Введение к работе
Актуальность проблемы.
Как открытоугольная глаукома, так и приобретенная миопия являются наиболее частыми причинами слепоты во всём мире (Е.С. Либман, 2000, 2004). Несмотря на значительные достижения в их диагностике и лечении, традиционные представления о патогенезе первичной открытоугольной глаукомы и приобретенной миопии не всегда позволяют, как показывает практика, высокоэффективно бороться с этими распространёнными заболеваниями. Имеющиеся методы лечения направлены в основном только на профилактику или замедление патологического процесса. Связано это, в значительной мере, с недостаточной ясностью и противоречивостью взглядов на существо физиологических и патофизиологических процессов в склере, системах аккомодации и оттока водянистой влаги, а взаимосвязанность их работы практически не принимается во внимание.
Для устранения противоречий необходимы анализ и обобщение наших сегодняшних знаний, основанные на последних достижениях морфологии, физиологии и патофизиологии, смежных разделов биомеханики, теории управления и, конечно, на клинических наблюдениях, полученных с помощью современного диагностического оборудования.
До настоящего времени представления об исполнительных механизмах и теории аккомодации не однозначны. Теория аккомодации Гельмгольца (1855), представляющая собой яркий пример научного прозрения, в последние годы подверглась необоснованной критике (Schachar R.A., 1994,1999). Пока отсутствует общая классификация механизмов аккомодации, что не позволяет комплексно и более эффективно корригировать аномалии рефракции.
Наблюдаемая в конце XX века эпидемия миопии в странах Юго - Восточной Азии (до 85% населения), а также угрожающая тенденция её прогрес-сирования в развитых странах (30-55% населения) показывают, что патогенез приобретенной миопии изучен недостаточно и, в первую очередь, не найдены исполнительные механизмы патологического удлинения передне-задней оси глаза, связанные в том числе и с работой его аккомодационной системы. Вопреки многолетней практике (Добровольский В.И., 1898; Галкин Н.Н., 1955, Радзиховский Б.Л., 1963; Дашевский А.И., 1973; Аветисов Э.С., Розенблюм Ю.З., 1974), оптическая коррекция миопической рефракции сегодня проводится, как правило, с недокоррекциеи, что, однако, не позволяет надёжно снизить её прогрессирование.
Несмотря на столетние исследования внутриглазного давления, среднестатистические возрастные нормы внутриглазного давления (ВГД) для здоровых и нормативы ВГД для глаукомных и миопических глаз остаются недостаточно точны. Путь к решению этой фундаментальной задачи лежит через разработку
способов объективного определения уровня ВГД в молодости у данного пациента по результатам текущего измерения ВГД в данном, часто уже пожилом воз
расте. Биомеханические оценки показывают, что возможно одной из первопричин повышения уровня ВГД может являться постепенный рост ригидности склеры с возрастом, особенно на фоне прогрессирующей миопии, и лавинообразный - при развитии глаукомной патологии. Однако, до настоящего времени в полном объёме не исследована причинно - следственная связь эластических свойств склеры с ВГД, а данные по изменениям этих параметров в зависимости от возраста, биометрических параметров глаза, типа рефракции и стадии от-крытоугольной глаукомы достаточно разноречивы.
Общепринятая теория Т. Leber (1903) о равенстве в глазу в любой момент времени объёмов продукции и оттока ВВ фактически привела к превалированию гипотензивных воздействий при глаукоме, направленных только на увеличения оттока водянистой влаги (ВВ) или снижения её продукции. Однако, функциональная зависимость Р0 = f (Ri, V) истинного (Ро) внутриглазного давления (ВГД) от ригидности склеры (Ri) и объёма глаза (V) (Нестеров А.П. и др., 1974) позволяет нам искать возможности применения второго, практически не используемого пути уменьшения ВГД - с помощью снижения ригидности склеры.
Согласно нашим представлениям, склера способна выполнять несколько важных физиологических функций за счёт упругости собственной ткани и расположенных в её внутренних слоях эластических волокон: обеспечивать микрофлуктуации своего объёма в моменты преобладания продукции или оттока ВВ, непосредственно обеспечивать возможность оттока ВВ из глаза за счёт адекватного микро сокращения в этот момент своего объёма, поддерживать необходимый постоянный уровень ВГД, а также нивелировать скачки офтальмотонуса при систолическом - диастолическом изменении объёма сосудов хороидеи. Все эти физиологические функции склеры безусловно зависят от уровня её ригидности.
По данным J.S. Fridenwald (1937), А.П. Нестерова и др. (1974) ригидность изменяется в здоровых глазах и при глаукоме незначительно - до 30%, хотя исследования J.H. Clark (1932); Е.Н. McBain (1958); В.И. Козлова (1976); В.В. Страхова и В.В. Алексеева (1995); Е.Н. Иомдиной (2000); I.G. Pallikaris et al. (2005); А.Е. Синеока с соавт. (2007) и др. показали, что ригидность склеры может изменяться в здоровых глазах с возрастом в 1,5-2 раза, а при глаукоме в 4-5 раз, причём развитие первичной открытоугольной глаукомы (ПОУГ) в первую очередь связано с патофизиологическим процессом потери эластичности оболочек глаза (Пригожина А.Л., 1966; Затулина Н.И. и др., 2000). Такие широкие диапазоны изменения ригидности склеры говорят о значительной перспективности разработки способов диагностики и снижения ригидности склеры и, соответственно, ВГД для профилактики и лечения глаукомы.
Традиционные представления S. Duke-Elder (1968), A. Bill & I. Phillips (1971), А.П. Нестерова и др. (1974), о работе дренажной системы глаза предполагают, что трабекулярный путь оттока ВВ является основным, а увеосклеральныи - дополнительным. Следует, однако, отметить что трабекулярный
путь оттока (ТПО) появился эволюционно только у высокоразвитых обезьян (макака-резус, шимпанзе, орангутанг) и впоследствии у человека в связи с необходимостью обеспечить более продолжительную работу глаза вблизи, когда увеосклеральныи путь оттока (УСПО) перекрывается. У других представителей животного мира ТПО в явном виде не оформлен.
Результаты более поздней работы A. Bill (1989) показали in vivo, что по УСПО у макаки-резуса оттекает 40-60% ВВ, а исследования О. Stachs et al. (2003) также in vivo выявили, что момент оттягивания кзади склеральной шпоры, необходимый для открытия трабекулярного пути оттока, наступает только при взгляде вблизь. Эти физиологические наблюдения позволяют предположить, что эволюционно УСПО, видимо, является у человека по-настоящему важным для поддержания процессов метаболизма в глазу и, возможно, - равнозначным трабекулярному путём оттока по объёму проходящей через него ВВ. Однако, для развития этих представлений необходимо провести более углублённые исследования особенностей функционирования исполнительных механизмов ТПО и УСПО в норме, при глаукоме и приобретенной миопии.
Взаимосвязанное функционирование систем аккомодации и оттока ВВ при общем исполнительном механизме - цилиарной мышце (ЦМ) - в норме и при рефракционных и глаукомной патологиях достаточно редко рассматривалось в офтальмологии (М.С. Ремизов 1970,1984; Э.С. Аветисов и Ю.З. Розенблюм, 1973; Л.Т. Торопова, 1982,1984) и активизировалось только за последние годы, благодаря трудам В.Ф. Ананина (1992); К.Е. Котляра и др. (1996); В.В. Волкова и др. (1997); В.В. Страхова (1997); И.Н. Кошица и др. (2001,2005); В.В. Страхова и В.В. Алексеева (2001,2009). Между тем, теоретическая проработка физиологической гипотезы о приоритете системы управления аккомодацией над системой управления оттоком ВВ, возможно, позволит выявить патофизиологические особенности прогрессирования первичной открытоугольной глаукомы и приобретенной миопии, объяснить парадоксальные клинические факты, предложить патогенетически более обоснованные способы снижения ВГД.
Базовые физиологические принципы развития биологических систем: энергосбережение, обеспечение максимально возможной скорости работы, резервные исполнительные механизмы и рациональное анатомическое строение для обеспечения высокой надёжности работы практически не используются в офтальмологии, в том числе и для решения задачи взаимодействия аккомодационной и дренажной систем на фоне функциональных изменений в фиброзной оболочке глаза человека в норме и при патологии.
Проведенный на основе этих базовых принципов анализ взаимосвязанных патофизиологических процессов, лежащих в основе патогенеза открытоуголь-
6 ной глаукомы и приобретённой миопии, позволит теоретически
предложить и практически разработать более обоснованные методики диагностики и лечения этих глазных патологий. Актуальность вышеуказанных фундаментальных вопросов определила цель и задачи данного исследования.
Цель исследования
Исследовать функциональные особенности взаимодействия склеры, аккомодационной и дренажной систем глаза при глаукомной и миопической патологии и разработать на этой основе адекватные методики их диагностики, профилактики и лечения.
Задачи исследования
-
Провести исследование функциональных особенностей взаимосвязанной работы аккомодационной и дренажной систем глаза при прогрессировании приобретенной миопии и разработать рекомендации по её профилактике и лечению.
-
Исследовать зависимость развития глаукомной патологии от уровня ригидности склеры, её функциональной способности к микро флуктуациям объёма, аккомодационного тонуса цилиарной мышцы.
-
Исследовать при глаукомной патологии ригидность склеры и её функциональную способность к микро флуктуациям объёма в зависимости от возраста и рефракции.
-
Разработать и клинически апробировать способы ранней диагностики от-крытоугольной глаукомы: измерение ригидности склеры и её функциональной способности к микро флуктуациям объёма, определение уровня офталь-мотонуса в молодости по его измерениям в данном возрасте, определение степени устойчивости к прогибу решётчатой пластинки склеры при аккомодационной нагрузке вдаль.
-
Разработать теоретически и подтвердить клиническими данными эффективность гипотензивных операций нового поколения для лечения открыто-угольной глаукомы, направленных на снижение ригидности склеры.
-
Развить теорию аккомодации Гельмгольца, разработать общую классификацию механизмов аккомодации и определить их исполнительные звенья.
Научная новизна результатов исследования
1. Аналитические исследования.
-
Впервые установлено, что регуляция аккомодации является определяющим механизмом функционирования путей оттока водянистой влаги.
-
Анализ клинических данных выявил необходимость рациональной разгрузки цилиарной мышцы для активации увеосклерального пути оттока, который доминирует при работе глаза на средних и дальних дистанциях и постепенно становится основным при прогрессировании глаукомного процесса.
1.3. Обнаружено, что механизм перекрытия увеосклерального пути
оттока при сокращении цилиарнои мышцы может являться исполнительным зве
ном формирования длины глаза у человека при миопической патологии, направ
ленным на снижение энергозатрат глаза.
-
Теоретически установлено, что патофизиологический процесс про-грессирования приобретенной миопии по нагрузочному типу реализуется при перекрытии увеосклерального оттока, а по разгрузочному типу - из-за неблагоприятного увеличения размера стекловидной камеры по экватору при взгляде вдаль.
-
Выявлено, что весомой патофизиологической причиной роста ВГД в пресбиопическом периоде является существенное увеличение аккомодационного тонуса цилиарнои мышцы из-за отклонений в оптической системе глаза, что приводит к гиперсекреции ВВ и перекрытию увеосклерального пути оттока.
-
Предложено развитие теории аккомодации Гельмгольца, разработана комплексная классификация механизмов аккомодации с детализацией всех исполнительных звеньев, что позволяет более полно оценивать аккомодационные возможности глаза.
2. Клинические исследования.
-
Выявлена значимость влияния аккомодационного стимула на возникновение вторичной факотопической глаукомы.
-
Установлена высокая чувствительность фиброзной оболочки глаза при миопии и глаукоме к повышению ригидности её поверхностного слоя под воздействием мини колпачка-присоски, приводящая к значительному скачку внутриглазного давления.
-
Разработаны способы определения на пневмоанализаторе ORA ригидности склеры и её функциональной способности к микро флуктуациям объёма (ФСМО) в миопических и глаукомных глазах и предложены адекватные критерии их оценки: время аппланации - ТА и время отклика - То.
-
Установлены на пневмоанализаторе ORA прямо пропорциональные зависимости величины текущего ВГД при патологии от текущей ригидности склеры, а её ФСМО - от уровня офтальмотонуса.
-
Выявлено равенство значений ригидности в молодых глазах у эм-метропов, гиперметропов и миопов слабой и средней степени, а также постоянство этих значений и уровня ФСМО до 45 лет, что позволяет применять эти величины как ориентиры нормы при лечении глаукомной патологии.
-
Установлено, что увеличение ригидности склеры и снижение уровня ФСМО в глаукомных глазах происходят параллельно с прогрессированием глаукомного процесса и независимо от возраста и рефракции.
-
Разработан и апробирован в клинике новый способ оценки на томографе HRT-II аккомодационной добавки к экскавации решётчатой пластин-
ки склеры при взгляде вдаль, и при этом выявлено существенное увеличение экскавации РПС в миопических глазах с глаукомой.
2.8. Патогенетически обосновано и клинически апробировано новое ан-тиглаукомное воздействие, снижающее ригидность склеры: лазерная непроникающая гипотензивная склеротомия (ЛНГС).
Практическая значимость работы
1. Разработаны новые способы ранней диагностики первичной открыто-
угольной глаукомы:
- способ определения ригидности склеры на приборе ORA позволяет выра-
ботать нормы ригидности для здоровых глаз и на их основе объективно определять момент начала глаукомной патологии;
способ определения ригидности склеры на приборе ORA позволяет определить по разработанной методике индивидуальное ВГД в молодости и уточнить принадлежность данного глаза к зоне низкой, средней или высокой нормы ВГД, а также требуемый уровень лечебного вмешательства при развитии глаукомной патологии;
способ определения на приборе ОРчА функциональной способности склеры
к микро флуктуациям объёма позволяет выработать нормы функциональной способности к микро флуктуациям объёма для здоровых глаз, превышение которых является фактором риска развития глаукомного процесса;
способ фиксации с помощью ФСМО момента достижения уровня индивидуального целевого давления в процессе лечения глаукомы позволяет оценить эффективность применяемых вмешательств;
способ двукратной тонометрии (по Маклакову) позволяет определить в условиях поликлинической сети индивидуальное ВГД в молодости по его значению в данном возрасте и уточнить требуемый уровень лечебного вмешательства при глаукоме;
способ определения объёма экскавации решётчатой пластинки склеры в условиях кратковременного расслабления цилиарной мышцы на томографе HRT-II, позволяет оценить устойчивость РПС к прогибу при глаукоме и её сочетании с миопией.
-
Обоснована функциональная целесообразность профилактики и лечения прогрессирующей осевой миопии и открытоугольной глаукомы за счёт активации увеосклерального пути оттока рациональной оптической коррекцией глаза, исключающей работу цилиарной мышцы в режиме максимального или минимального тонуса.
-
Установлено, что широко распространённые практические способы профилактики прогрессирования приобретенной миопии с помощью медикаментозного, оптического или физиотерапевтического воздействия, направленные на восстановление аккомодационной работоспособности ци-
лиарной мышцы, в конечном счёте в разной степени стимулируют пути оттока ВВ и поэтому являются патогенетически обоснованными.
4. Регулярное профилактическое обследование на глаукому следует обос
нованно начинать с 45 лет, а при необходимости индивидуально раньше -
с момента развития пресбиопии.
5. Патогенетически обосновано и клинически апробировано новое антиглаукомное
щадящее индивидуальное воздействие: лазерная непроникающая гипотензивная
склеротомия (ЛНГС), восстанавливающая функциональные свойства склеры.
Личный вклад в проведенное исследование.
Постановка и решение задач исследования, разработка гипотез а также анализ и обобщение полученных результатов выполнены автором самостоятельно. Клиническое определение различных физиологических и биомеханических показателей выполнялось автором как самостоятельно, так и совместно с соавторами, что указано ниже в табл. 1. Исследование изменения ВГД в здоровых молодых глазах при повышении уровня ригидности поверхностного слоя склеры с помощью колпачка-присоски выполнялось при технической поддержке аспиранта кафедры офтальмологии СПб. ГМУ им. И.П. Павлова Потёмкина В.В. Изложение всех разделов диссертации, статистическая обработка полученных клинических данных выполнена автором самостоятельно.
Основные положения, выносимые на защиту
-
Регуляция аккомодации является определяющим механизмом функционирования путей оттока водянистой влаги.
-
Развитие первичной открытоугольной глаукомы связано с одновременным проявлением двух патофизиологических процессов: увеличением ригидности склеры и повышением аккомодационного тонуса цилиарной мышцы, приводящим к нарушению увеосклерального пути оттока водянистой влаги.
-
Патофизиологический процесс прогрессирования приобретенной миопии по нагрузочному типу реализуется при перекрытии увеосклерального оттока, а по разгрузочному типу - из-за неблагоприятного увеличения размера стекловидной камеры по её экватору при взгляде вдаль.
-
Патологическое повышение ригидности склеры и снижение её функциональной способности к микро флуктуациям объёма в первую очередь определяют начало глаукомного процесса и его прогрессирование.
-
Разработанные практические способы определения: уровня ригидности склеры, её функциональной способности к микро флуктуациям объёма, величины внутриглазного давления в молодости, устойчивости решётчатой пластинки склеры к прогибу при взгляде вдаль расширяют возможности ранней диагностики глаукомного процесса и позволяют объективно оценивать эффективность проводимого лечения.
-
Патогенетически более обоснованным гипотензивным воздействием по сравнению с традиционными способами уменьшения объёма глаза, является снижение ригидности склеры.
-
Разработанная общая классификация механизмов аккомодации позволяет более полно оценить аккомодационные возможности глаза в норме и после хирургических вмешательств и комплексно использовать пути эффективной коррекции аномалий рефракции.
Апробация работы
Основные результаты работы доложены и обсуждены в 2002-2009 гг. в следующих лекциях и докладах по физиологии глаза в норме и при патологии:
в 4 докладах на 13-й международной конференции Европейского общества биомехаников, 2002, Вроцлав, Польша; доклад по развитию теории аккомодации Гельмгольца отмечен дипломом первой степени;
в 9 докладах на конференциях EVER 2003-2005 (Европейское общество исследователей зрения и глаза), Аликанте, Испания; Виламура, Португалия;
в 14 докладах на научных конференциях «Биомеханика глаза» в МНИИ ГБ им. Гельмгольца;
в 7 докладах в Институте Физиологии РАН на ежегодном рабочем совещании «Биомеханика» Институтов Физиологии РАН и Механики МГУ, СПб.;
в 4 лекциях на циклах усовершенствования врачей по разделам «Глаукома» и «Миопия» в МНТК МГ, Москва;
в 3 лекциях и 6 докладах по разделам «Глаукома» и «Миопия» в МОНИКИ, Москва;
в 2 лекциях для сотрудников МНИИ ГБ им. Гельмгольца;
в 3 лекциях усовершенствования врачей в СПб. филиале МНТК МГ;
на трёхдневном спецкурсе в качестве приглашённого лектора для врачей Калужского филиала МНТК МГ, 26-28.12.05;
на научно-практ. конф. офтальмологов Северо-Запада РФ «Современные подходы к диагностике и лечению миопии у детей», СПб, 08.12.06;
на специализированной лекции по классификации механизмов аккомодации в Институте проблем передачи информации РАН, Москва, 23.03.07;
в лекции на каф. Офтальмологии РУДН, Москва, 20.03.07;
в 2 докладах на Всеросс. конф. «Ерошевские чтения 2007», Самара, 2007;
в докладе о патогенезе миопии на межд. конф. «Рефракционные и глазодвигательные нарушения», МНИИ ГБ им. Гельмгольца, Москва, 2007;
в лекции на каф. Офтальмологии СПб. ГМА им. И.И. Мечникова 16.03.07;
в докладе по классификации механизмов аккомодации на международной конференции «ECVP 2007» (Visual Perseption), СПб., 2007;
в докладе на научно-практ. конф. офтальмологов Северо-Запада РФ «Миопия: теория и практика», СПб., 12.09.08;
в докладе на научно-практ. конф. «Глаукома: реальность и перспективы» в ГУ МНИИ Глазных болезней РАМН, 26.09.08.
Внедрение в практику
11 Результаты работы внедрены в клиническую практику кафедры
Офтальмологии СПб. МАПО, в практику офтальмологической клиники МОНИКИ и СПб. филиала МНТК МП Материалы диссертации включены в учебную программу циклов тематического усовершенствования для врачей офтальмологов на кафедре Офтальмологии СПб. МАПО: «Физиология глаза. Физиологические и биомеханические особенности функционирования внутриглазных систем в норме и после хирургических и рефракционных вмешательств. Физиологические принципы гипотензивной фармакотерапии в пресбиопическом периоде.
Современные представления о биомеханизмах и теории аккомодации Гельм-гольца, понятиях покой аккомодации и активная аккомодация вдаль. Онтогенез подбора необходимой длины глаза и метаболическая теория миопии. Теоретические основы использования очковой, бифокальной, прогрессивной, астигматической и ОК-линзовой коррекции миопии».
Публикации
По теме диссертации опубликовано 119 работ, в том числе в центральной печати опубликовано 20 работ, из них а изданиях, рекомендованных ВАК - 16 работ, в зарубежной печати опубликовано 6 работ, в тезисах зарубежных конференций -25 работ, в монографиях - 2 работы, в учебных пособиях и методических рекомендациях - 6 работ. Получен патент РФ.
Структура и объем диссертации Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, четырёх глав собственных исследований, включающих описание материалов и методов, результатов исследования и их обсуждение, заключения, выводов, списка литературы. Список литературы включает 306 публикаций, в том числе 167 отечественных и 139 иностранных источников. Диссертация изложена на 292 страницах и включает 45 таблиц и 57 рисунков.
