TRANSPALPEBRAL RHEOOPHTALMOGRAPHY: FUNDAMENTALS AND RESULTS OF CLINICAL STUDIES OF MYOPIC CHILDREN

Full Text

Как известно, анализ глазного кровотока необходим для формирования эффективных диагностических заключений при различных заболеваниях глаз, в том числе и при миопии, поскольку нарушение гемодинамики миопического глаза связано с ослаблением его аккомодационной способности и с развитием дистрофического процесса во внутренних оболочках глаза и в склере [1]. Существующие методы оценки глазного кровотока можно разделить на контактные и бесконтактные. К контактным методикам относятся офтальмоплетизмография [2] и электроимпедансный метод - реоофтальмография [3, 4]. Эти методы дают возможность оценить общий пульсовой объем крови преимущественно в переднем отделе сосудистой системы глаза, но требуют установки датчика на перилимбальную область конъюнктивы, что существенно ограничивает их точность и область применения, особенно в детской практике. К бесконтактным методикам относится широко используемый в клинике транспальпебральный ультразвуковой метод - ультразвуковая допплерография с цветовым картированием орбитальных сосудов (УЗДГ) [5-7], а также современные оптические методы - оптическая когерентная томография - ангиография [8-10] и лазерная допплеровская флоуметрия [11, 12]. Перечисленные транспальпебральные и оптические методы дают возможность исследовать кровоток в отдельных сосудистых системах, но при всех их достоинствах не позволяют дать комплексную оценку состояния кровотока в сосудистой системе глаза. В связи с этим для комплексной оценки увеального глазного кровотока и получения количественных показателей нами был разработан способ транспальпебральной реоофтальмографии (ТП РОГ) [13-16], который обладает преимуществами офтальмоплетизмографии и реоофтальмографии, но позволяет преодолеть их недостатки, поскольку измерительные электроды размещаются на верхнем веке (на закрытом глазу), что исключает непосредственный контакт с глазной поверхностью. Цель настоящей работы - представить фундаментальные основы разработки методики ТП РОГ и клинические результаты ее применения у детей с миопией. Материал и методы. При разработке методики ТП РОГ и устройства для ее осуществления были поставлены следующие задачи: 1) создать многослойную электрофизическую математическую модель глазного яблока, учитывающую сосудистую оболочку и веко, и использовать ее для определения оптимальных параметров биотехнической системы ТП РОГ; 2) повысить информативность методики за счет создания электродной системы, позволяющей оценивать кровоснабжение не только в передней области глаза, но в увеальном тракте в целом; 3) разработать систему фиксации электродной системы, обеспечивающую ее адекватное расположение и усилие прижатия к верхнему веку во время обследования для исключения методических погрешностей измерения гемодинамических параметров. Для оценки клинических возможностей и информативности ТП РОГ обследованы 128 пациентов в возрасте от 5 до 22 лет (13 ± 1,1 лет), разделенных на группы в зависимости от клинической рефракции: 32 пациента с миопией слабой степени (0,5-3,0 дптр, 124 записи ТП РОГ), 23 пациента с миопией средней степени (3,25-6,0 дптр, 84 записи ТП РОГ) и 5 пациентов с высокой миопией (более 6,0 дптр, 18 записей ТП РОГ). В группу контроля вошли 16 пациентов со слабой гиперметропией (среднее значение сферического эквивалента + 0,75 дптр), у которых была проанализирована 51 запись ТП РОГ. Для оценки эффективности функционального лечения обследованы 10 детей (19 глаз) в возрасте от 9 до 14 лет (средний возраст - 11,5 ± 1,7 лет) с миопией слабой и средней степени (среднее значение сферического эквивалента рефракции -2,5 дптр). Для контроля эффективности склеропластики по методике Снайдер-Томпсона до и через 10 дней после операции обследованы 25 детей и подростков с прогрессирующей миопией высокой степени (53 записи ТП РОГ). В ходе сравнительных параллельных исследований ТП РОГ и ультразвуковой допплерографии (УЗДГ) обследовано 17 детей (34 глаза) в возрасте от 8 до 15 лет (средний возраст 12,5 ± 1,8 лет). Из них 10 детей были с миопией средней степени, 5 - с миопией слабой степени и 2 - со слабой гиперметропией. Регистрацию показателей гемодинамики проводили с помощью цветового допплеровского картирования (ЦДК) и импульсной допплерографии на многофункциональном диагностическом приборе Voluson 730 Pro (GE Healthcare) с использованием линейного датчика частотой от 10 до 16 МГц. Определяли среднюю систолическую (Vsyst), диастолическую (Vdiast) скорость и индекс резистентности (RI) в глазной артерии (ГА), центральной артерии сетчатки (ЦАС), центральной вене сетчатки, задних коротких цилиарных артериях (ЗКЦА). Отдельную группу составили 70 детей и подростков в возрасте 13,03 ± 0,28 лет, обследованных до и после малоинвазивной склеропластики (МСП), которые были разделены на 2 группы в зависимости от вида использованного биологически активного пластического материала - трансплантата (БАТ), с помощью которого она была проведена. В 1-ю группу вошли 30 детей (средний возраст 13,6 ± 0,39 лет) с прогрессирующей миопией средней и высокой степени. При выполнении МСП в этой группе использовался БАТ, в полимерном покрытии которого был депонирован лекарственный препарат панаксел [17]. 2-я группа включала 40 детей (средний возраст 12,6 ± 0,38 лет) также с миопией средней и высокой степени. В данной группе использовался новый вид БАТ с покрытием, содержащим хитозан [18]. Годичный градиент прогрессирования (ГГП) до МСП в 1-й группе составил в среднем 0,98 дптр, во 2-й - 1,1 дптр. Всем пациентам было проведено стандартное офтальмологическое обследование (визометрия, авторефрактометрия до и после циклоплегии, биомикроскопия, офтальмоскопия), а также регистрация с последующим контурным анализом сигналов ТП РОГ. При анализе сигналов ТП РОГ рассчитывалось три основных параметра реоофтальмограммы (по В.И.Лазаренко) [4]: - реографический индекс (РИ), отображающий величину систолического притока крови и зависящий как от величины ударного выброса, так и от тонуса сосудов (в мОм); - период максимального наполнения (ПМН), увеличивающийся при повышении тонуса и снижении эластичности сосудов (в секундах); - показатель модуля упругости (ПМУ), характеризующий структурные свойства сосудистых стенок, их эластичность и тонус (отн. ед.). Результаты. В соответствии с поставленными задачами на первом этапе данной работы была разработана многослойная электрофизическая математическая модель глазного яблока, учитывающая, в том числе, сосудистый слой (хориоидею, сосуды цилиарного тела, радужку) и веко (рис. 1, см. вклейку) [19-21]. Расчеты, проведенные с помощью данной модели, показали, что для получения более полной информации о пульсовом наполнении сосудистой оболочки при установке датчика на верхнем веке необходимо заменить биполярную систему электродов (конструкции Чибирене), которая использовалась в традиционной реоофтальмографии [3, 4], на тетраполярную (рис. 2, а, см. вклейку) [13-15]. Анализ влияния века и его толщины на получаемые показатели кровоснабжения сосудистой оболочки, проведенный с использованием разработанной модели, показал, что суммарно через веко протекает около 35% зондирующего тока, что позволяет количественно оценивать кровоток в сосудистом слое глаза. При этом вклад кровоснабжения века в величину РИ составляет не более 16%. При изменении толщины века на 0,2 мм плотность тока через исследуемые ткани изменяется лишь на 0,8-0,9%. Таким образом, влияние века на результат диагностики нарушений гемодинамики по сигналу ТП РОГ в случае отсутствия его отека можно не учитывать [22]. В результате моделирования было также определено оптимальное расположение электродов в тетраполярной электродной системе для получения максимальной плотности тока в сосудистой оболочке глаза: электроды должны располагаться на верхнем веке вдоль глазной щели над хрящом симметрично по отношению к переднезадней оси глаза с соблюдением расстояния между потенциальными электродами в 13 мм, а между токовыми - 29 мм (рис. 2, см. вклейку).При этом требуемая точность позиционирования электродной системы на верхнем веке составляет 2 мм при погрешности установки электродов, равной 1,5 ± 0,5 мм. При разработке электродной системы отведения сигнала и удобной для пациента и врача системы её фиксации принимались во внимание следующие требования: обеспечение заданного межэлектродного расстояния, надежная фиксация на голове, учет антропометрических особенностей лица (крепление на голове любого обхвата), обеспечение равномерного и адекватного прижатия всех электродов (регулирование степени прижатия), возможность установки на правом/левом глазу, возможность проведения дезинфекции, малый вес конструкции; возможность использования электродного геля. Всем этим требованиям удовлетворяет разработанный нами специальный шлем для крепления электродов [23]. Еще одним этапом разработки методики ТП РОГ стало создание специального программного обеспечения для обработки зарегистрированных сигналов, позволяющего проводить их анализ в автоматизированном режиме с расчетом реографического индекса (РИ, мОм), показателя модуля упругости (ПМУ, отн. ед.), периода максимального наполнения (ПМУ, с), ударного объема крови (УОК, мм3) (рис. 3, см. вклейку). В результате проведенной работы была предложена эффективная методика проведения ТП РОГ у детей и взрослых [16]. Для получения корректных данных перед началом обследования пациент должен находиться в горизонтальном положении не менее 2 мин. После закрепления на голове пациента шлема с электродной системой, размещенной на закрытом веке, начинается запись реографического сигнала, которая продолжается не более 2 мин. Во время записи второй глаз должен быть открытым с направлением взгляда под углом 40-50°. Клинические исследования ТП РОГ проводились нами по разрешению локального Этического комитета ФГБУ «Московский НИИ глазных болезней им.Гельмгольца» Минздрава России и состояли из нескольких этапов. На первом этапе были определены реографические показатели глаз детей с различной клинической рефракцией (табл. 1). Полученные нами данные показывают, что основные отличия показателей ТП РОГ у пациентов в исследуемых группах касаются РИ, который закономерно и достоверно снижается по мере усиления рефракции, что свидетельствует о дефиците кровоснабжения миопических глаз, который усугубляется с увеличением степени миопии. Аналогичные данные были получены ранее при использовании традиционного метода реографии для обследования детей с миопией [1, 24]. Качественное совпадение результатов ТП РОГ с результатами ранее применявшейся традиционной РОГ подтвердили ее информативность и возможность использования в клинической практике. Анализ динамики показателей РОГ после функционального лечения показал, что РИ, исходно составлявший 43,2 ± 24,8 мОм, увеличился в среднем до 65,2 ± 25,0, то есть на 70% (от 23 до 202%). Данные, свидетельствующие об улучшении кровоснабжения (в первую очередь, повышение РИ) по сравнению с исходным уровнем (до лечения) качественно совпадают с результатами, полученными при использовании традиционной методики, применявшейся ранее для оценки эффективности медикаментозного лечения миопии [24], что говорит об адекватности методики ТП РОГ. Об этом же свидетельствуют результаты, полученные нами при обследовании пациентов с быстро прогрессирующей миопией высокой степени, направленных на склеропластическую хирургию. Показатель РИ у этих пациентов до операции был существенно ниже нормы и колебался от 14,0 мОм до 24,2 мОм, в среднем составляя 19,7 ± 5,7 мОм. После оперативного лечения увеличение этого показателя в среднем по группе составило 224%. В ходе исследований было отмечено, что повышение остроты зрения в среднем на 0,25 сопровождалось усилением кровоснабжения в диапазоне от 57 до 421%. На втором этапе клинического исследования было проведено сравнительное изучение возможностей ТП РОГ и ЦДК с импульсной допплерографией [16]. Для корректности сравнительного исследования обе методики проводились в одном и том же помещении. Во время обследования пациент располагался на кушетке в положении лежа и для исключения влияния ортостатических эффектов в интервале между двумя исследованиями он не менял своего положения. Для минимизации эффекта стимуляции переднего отдела глаза ультразвуковым потоком и эффекта приложения усилия к глазу УЗ датчика, ТП РОГ проводилась первой. По данным допплеровских методов у всех обследованных детей с миопией слабой степени, а также больше, чем у половины обследованных детей с миопией средней степени средние показатели Vsyst и RI находились в диапазоне нормальных значений. Лишь у 3 (27%) из 11 пациентов с миопией средней степени отмечалось статистически недостоверное снижение Vdiast и повышение RI в ЦАС и ЗКЦА (p > 0,5). В то же время показатели ТП РОГ, которые находились в пределах диапазона, установленного в наших исследованиях для групп с аналогичной рефракцией и возрастными характеристиками (см. табл. 1), различались в группах детей с миопией слабой и средней степени. Так, значения РИ в этих группах составили, соответственно, 47,80 ± 21,26 0,5 мОм и 43,31±19,62 мОм, и были достоверно ниже (р < 0,05) значения РИ в группе контроля (57,70 ± 15,60 мОм). Таким образом, методика ТП РОГ показала большую информативность при обследовании детей и подростков с миопией слабой и средней степени, чем ЦДК, поскольку при данной патологии, прежде всего, нарушается кровоснабжение переднего отдела глаза (цилиарной мышцы), а не орбитальных сосудов. На третьем этапе клинического исследования мы оценивали возможность использования показателей ТП РОГ качестве объективного критерия, характеризующего метаболическое (антидистрофическое) действие малоинвазивных склероукрепляющих вмешательств (МСП) с применением БАТ, содержащих лекарственные препараты - панаксел (1-я группа) и хитозан (2-я группа). Выявлено, что на 3-4-е сутки после проведения МСП с использованием хитозана у детей наблюдался более значительный отек века и конъюнктивы глазного яблока, чем у детей 1-й группы. Этот факт расценивался нами как реакция тканей глаза на активное действие хитозана. При этом отмечалась несколько более высокая эффективность БАТ на основе хитозана: темпы прогрессирования миопии после МСП с использованием этого материала снизились в 4,4 раза, а в группе, где использовали материал с панакселом - в 3,9 раза. Очевидно, стабилизация рефракции была связана не только с повышением биомеханической устойчивости склеры, но и с улучшением кровоснабжения оболочек глаза. Об этом свидетельствуют данные ТП РОГ, полученные в различные сроки после МСП с использованием БАТ с панакселом и с хитозаном (табл. 2). Как видно из табл. 2, после МСП у пациентов 1-й и 2-й группы на оперированных глазах отмечается достоверное повышение РИ относительно исходных показателей во все сроки наблюдения. Так, в 1-й группе РИ через месяц после МСП увеличился на 28,2 мОм, во 2-й группе - на 36,74 мОм (р < 0,05). Через 6 месяцев повышенные значения РИ в обеих группах сохранялись. К концу срока наблюдения (1 год) отмечается некоторое снижение (по сравнению с первым сроком наблюдения) значений РИ: в 1-й группе в среднем на 19,44 мОм и во 2-й группе - на 27,57 мОм, однако эти значения превышают дооперационные показатели. Значение РИ на парных глазах также имело тенденцию к повышению. Улучшение гемодинамики и склероукрепляющий эффект обусловили, очевидно, отсутствие отрицательной динамики в состоянии глазного дна после МСП: отмечено торможение развития новых дистрофических процессов и стабилизация имеющихся. При этом лишь у одного пациента 1-й группы на парном глазу через 1 год после МСП обнаружена новая зона ПВХРД, потребовавшая лазерной коагуляция сетчатки. Более существенное снижение ГГП (в 4,4 раза в сравнении с 3,9 раза) и более высокие значения РИ при использовании БАТ с полимерным покрытием, депонирующим хитозан, позволяют рекомендовать его для широкого использования в склероукрепляющем лечении прогрессирующей миопии. Заключение Таким образом, использование фундаментального подхода к разработке биотехнической системы ТП РОГ позволило получить высоко информативный и достаточно точный метод объективной оценки кровоснабжения сосудистой оболочки глаза. ТП РОГ при низкой себестоимости оборудования характеризуется удобством в применении, мобильностью, отсутствием контакта с глазной поверхностью при небольшой продолжительности исследования (2-5 мин), что особенно важно в детской практике. Этот метод может быть использован не только для получения новых данных о патогенезе заболеваний глаз, но и для ранней диагностики и мониторинга патологического процесса, а также для оценки эффективности проводимого лечения.

About the authors

Elena N. Iomdina

The Helmholtz Moscow Research Institute of Eye Diseases, Russian Ministry of Health

Email: iomdina@mail.ru
Principal researcher of the department of refraction pathology, binocular vision and ophthalmoergonomics, The Helmholtz Moscow Research Institute of Eye Diseases, Moscow, 105062, Russian Federation Moscow, 105062, Russian Federation

P. V Luzhnov

Bauman Moscow State Technical University

Moscow, 105005, Russian Federation

D. M Shamaev

Bauman Moscow State Technical University

Moscow, 105005, Russian Federation

E. P Tarutta

The Helmholtz Moscow Research Institute of Eye Diseases, Russian Ministry of Health

Moscow, 105062, Russian Federation

G. A Markossian

The Helmholtz Moscow Research Institute of Eye Diseases, Russian Ministry of Health

Moscow, 105062, Russian Federation

A. A Sianosyan

The Helmholtz Moscow Research Institute of Eye Diseases, Russian Ministry of Health

Moscow, 105062, Russian Federation

K. A Ramazanova

The Helmholtz Moscow Research Institute of Eye Diseases, Russian Ministry of Health

Moscow, 105062, Russian Federation

References

Supplementary files