Способ определения коэффициента ригидности головки зрительного нерва

По данным литературы разработка способов изучения свойств фиброзной оболочки глаза, в том числе оценка и определение зависимостей и факторов, влияющих на ее растяжимость и ригидность, является одной из первостепенных задач в исследованиях, посвященных биомеханическим изменениям при глаукоме, так как «давящий» фактор внутриглазного давления безусловно влияет на свойства как роговицы, так и склеры.

Различные коэффициенты, разработанные для оценки степени ригидности (эластичности) склеры и описывающие зависимость объем-давление глазного яблока, были описаны в литературе еще в начале двадцатого века. Так, в 1918 г. P. Romer ввел адекватную законам механики формулу ригидности:

когда объемная ригидность фиброзной оболочки глаза Ri определяется в мм рт.ст./мм³, как отношение происходящего изменения ВГД к соответствующему изменению внутреннего объема глаза.

Фриденвальд (1937) [Friedenwald J.S. Contribution to the theory and practice of tonometry / - Am. J. Ophthalmol. - 1937 - V. 20 - P. 985-1024] установил определенную зависимость между изменениями внутриглазного давления и изменениями объема глазного яблока при тонометрии. Было найдено математическое выражение зависимости между объемом сегмента сплющивания роговицы (объемом смещаемой внутриглазной жидкости) и внутриглазным давлением в момент тонометрии (тонометрическим давлением). Автор установил прямую пропорциональную зависимость между изменениями объема глаза и логарифмами изменений внутриглазного давления, что выражается формулой: log Pt/log Р₀=KV или log Pt - log P₀=KV, где Pt - тонометрическое давление, P₀ - истинное внутриглазное давление, V - объем внутриглазной жидкости, вытесненной тонометром, K - коэффициент ригидности оболочек глазного яблока. Из этой формулы следует, что логарифмы тонометрического и истинного внутриглазного давления пропорциональны объемам жидкости, смещаемым при тонометрии. J. Clark [95] в 1932 г. ввела понятие объемной ригидности глазного яблока.

В источниках литературы ригидность фиброзной оболочки глаза у разных исследователей выражается различными параметрами, обозначающими различные физические величины.

Из выполненных другими авторами исследований (Акпатров А.И. Коэффициент ригидности глаза. Автореф. дис… канд. мед. наук. - М., 1984. - 17 с., Смольников Б.А. Биомеханические модели в офтальмологии // Сборник трудов II семинара «Биомеханика глаза». - М., 2001 - С. 7-16; Pallikaris I.G., Kymionis G.D., Ginis H.S., Kounts G.A., Tsilimbaris M.K. Ocular rigidity in living human eyes // Invest. Ophthalm. Vis. Sci. - 2005. - v. 46. 2. - P. 409-414) коэффициент, связывающий изменение внутриглазного давления с соответствующим ему изменением объема глазного яблока, принято называть коэффициентом ригидности (КР) глаза. В офтальмологической литературе обычно это коэффициент (К), связывающий изменение внутриглазного давления (Р) с соответствующим ему изменением объема (V) глазного яблока (K=dP/dV) и зависящий от механических свойств корнеосклеральной оболочки. Экспериментально установлено наличие четкой отрицательной корреляции между КР и объемом глаза [Акпатров А.И. Коэффициент ригидности глаза. Автореф. дис… канд. мед. наук. - М., 1984. - 17 с.].

А.Е. Синеок [Синеок А.Е. Коррекция ригидности глазного яблока у больных терминальной глаукомой. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. мед. наук. Москва, 2012] разработал способ определения ригидности изолированного глазного яблока, заключающийся в измерении прироста объема глазного яблока и внутриглазного давления. Для определения объема и ВГД энуклеированных глазных яблок был использован авторский сконструированный аппарат, при использовании которого снижена погрешность определения ригидности глазного яблока за счет уменьшения потери внутриглазной жидкости через естественные пути оттока. Для определения ригидности изолированных глазных яблок автор использовал аналогичную формулу вида: ; где КР - коэффициент ригидности, мм рт.ст./мм³, dP - прирост внутриглазного давления, мм рт.ст., dV - прирост объема глазного яблока, мм³. Проведено исследование на 126 аутопсированных глазных яблоках. По данным автора, «разработанный способ улучшает точность определения коэффициента ригидности по сравнению с литературными данными и позволяет проводить достоверные сравнительные экспериментальные исследования различных вариантов хирургического воздействия на склеру».

Л.Л. Арутюнян в связи с широким разбросом биомеханических параметров роговицы, в частности показателей корнеального гистерезиса (КГ) и центральной толщины роговицы (ЦТР) в группе здоровых лиц и в связи с соответствием тонким роговицам относительно низких значений корнеального гистерезиса, разработала биомеханический коэффициент роговицы, который, по мнению автора, позволяет не только учесть количественные и качественные показатели ткани роговицы, то есть ЦТР и КГ, но и нивелировать зависимость между ними. Коэффициент вычисляется по формуле: БКрог=КГ/ЦТР×50, где БКрог - биомеханический коэффициент роговицы; КГ - корнеальный гистерезис; ЦТР - центральная толщина роговицы (Арутюнян Л.Л. Роль вязко-эластических свойств глаза в определении давления цели и оценке развития глаукоматозного процесса. Диссертация на соискание ученой степени канд. мед. наук. Москва, 2009).

Однако все эти исследования связаны с определением коэффициента ригидности склеры и роговицы. В доступной литературе не найдено сведений о коэффициенте ригидности экскавации головки зрительного нерва при флюктуациях ВГД.

Офтальмологам известно, что чем выше у пациента внутриглазное давление, чем длительнее заболевание и отсутствие компенсации офтальмотонуса, тем больше по размеру бывает экскавация головки зрительного нерва. Однако при снижении уровня ВГД у части пациентов отмечается уменьшение размеров экскавации, в большей или меньшей степени. Об обратимости изменений зрительного нерва во время разгрузочных проб сообщал Водовозов A.M. (Водовозов A.M. Толерантное и интолерантное внутриглазное давление при глаукоме. Волгоград, 1991:160. (Vodovozov A.M. Tolerant and intolerant intraocular pressure in glaucoma. Volgograd, 1991:160).

В связи с вышесказанным, важно своевременно и более точно на каждой стадии глаукомы определить возможность и степень восстановления функционального и морфологического состояния зрительного нерва у пациентов с ПОУГ.

Задачей предлагаемого способа является разработка способа определения коэффициента ригидности экскавации головки зрительного нерва.

Техническим результатом предлагаемого способа является определение стереометрических параметров головки зрительного нерва для оценки возможности восстановления объема экскавации на фоне снижения внутриглазного давления и, следовательно, восстановления функционального состояния нервных волокон зрительного нерва и сетчатки, для прогнозирования дальнейшего течения глаукомного процесса.

Технический результат достигается за счет определения изменения объема экскавации ГЗН (разницы объема Cup Volume до и после разгрузочной пробы) на фоне снижения ВГД (разницы внутриглазного давления до и после разгрузочной пробы) при проведении Гельдейбергской ретинальной томографии (HRT) головки зрительного нерва с вычислением коэффициента ригидности головки зрительного нерва.

В изученной литературе не найдено сведений об определении коэффициента ригидности головки зрительного нерва при флюктуациях ВГД.

В ходе различных разгрузочных проб, при которых неминуемо изменяется ВГД, безусловно, подвержены изменениям и основные структуры, на которые оказывает влияние «давящий» фактор повышенного давления (И.Н. Кошиц и др., 2005; AJ. Bellezza et al., 2003; J. Downs et al., 2001). Такими основными опорными структурами является фиброзная оболочка глаза и ее более «слабые» части: экскавация головки зрительного нерва. С помощью современных методов исследования, в том числе с помощью Гейдельбергского ретинального томографа (HRT), можно с точностью до тысячных долей миллиметра вычислять стереометрические параметры ГЗН. Эти данные возможно анализировать и далее использовать при изменениях ВГД для определения степени ригидности головки зрительного нерва. Поскольку наиболее подверженной изменению частью ГЗН является экскавация, структура и размеры которой изменяются под влиянием повышенного давления, в формуле мы использовали показатель объема экскавации (cup Volume). Представив экскавацию ГЗН в качестве упругого тела с коэффициентом ригидности (коэффициент ригидности ГЗН - КР ГЗН), предлагаем рассматривать изменение давления в глазном яблоке и изменение объема экскавации связанные соотношением: КР=d(ВГД)/dCup Volume, где d(ВГД) - это дельта давления ВГД1 - до пробы и ВГД2 - после пробы, то есть d(ВГД)=ВГД1-ВГД2, и, соответственно, dCup Volume=Cup Volume1 - Cup Volume2.

Таким образом, для оценки биомеханических свойств ГЗН по данным Гейдельбергской томографии зрительного нерва был разработан и внедрен в исследование объемный коэффициент ригидности ГЗН (КР ГЗН). Коэффициент рассчитывали по формуле:

КР ГЗН=(dВГД/dCup Volume)/100, где:

КР ГЗН - коэффициент ригидности головки зрительного нерва,

dВГД - разница внутриглазного давления (ВГД) до пробы и после пробы,

dCup Volume - разница объема экскавации ГЗН до и после пробы.

Разработанный для оценки биомеханических свойств структур головки зрительного нерва (ГЗН) коэффициент ригидности экскавации ГЗН был определен у 120 пациентов, в 166 глазах с разными стадиями глаукомного процесса. Полученные данные выявили достоверную тенденцию (р<0,05) к увеличению коэффициента ригидности экскавации ГЗН от начальной к далекозашедшей стадии глаукомы. КР ГЗН положительно коррелирует с длительностью заболевания. Полученные результаты указывают на увеличение ригидности тканей ГЗН параллельно со стадией глаукомы.

Способ осуществляют следующим образом. У пациента проводят измерение ВГД с помощью прибора ORA. Затем осуществляют томографию с использованием Гейдельбергского ретинального томографа (HRT). Определяют dCup Volume. Проводят нагрузочную пробу, например, с глицероаскорбатом. Через час после приема глицероаскорбата измеряют ВГД, объем экскавации на HRT. Вычисляют коэффициент ригидности экскавации ГЗН по формуле КР ГЗН=(dВГД/dCup Volume)/100, где:

КР ГЗН - коэффициент ригидности головки зрительного нерва,

dВГД - разница внутриглазного давления (ВГД) до пробы и после пробы,

dCup Volume - разница объема экскавации ГЗН до и после пробы.

Клинические примеры

Пример 1

Пациент И., 67 лет. Диагноз: открытоугольная глаукома развитой стадии правого глаза, длительность болезни 6 лет. Пациент находится на максимальной местной гипотензивной терапии (ксалаком на ночь, косопт 2 раза в день, альфаган 3 раза день). Измерение ВГД на приборе ORA: ВГД OD=30 мм рт.ст. После этого исследовали состояние зрительного нерва на Гейдельбергском ретинальном томографе (HRT), в частности измерили объем экскавации (cup Volume) до пробы, - cuр Volume OD=0,35 мм³.

После обследования дали пациенту принять глицероаскорбат из расчета 1,5 г на 1 кг веса тела (вес пациента 80 кг, он принял глицероаскорбат в количестве 120 мл). Через час после приема глицероаскорбата измерили ВГД. ВГД OD=14 мм рт.ст. Затем повторно измерили объем экскавации на HRT, после пробы cup Volume OD=0,32 мм³.

По формуле рассчитали коэффициент ригидности экскавации ГЗН:

КР ГЗН=(30-14 мм рт.ст.)/(0,35-0,32 мм³)/100=5,3 мм рт.ст/мм³.

По полученному коэффициенту можно судить о морфологическом состоянии головки зрительного нерва для дальнейшей оценки возможности восстановления объема экскавации на фоне максимального снижения внутриглазного давления и, следовательно, определения возможности восстановления функционального состояния нервных волокон зрительного нерва и сетчатки для прогнозирования дальнейшего течения глаукомного процесса.

Пример 2

Пациент И., 75 лет. Диагноз: открытоугольная глаукома далекозашедшей стадии левого глаза, длительность болезни 12 лет. Пациент находится на максимальной местной гипотензивной терапии (Дуотрав на ночь, комбиган 2 раза в день, трусопт 3 раза день).

Назначена разгрузочная проба с глицероаскорбатом.

Измерили ВГД на приборе ORA: ВГД OS=30 мм рт.ст. После этого исследовали состояние зрительного нерва на Гейдельбергском ретинальном томографе (HRT), в частности измерили объем экскавации (cup Volume) до пробы, - cup Volume OS=0,53 мм³.

После обследования пациент принял глицероаскорбат из расчета 1,5 г на 1 кг веса тела (вес пациента 70 кг, он принял глицероаскорбат в количестве 105 мл). Через час после приема глицероаскорбата произвели измерение ВГД, - ВГД OS=22 мм рт.ст. Затем повторно измерили объем экскавации на HRT, после пробы cup Volume OS=0,52 мм³.

По формуле рассчитали коэффициент ригидности экскавации ГЗН:

ВГД до пробы - 30 мм рт.ст., после пробы - 22 мм рт.ст.

Объем экскавации (cup Volume) до пробы - 0,53 мм³, после пробы - 0,52 мм³, - итак,

КР ГЗН=(30-22 мм рт.ст.)/(0,53-0,52 мм³)/100=8 мм рт.ст/мм³.

При сравнительной характеристике приведенных примеров видно, что коэффициент ригидности ГЗН увеличивается от развитой к далекозашедшей стадии глаукомы, а возможность восстановления объема экскавации головки зрительного нерва снижается с увеличением стадии и длительности заболевания, то есть прогрессирует глаукомная оптическая нейропатия.

Пример 3

Пациентка Л., 59 лет. Диагноз: открытоугольная глаукома второй стадии левого глаза, впервые выявленная глаукома, пациентка не получает местной медикаментозной терапии, длительность болезни неизвестна.

Измерили ВГД на приборе ORA: ВГД OS=31 мм рт.ст. После этого исследовали состояние зрительного нерва на Гейдельбергском ретинальном томографе (HRT), в частности измерили объем экскавации (cup Volume) до пробы, - cup Volume OS=0,42 мм³.

Учитывая высокий уровень ВГД, впервые выявленную глаукому без медикаментозного режима, провели разгрузочную пробу с глицероаскорбатом.

Дали пациентке глицероаскорбат из расчета 1,5 г на 1 кг веса тела (вес пациента 66 кг, она принимает глицероаскорбат в количестве 99 мл). Через час после приема глицероаскорбата провели измерение ВГД, - ВГД OS=22 мм рт.ст. Затем повторно измерили объем экскавации на HRT, после пробы cup Volume OS=0,39 мм³.

По формуле рассчитали коэффициент ригидности экскавации ГЗН:

ВГД до пробы - 31 мм рт.ст., после пробы - 21 мм рт.ст.

Объем экскавации (cup Volume) до пробы - 0,42 мм³, после пробы - 0,39 мм³, - итак,

КР ГЗН=(31-21 мм рт.ст.)/(0,42-0,39 мм³)/100=3,3 мм рт.ст/мм³.

Из этого примера видно, что у пациентки с впервые выявленной ПОУГ на фоне снижения ВГД происходит восстановление объема экскавации в большей степени, чем у пациентов на максимальном медикаментозном режиме с большей длительностью заболевания, - КР ГЗН равен 3,3 мм рт.ст/мм³, что свидетельствует о хорошем прогнозе глаукомной оптической нейропатии.

Таким образом, из приведенных примеров видно, что предложенный коэффициент ригидности экскавации головки зрительного нерва (КР ГЗН) может отражать стадию и длительность заболевания, а также возможность восстановления структур ГЗН - чем больше величина КР ГЗН, тем больше изменены структуры зрительного нерва, тем меньше возможность их восстановления после снижения ВГД, больше риск прогрессирования глаукомной оптической нейропатии, и наоборот, чем меньше величина КР ГЗН, тем лучше на фоне снижения уровня ВГД восстанавливаются все параметры головки зрительного нерва.