Изучение влияния параметров преломляющих сред и угла Каппа на точность расчёта интраокулярных линз

Глава 1. Обзор литературы

1. 
   Первым успешно провёл операцию по замене хрусталика интраокулярной линзой Сэр Гарольд Ридли 29 ноября 1949 года (Ophthalmol, J. "Sir Harold Ridley’s vision"). С этого момента начался процесс усовершенствования методики замены хрусталика и улучшения качества имплантируемых линз. В 1950-е годы большинство переднекамерных ИОЛ, предложенных Sir Н. Ridley, J Barraquer и другими авторами вызывали рецессию угла передней камеры, атрофию радужки и развитие синдрома Эллингсона (глаукома, увеит, гифема) вследствие контакта жёстких опорных элементов с задней поверхностью роговицы и механического давления гаптических элементов линзы на структуры передней камеры [65]. Интраокулярные линзы не находили широкого применения до 1970-х годов, пока развитие хирургических методов и моделей ИОЛ не достигло необходимого уровня. С появлением метода факоэмульсификации в 1967 году, разработанного Чарльзом Келманом [5] возросли возможности катарактальной хирургии, а в след за ними и требования к функциональным результатам, срокам реабилитации пациентов [39]. Для достижения этого с целью получения максимальной остроты зрения и комфорта пациента подбор интраокулярной линзы имеет важное значение. Развитие инновационных технологий в офтальмохирургии привело к появлению высококачественных интраокулярных линз, отвечающих требованиям сегодняшнего дня [48].
   

Все современные линзы имеют свои плюсы и минусы, «единой лучшей линзы» не существует. Хирурги должны иметь в своём распоряжении достаточное количество видов ИОЛ не только для рутинных операций, но и для преодоления непредвиденных ситуаций. При выборе ИОЛ нужно руководствоваться следующими их характеристиками:

1. 
   Размер разреза. Обычно при факоэмульсификации он составляет 2,2-2,5 мм, но может быть уменьшен до 1,8 мм.);
   
2. 
   Место фиксации. Интраокулярные линзы могут быть фиксированы к капсуле хрусталика, ресничной борозде, к склере, к радужке. Могут быть поддерживаемыми углом передней камеры;
   
3. 
   Общая форма (моноблочные линзы, многокомпонентные с 2, 3, 4, 6 фиксирующими элементами);
   
4. 
   Общая длинна. Современные линзы имеют размер 10-13мм;
   
5. 
   Цвет оптики: прозрачные линзы и линзы с фильтрами;
   
6. 
   Конструкция оптики: сферические, асферические линзы, монофокальные, мультифокальные, торические, аккомодационные;
   
7. 
   Способ введения: инъекцируемые и неинъекцируемые;
   
8. 
   Диаметр оптической части линзы: 5-7 мм;
   
9. 
   Материал для изготовления ИОЛ: ригидный (полиметилметакрилат), гибкий (силикон), складываемый (гидрофобный, гидрофильный акрил), колламер;
   
10. 
    Функциональные способности. Стандартные линзы - монофокальные и фиксированные в глазу, но существуют модификации, дающие дополнительную функциональность.
    
    1. 
       Для коррекции пресбиопии используют бифокальные/мультифокальные линзы, позволяющие фокусировать зрение на объектах на разных расстояниях. Отрицательной чертой таких линз является риск появления дисфотопсии. Также для коррекции пресбиопии могут использоваться линзы с подвижной гаптической частью, позволяющей менять фокусное расстояние – аккомодационные линзы. Такие линзы не приводят к появлению дисфотопсий, но их механизм действия не совершенен [28]. Аккомодирующие линзы обладают худшими характеристиками по фокусировке на близкое расстояние по сравнению с мультифокальными линзами, но считается, что такие линзы лучше на средних и дальних расстояниях [7]. Тем не менее, аккомодирующие ИОЛ не обеспечивают такого диапазона фокусировки, как мультифокальные, что может привести к необходимости дополнительного использования очков для чтения [22].
       
    2. 
       Для коррекции роговичного астигматизма могут использоваться торические ИОЛ, обладающие большей силой преломления в определённых областях [37].
       
    3. 
       Хрусталик человека с возрастом желтеет, отфильтровывая лучи синей части спектра, тем самым защищая сетчатку глаза от неблагоприятного влияния синего света [23]. При замене помутневшего хрусталика на прозрачную ИОЛ у пожилого человека повышается уровень попадающего на сетчатку синего света, что приводит к риску развития возрастной дегенерации макулы [8]. Современные линзы с жёлтым фильтром по пропусканию света соответствуют возрастной норме человека зрелого возраста, что обеспечивает имитацию природного механизма защиты сетчатки от неблагоприятного влияния коротковолновой части синего света [26,38].
       
    4. 
       Также одной из проблем, решаемых офтальмохирургом при замене хрусталика, является присутствие сферических аберраций, обусловленных тем, что лучи, проходящие через центральную зону оптической системы глаза преломляются меньше, чем лучи, проходящие через его периферию. Сферические аберрации могут являться одной из причин снижения контрастной чувствительности. Для исправления этой ситуации и улучшения контрастной чувствительности глаза предназначены асферические интраокулярные линзы, имеющие специальную вытянутую форму передней поверхности, генерирующую первичные отрицательные сферические аберрации, которые в свою очередь нейтрализуют положительные аберрации роговицы. Некоторые авторы оспаривают положительное влияние на контрастную чувствительность и сферические аберрации асферических линз [27,24].
       

1.2 Формулы расчёта оптической силы ИОЛ

Анатомо-оптические параметры глаза очень вариабельны, это в полной мере касается хрусталика. Для получения ориентировочных данных о положении и величине изображения на сетчатке глаза, используется модель Гульштранда, созданная в 1909 г., включающая ряд усредненных параметров, среди которых – хрусталик, сила которого составляет 19,11D [63]. В 1947 году Е.Ж.Трон указал, что средняя оптическая сила хрусталика равна 20,38 дптр, а крайние значения составляют 12,9 и 33,8 дптр. При имплантации ИОЛ с оптической силой 20 D в некотором проценте случаев возможно достижение эмметропии глаза, но есть шанс отклонения от идеального зрения в сторону гиперметропии и миопии до 6 D и более [51].

С распространением техники замены хрусталика на ИОЛ точный расчёт оптической силы интраокулярной линзы становится одним из важнейших факторов, влияющих на максимальную остроту зрения после имплантации.

В течение всей истории развития методов расчёта интраокулярной линзы, начавшейся с классической работы Федорова С.Н., Ивашиной А.И. [64] продолжается обсуждение вопросов неудовлетворительной точности определения оптической силы ИОЛ и поиск оптимального пути решения этой проблемы.

За всю историю развития технологий катарактальной хирургии с 60-х гг. ХХ в. было создано несколько поколений формул расчёта оптической силы интраокулярных линз. По классификации Holladay выделяется 3 основные поколения этих формул:

1. 
   «Точные оптические» и линейные регрессионные (Федоров- Колинко, Binkhorst, Colebrander и др.);
   
2. 
   Оптические формулы с уточняющими параметрами (Binkhorst-II, Hoffer и др.) и нелинейные регрессионные формулы (SRK II, Donzis-Kastl-Gordon и др.);
   
3. 
   Формулы с вычислением персонифицированного фактора для конкретного типа линзы (Holladay, SRK/T и др.) [66].
   

Эти формулы могут быть математически представлены в следующем виде [10]:

P = [N / (L – C)] – [NK / (N – KC)]
Где, Р ― необходимая оптическая сила линзы для достижения послеоперационной эмметропии; N ― показатель преломления стекловидного тела и водянистой влаги; L ― осевая длина глаза (мм); C ― предполагаемая послеоперационная глубина передней камеры глаза (мм); K ― оптическая сила роговицы (диоптрии).

Расчёт был основан на Гауссовском параксиальном приближении, которое приводит к ошибкам в индивидуальном случае [29,33]. Также «Точные оптические» формулы первого поколения не привели к исчезновению рефракционных ошибок в связи с отсутствием обратной связи между полученным рефракционным результатом и формулой. Они были основаны, главным образом на параметре осевой длины глаза (ПЗО). С появлением заднекамерных ИОЛ возникла необходимость учета глубины передней камеры (ГПК). Это привело к необходимости создания «регрессионных» формул, таких как SRK I, SRK II, Donzis-Kastl-Gordon, Gills и др. [35].

Регрессионные формулы выведены на основании регрессионного анализа большого количества имплантаций ИОЛ, вычисленной методом наименьших квадратов зависимости послеоперационной рефракции, полученной при имплантации ИОЛ определенной оптической силы, от дооперационных клинических данных, используемых для расчета. Авторы регрессионных формул ввели константу «А» для каждого вида выпускаемых линз, характеризующую положение линзы в глазу, определённую по клиническим данным. Величина А-константы одной и той же модели ИОЛ в зависимости от точки фиксации линзы будет различной [4,50,55] Также величина А-константы изменяется при изменении профиля гаптической части линзы, при различной форме оптической части ИОЛ [18]. В дальнейшем было предложено снабжать каждую серийно производимую ИОЛ персональной А-константой, определяемой опытным путем при достаточном числе имплантаций. Сейчас А-константа является обязательной характеристикой ИОЛ и применяется практически во всех современных формулах для расчета оптической силы ИОЛ [30,32]. В последние годы были предложены различные методики индивидуализации А-константы в зависимости от применяемой хирургом технологии экстракции катаракты [16,40,53].

Большим недостатком ретроспективных формул является их справедливость только для варианта того же ряда, из которого выведена данная формула.

Проанализировав большое количество случаев, была выведена формула, обеспечивающая эмметропию, при установке ИОЛ. Эта формула была выведена Sanders, Retzlaff, Kraff в 1980 году и известна, как формула SRK:

P = A – (2.5 × AL) – (0.9 × K)

P – требуемая сила ИОЛ (диоптрии); AL – аксиальная длина (мм), K – среднее арифметическое показание кератометрии (диоптрии); A – константа, для каждого типа ИОЛ своя (производитель указывает это значение)

Формула SRK - линейное уравнение, полученное путем умножения данных для прямой линии. Однако, оптическая система глаза не является линейной и итогом этого является наличие ошибок в послеоперационном периоде (особенно, в очень длинных или коротких глазах). Для повышения точности эта формула была изменена с учётом параметра ПЗО [32]. Авторы выделили группы в зависимости от длины ПЗО: короткие глаза (менее 22 мм), средние глаза (от 22,1 до 24,4 мм) и длинные глаза (24,5 мм и более). Для коротких и длинных глаз были введены линейные поправки к формуле SRK. Таким образом, появилась формула SRK-II, относящаяся к формулам второго поколения, в которой A-константа определена для разных величин ПЗО:

P = A₁ – 0.9 K – 2.5L

А1 связана с А-константой следующим образом:

А1 = А+3; для L <20мм,

А1 = А + 2; для 20мм < L < 21мм,

А1 = А + 1; для 21мм < L < 22мм,

А1 = А; для 22мм < L < 24,5мм,

А1 = А – 0,5; для 24,5 мм < L

Недостаточная точность расчёта оптической силы ИОЛ при использовании данных формул привело к появлению новых, «смешанных» формул, выведенных на базе «точных оптических» формул с расчётом некоторых коэффициентов по эмпирическим данным (Holladay, SRK/T и др.).

В 1988 году Jack T. Holladay продолжил исследования в области точности расчётных формул и предложил формулу, в которой точность зависела не только от ПЗО и ГПК, но и от радиуса кривизны роговицы и положения ИОЛ, что положило начало третьего поколения формул. Вместо одного значения ГПК вводится два – первое от вершины роговицы до плоскости радужки и второе ― SF (surgery factor) ― «фактор хирурга» расстояние между плоскостью радужки и ИОЛ. В 1990 году Retzlaff модернизировал формулу SRK-II и ввёл в неё SF, а также поправку на толщину сетчатки, получив смешанную формулу SRK/T [13].

Так как фактор хирурга SF определяется по клиническим данным и применяется в качестве атрибута данного типа ИОЛ, как и А-константа, то формально каждую из этих двух величин можно вычислить, зная другую по формуле SF = A×0,5663-65,6 [18,19]. В 1993 Hoffer K.J. ввел персонифицированное значение persACD – положение конкретного типа ИОЛ относительно вершины роговицы. Эта величина также является атрибутом конкретного типа ИОЛ и ее можно вычислить, зная SF, по эмпирической формуле persACD=(SF+3,595)/0,9704 [66].

В 15 летней фундаментальной работе Holladay J.T., опубликованной в 1997 году было проанализировано влияние конструктивных особенностей ИОЛ на ошибку расчёта оптической силы, а также была поставлена задача необходимости стандартизации биометрии и кератометрии [20]. Было установлено, что кроме методических и случайных ошибок кератометрии и биометрии, имеет место неопределенность параметров ИОЛ, также влияющая на ошибку расчета (Holladay J.T.1997.). Был приведен список из более чем 800 зарегистрированных моделей ИОЛ со значениями констант А, АСD и SF, которые во многих случаях указываются производителями этих линз по параметрам аналогичных линз, а не по клиническим данным. В своей работе, опубликованной в 2000 году Бессарабов А.Н. и Пантелеев Е.Н. указывают, что даже те константы, которые были определены по клиническим данным существенно зависят от условий формирования этих данных - метода экстракции катаракты, способа фиксации ИОЛ, то есть фактически не являются константами. (Бессарабов А.Н., Пантелеев Е.Н. 2000.)

В 1993 году Hoffer предложил собственную формулу расчета оптической силы ИОЛ Hoffer Q [17] использующую эмпирические поправки, рассчитанные в том числе через А-константу данного типа ИОЛ. Формула Hoffer Q предназначена, главным образом для расчета оптической силы ИОЛ с ПЗО менее 23,5 мм [16], так как менее точна по сравнению с другими современными формулами в глазах с ПЗО более 23,5 мм [25]. По этой причине формула Hoffer Q широкого распространения не получила [19,55].

Haigis предложил новую смешанную формулу расчета оптической силы ИОЛ, согласно которой положение ИОЛ в артифакичном глазу рассчитывается по регрессионной формуле, в которую введены величины персонифицированной глубины артифакичной передней камеры (persACD), ПЗО глаза, глубины дооперационной факичной передней камеры и эмпирические коэффициенты. Величина persACD рассчитывается через A-константу, заимствованную из формулы SRK. Формула Haigis предназначена для расчета оптической силы ИОЛ при любых величинах ПЗО глаза, но данные о точности этой формулы весьма противоречивы [52].

Наиболее популярной для расчёта оптической силы ИОЛ является формула SRK/T. Однако данные литературы противоречивы в отношении выбора оптимальной формулы для «коротких» и «длинных» глаз. У пациентов с умеренно длинной и длинной ПЗО глаза формула SRK/T обеспечивает более точный расчет по сравнению с другими современными формулами вследствие использования специальной эмпирической поправки к величине ПЗО при ее значении более 24,4 мм [4,40]. В то же время формула SRK/T менее точна по сравнению с формулами Holladay и Hoffer Q при ПЗО менее 21-22 мм [17,18]. Вполне допустимой является рефракционная ошибка результатов интраокулярной коррекции афакии в 1 диоптрию. Следовательно, чем больше пациентов с рефракционной ошибкой до 1 дптр окажется в изучаемых группах, тем более точной является формула, применяемая для расчетов. Неудовлетворительным считается результат с превышением фактической послеоперационной рефракции более двух диоптрий от расчетной. Эти показатели являются критериями оценки точности рефракционных формул.

Таким образом несмотря на существование множеств формул расчёта ИОЛ, рефракционные ошибки являются одной из проблем катарактальной хирургии. Ведётся поиск новых формул расчёта, универсальных для глаз с широким диапазоном биометрических показателей. Также точность расчёта страдает из-за погрешностей существующих методов биометрии и малой доступности её современных вариантов.
1.3 Угол Каппа
Хирургия катаракты, являясь частью рефракционной хирургии, безусловно требует учёта всех индивидуальных особенностей глаза. Одной из таких особенностей является в частности угол Каппа.

Угол Каппа ― угол, образованный между зрачковой и зрительными осями глаза (Рис.1). Зрачковая ось - линия, перпендикулярная передней поверхности роговицы и проходящая через центр зрачка. Зрительная ось ― линия, идущая от объекта фиксации через узловую точку на задней поверхности хрусталика к фовеоле. Фовеола или центральная ямка – небольшое углубление, находящееся на дне желтого пятна, это участок сетчатки наиболее чувствительный к свету, отвечающий за ясное центральное зрение. Как правило это образование расположено с височной стороны от заднего полюса. Таким образом, глаза находятся в состоянии небольшой абдукции для достижения бифовеальной фиксации, что приводит к сдвигу рефлекса назально от центра роговицы на обоих глазах. Это состояние называют положительным углом каппа. Отрицательный угол каппа возникает в случае, когда фовеола расположена назально относительно заднего полюса.

Угол Каппа может быть измерен при помощи аппарата Orbscan. Величина угла Каппа не имеет чёткой зависимости от половой принадлежности и уменьшается с возрастом [12]. Наибольший угол Каппа наблюдается среди людей с эмметропией, у пациентов с гиперметропией он больше, чем у пациентов с миопией и миопическим астигматизмом [12,58]. Также установлена зависимость, согласно которой угол Каппа достоверно меньше у пациентов с большой оптической силой роговицы и длиной глаза более 24,5 мм, что связано с вытягиванием переднего и заднего отрезка глаза [46].

Вследствие того, что при большом значении угла Каппа центр зрачка не является наилучшим местом прохождения световых лучей до жёлтого пятна, по мнению Agarwal А., точное измерение данного параметра особенно важно для рефракционных хирургов, особенно при замене хрусталика пациентам с астигматизмом, использовании мультифокальных и мультифокально-торических ИОЛ. В глазах с малым углом Каппа зрительная ось проходит через центральную часть линзы, а с большим ― попадает на ребро одного из колец, вызывая снижение контрастной чувствительности, феномены сияния и бликов [6].

1.4 Ошибки при расчете силы ИОЛ.

В зависимости от модели ИОЛ рефракционная ошибка может колебаться в пределах 3 D. На сегодняшний день существуют следующие критерии оценки точности рефракционных формул: допустимой рефракционной ошибкой результатов интраокулярной коррекции афакии является ошибка в 1 D., превышение фактической послеоперационной рефракции более 2 D от расчётной является неудовлетворительным результатом [14,15,51]. Эти данные связанны с результатами пессимистического сложения погрешностей измерений современных ЭХО-биометра и офтальмометра равных 0.94D [44,45]. Возможные источники ошибок при расчёте силы ИОЛ следующие [67]:

• 
  Высокая зависимость результата имплантации ИОЛ от оперирующего хирурга.
  
• 
  Ошибка в измерении аксиальной длины глаза. При измерении ультразвуковым методом, необходимо знать и учитывать скорость распространения ультразвуковых волн в глазе. Неточность измерения ПЗО глаза может повлиять на результат на 0,5-1,25D [2,17,51].
  
• 
  Ошибка в определении положения ИОЛ. Невозможность дооперационного точного определения положения ИОЛ приводит к вынужденному расчёту по статистическим данным. Положение линзы в глазу зависит от параметров переднего сегмента глаза и может вызвать разницу в рефракционной силе на 0,5-1,0D. Поэтому были предложены формулы расчета эффективного положения линзы на основе анализа глубины факичной передней камеры и толщины хрусталика [43,52].
  
• 
  Ошибка в определении рефракции роговицы.
  
• 
  Линзы от различных производителей с одинаковыми параметрами (дизайн оптической и гаптической частей, материал) нередко имеют значительную разницу в А-константе.
  
• 
  Отсутствие стабильности кривизны роговицы после операций.
  
• 
  Ошибка в выборе формулы для расчета оптической силы ИОЛ.
  
• 
  Наличие предварительных рефракционных процедур [11].