отсутствие зрения правым глазом и низкое зрение левым глазом. Сопутствующие заболевания: гипертоническая болезнь 2, риск 3. Пациенту проведена биомикроскопия, визометрия - выставлен диагноз: незрелая возрастная катаракта правого глаза, начальная возрастная катаракта левого глаза. Диагностика методом спектрофлуориметрии: индекс плотности хрусталика правого глаза 0,798, согласно уравнению (3), время ультразвукового воздействия должно составить 10,6±2,2 секунд. Проведена факоэмульсификация катаракты правого глаза, где абсолютное время ультразвука равно 9 секунд. Полученные различия входили в пределы, определяемые статистической погрешностью. После проведенной операции эластичная интраокулярная линза была имплантирована в капсульный мешок без выпадения стекловидного тела и разрыва задней капсулы хрусталика. Острота зрения после операции 0,8.

Клинический пример №2

Пациент Н., 76 лет, жалобы на низкое зрение обоих глаз. Сопутствующие заболевания: ишемическая болезнь сердца, гипертоническая болезнь 3, риск 4. Острота зрения: правый глаз - 0,05 н.к., левый глаз - 0,05 н.к. Проведена биомикроскопия. Диагноз: незрелая возрастная катаракта обоих глаз. Диагностика методом спектрофлуориметрии: индекс плотности хрусталика левого глаза 2,15. Соответствующий прогноз времени ультразвукового воздействия с помощью уравнения (3) составил 23,9±7,5 секунд. В ходе факоэмульсификации зарегистрировано время ультразвукового воздействия - 30 секунд. Полученные различия также входили в пределы, определяемые статистической погрешностью. После проведенной операции эластичная интраокулярная линза была имплантирована в капсульный мешок без выпадения стекловидного тела и разрыва задней капсулы хрусталика. В течение 5 дней у пациента наблюдался послеоперационный отек роговицы, который успешно купировался инсталляцией кератопротекторов. Острота зрения после операции 0,7.

Предложенный способ позволяет до проведения операции у пациентов с различной плотностью возрастной катаракты определить с высокой точностью время ультразвукового воздействия для выполнения факоэмульсификации хрусталика.

Литература

1. Resnikoff S., Pascolini D.,, et al Global data on visual impairment in the year 2002// Bull. World Health Organ. - 2004. - Vol. 82, N 11. - P. 844-851.

2. James A. Davison, MD, Leo T. Chylack Jr., MD Clinical application of the Lens Opacities Classification System III in the performance of phacoemulsification // J Cataract Refract Surg 2003; 29:138-145 © 2003 ASCRS and ESCRS.

3. Donald R. Nixon, MD Preoperative cataract grading by Scheimpflug imaging and effect on operative fluidics and phacoemulsification energy // J Cataract Refract Surg 2010; 36:242-246 Q 2010 ASCRS and ESCRS.

4. Siik, S., et al., Lens autofluorescence and light scatter in relation to the lens opacities classification system, LOCS III. Acta Ophthalmologica Scandinavica, 1999. V 77(5): p. P 509-514.

5. Lohmann, W., et al., Device for measuring native fluorescence of lenses. Journal of Biochemical and Biophysical Methods, 1988. Vol. 17(N.2): p. P. 155-158.

6. Патент РФ №2157082, A61B 3/13, Бюл. №17, 10.10.2000 г.

7. Fundamentals of Ultrasonic Phacoemulsification Power. [Internet]. Available from: https://www.aao.org/focalpointssnippetdetail.aspx?id=f987a0df-5a28-4521-adbe-172d8fb99e3b.