CC BY
27
УДК 617.741-004.1-089.8:615.472 © Коллектив авторов, 2016
Б.М. Азнабаев1, Т.И. Дибаев1,3, Т.Р. Мухамадеев1,3, Г.Р. Шакирова2
УЛЬТРАСТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ РОГОВИЦЫ ПОСЛЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ФАКОЭМУЛЬСИФИКАЦИИ НА ОСНОВЕ ТРЕХМЕРНЫХ КОЛЕБАНИЙ
'ГБОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Уфа 2ФГБОУ ВО «Московская академия ветеринарной медицины
и биотехнологии им. К.И. Скрябина», г. Москва 3Центр лазерного восстановления зрения «Оптимед», г. Уфа
В статье представлены результаты электронно-микроскопических исследований роговицы кроликов после факоэмуль-сификации с применением ультразвукового инструмента на основе трехмерных колебаний. Непосредственно после проведения операции обнаруживались незначительные изменения ультраструктуры роговицы: узкие разрывы и «микротрещины» между клетками и внеклеточным матриксом, признаки расслоения отдельных роговичных пластинок. Задний эпителий (эндотелий) в некоторых участках подвергался десквамации и слущиванию, определялись признаки нарушения межклеточных связей, связей клеток с задней пограничной мембраной, а также признаки гидропической дистрофии эндотелиоци-тов. Через 14 дней после операции электронно-микроскопическая картина роговицы во всех слоях была без выраженных патологических изменений. Лишь местами, непосредственно под десцеметовой мембраной определялись слабо выраженные отечные явления в фибриллах роговичных пластинок. Полученные результаты свидетельствуют о высоком профиле безопасности ультразвуковой факоэмульсификации на основе трехмерных колебаний.
Ключевые слова: факоэмульсификация, ультразвуковой инструмент, трехмерные колебания, ультраструктура роговицы.
B.M. Aznabaev, T.I. Dibaev, T.R. Mukhamadeev, G.R. Shakirova ULTRASTRUCTURAL CORNEAL CHANGES AFTER PHACOEMULSIFICATION BASED ON THREE-DIMENSIONAL ULTRASOUND OSCILLATIONS
This article describes the results of electronic microscopy evaluation of rabbit corneas after ultrasonic phacoemulsification based on three-dimensional oscillations. Immediately after experimental surgery it was shown that there were following changes of corneal ultrastructure: narrow disruptions and microclefts between cells and extracellular matrix, signs of stratification of several corneal lamellas. Posterior limiting membrane was homogeneous, structureless. Posterior corneal epithelium was desquamated in some areas and with signs of hydropic dystrophy. In 14 days after surgery electronic microscopy showed absence of significant changes in corneal microstructure. There were single slight edematous changes in fibrils of corneal laminas. Our results have shown a high safety profile of ultrasonic phacoemulsification based on three-dimensional oscillations.
Key words: phacoemulsification, ultrasonic handpiece, three-dimensional oscillations, corneal ultrastructure.
В последние годы трендом в ультразвуковой хирургии катаракты является повышение эффективности использования энергии ультразвука с целью получения высокой режущей способности в сочетании с минимальным отрицательным воздействием на чувствительные интраокулярные структуры, в первую очередь на эндотелий роговицы [2,6,7]. В этом направлении наиболее перспективным является применение непродольных ультразвуковых колебаний для проведения энергетического этапа факоэмульсифика-ции [11]. Зарубежными корпорациями созданы и внедрены две системы для непродольной факоэмульсификации (Alcon OZil и AMO Ellips FX), основанные на двухмерных колебаниях [12,13]. Многочисленные экспериментальные и клинические исследования, проведенные как зарубежными, так и отечественными учеными подтверждают эффективность и безопасность данных систем [8,9,10,14]. Компанией «Оптимед» создан ультразвуковой инструмент факоэмульсификатора, основанный на непродольных трехмерных колебаниях, отличающийся от существующих систем
наличием дополнительного вектора ультразвуковых колебаний. Проведенные ранее экспериментальные исследования [1,3,4,5] показали, что по эффективности разработанный ультразвуковой инструмент не уступает зарубежным аналогам, а по ряду параметров превосходит их. Актуальным является изучение влияния ультразвуковой факоэмульсифика-ции на основе трехмерных колебаний на ультраструктуру роговицы.
Цель исследования - изучить ультраструктурную организацию роговицы после экспериментальной ультразвуковой факоэмуль-сификации на основе трехмерных колебаний.
Материал и методы
Эксперименты выполняли на 6 кроликах породы шиншилла. Всем животным провели экспериментальную факоэмульсифика-цию с использованием ультразвукового инструмента с трехмерными колебаниями. Трех животных выводили из эксперимента непосредственно после окончания операции, трех оставшихся - через 14 дней.
Экспериментальную операцию выполняли на правом глазу животного. На мериди-
ане 11 часов выполняли тоннельный разрез шириной 2,2 мм. На меридиане 14 часов выполняли парацентез шириной 1,1 мм. В переднюю камеру вводили ультразвуковой инструмент и шпатель. Располагали ультразвуковой инструмент по центру зрачка, следили, чтобы ультразвуковая игла не касалась эндотелия роговицы, радужки или капсулы хрусталика.
Использовали факоэмульсификатор «Оп-тимед» с ультразвуковым инструментом с трехмерными колебаниями, выставляли следующие настройки: мощность ультразвука - 50%, режим ультразвука - гиперпульс, частота импульсов - 50 Гц, коэффициент заполнения -50%, предел вакуума - 350 мм рт. ст., производительность аспирации - 30 мл/мин, высота ирригационной емкости - 60 см над уровнем глаза.
Для электронно-микроскопического изучения кусочки роговицы фиксировали в растворе 2% глютарового альдегида на фосфатном буфере Миллонига (рН 7,2-7,4) в течение 2 часов, отмывали в трех порциях того же буфера. Постфиксировали в 1% растворе четырехокиси осмия (приготовленном на фосфатном буфере Миллонига, рН 7,2-7,4) в течение 1 часа. Обезвоживали в спиртах восходящей концентрации и абсолютном ацетоне. Заливку проводили в эпон-812 по общепринятой методике. Ультратонкие срезы получали на ультрамикротоме ('ЪКВ-Ш", Швеция), контрастировали 2% водным раствором уранилацетата и раствором цитрата свинца по Рейнольдсу (1963). Срезы изучали в электронном микроскопе ^ЕМ-СХ II» (Япония) при увеличении от х2500 до х 15000.
Результаты и обсуждение
Строение переднего эпителиального слоя роговицы кроликов, выведенных из эксперимента непосредственно после операции, не изменялось, четко дифференцировались слои плоского неороговевающего эпителия: базальный, шиповатый (промежуточный) и поверхностный. Под базальным слоем в виде бесклеточной гомогенной оптически темной полоски выявлялась передняя пограничная пластинка (боуменова мембрана), состоящая из беспорядочно расположенных тонких кол-лагеновых фибрилл и без четкой границы, переходящая сразу в строму роговицы, наружные слои которой были интактными.
В направлении к задней пограничной мембране роговицы, начиная со средних глубоких слоев стромы, определялись признаки умеренно выраженных патоморфологических изменений роговичных пластинок. В таких участках обнаруживались относительно узкие разрывы между клетками и внеклеточным мат-
риксом (рис. 1). Разрывы или «микротрещины» были заполнены оптически светлым однородным веществом. Цитоплазма фибробластов была слабо набухшей с расширенными каналами гранулярного эндоплазматического рети-кулума. Местами, где разрывы были более широкими, выявлялись признаки расслоения отдельных роговичных пластинок (рис. 2).
Во внутренних слоях собственной пластинки роговицы непосредственно ближе к задней пограничной пластинке (десцеметовой мембране) выявлялись признаки более выраженного отека между роговичными пластинами (рис. 3). Разрывы между кератоцитами и пучками коллагеновых волокон местами были более значительными. В таких зонах фиб-робластические клетки выглядели раздутыми и широкими (рис. 4).
Рис. 1. Ультраструктура роговицы кролика в глубоких слоях стромальной пластинки после 10-секундной экспозиции ультразвука с трехмерными колебаниями. Стрелкой (Т) показан разрыв между кератоцитом и внеклеточным матриксом. Электронная микрофотография. Увел. х5000
Рис. 2. Ультраструктура роговицы кролика в глубоких слоях стромальной пластинки после 10-секундной экспозиции ультразвука с трехмерными колебаниями. Стрелкой (Т) показан разрыв между кератоцитом и внеклеточным матриксом. Р -слабое расслоение роговичных пластинок. Электронная микрофотография. Увел. х2500
Каналы гранулярного эндоплазматиче-ского ретикулума расширялись, цитоплазма у отдельных клеток была оптически светлой, вакуолизированной (рис. 4). В некоторых участках стромы близко к задней пограничной пластинке определялись отечные зоны с «разлохмаченными» фибриллами (рис. 5).
Плоский однослойный эпителий, в норме обычно представленный полигональными эндотелиальными клетками и одним слоем плотно покрывающим десцеметову мембрану,
в некоторых участках подвергался десквама-ции или слущиванию с нее (рис. 6). Определялись признаки нарушения межклеточных связей между эндотелиальными клетками и связи клеток с задней пограничной пластинкой (рис. 7). Выявлялись признаки гидропиче-ской дистрофии эндотелиоцитов заднего эпителия в виде светлых вакуолей в цитоплазме или просветленных участков (рис. 8).
неороговевающий эпителий имел обычную ультраструктуру, характерную для нормы.
Рис. 6. Ультраструктура заднего эпителия роговицы кролика после 10-секундной экспозиции ультразвука с трехмерными колебаниями. Стрелкой (Т) указана зона десквамации эндоте-лиоцита (Э) с десцеметовой мембраны (ДМ). Электронная микрофотография. Увел. х8000
Рис. 3. Ультраструктура роговицы кролика в глубоких слоях стромальной пластинки после 10-секундной экспозиции ультразвука с трехмерными колебаниями. Стрелкой (Т) показана зона отека между расслоившимися роговичными пластинками. Электронная микрофотография. Увел. х6000
Рис. 7. Ультраструктура заднего эпителия роговицы кролика после 10 секундной экспозиции ультразвука с трехмерными колебаниями. Стрелкой (Т) указана зона нарушения контакта между эндотелиальными клетками (Э). Электронная микрофотография. Увел. х8000
Рис. 4. Ультраструктура роговицы кролика в глубоких слоях стромальной пластинки после 10-секундной экспозиции ультразвука с трехмерными колебаниями. Просветление и вакуолизация (Т) цитоплазмы кератоцита. Электронная микрофотография. Увел. х8000
ШШ
Рис. 5. Ультраструктура роговицы кролика в глубоких слоях стромальной пластинки после 10-секундной экспозиции ультразвука с трехмерными колебаниями. Стрелкой (Т) указана зона отека с «разлохмаченными» фибриллами роговичной пластинки. Электронная микрофотография. Увел. х6000
Через 14 дней после экспериментальной факоэмульсификации с 10-секундной экспозицией ультразвука электронно-микроскопическая картина роговицы кроликов в большей своей части была без выраженных патологических изменений. Передний многослойный
Рис. 8. Ультраструктура заднего эпителия роговицы кролика после 10 секундной экспозиции ультразвука с трехмерными колебаниями. Стрелками (Т) указаны вакуоли и участки просветления в цитоплазме эндотелиальной клетки. Электронная микрофотография. Увел. х8000
Между коллагеновыми пучками стромы роговицы хорошо были видны удлиненные веретеновидные темные фибробластические клетки стромы - кератоциты. В цитоплазме кератоцитов определялись короткие каналы гранулярного эндоплазматического ретику-лума. Клетки с вакуолизированной цитоплазмой обнаруживались редко.
Ближе к задней пограничной мембране роговицы в стромальной пластинке местами редко встречались узкие микротрещины между фибробластическими клетками и пучками коллагеновых фибрилл (рис. 9).
Рис. 9. Ультраструктура стромы роговицы кролика через 14 дней после 10-секундной экспозиции ультразвука с трехмерными колебаниями. Стрелкой (Т) показан разрыв между кера-тоцитом и внеклеточным матриксом. Электронная микрофотография. Увел. х6000
через 14 дней после воздействия ультразвуком на основе трехмерных колебаний патоморфо-логические изменения, обнаруженные в роговицах животных, выведенных из эксперимента непосредственно после вмешательства, в большинстве своем исчезают. Остаются лишь слабо выраженные единичные признаки отечности фибрилл в роговичных пластинках непосредственно под десцеметовой мембраной.
Рис. 11. Ультраструктура заднего эпителия роговицы кролика через 14 дней после 10-секундной экспозиции ультразвука с трехмерными колебаниями. Э - эндотелиоцит; ДМ - десцеме-това мембрана. Электронная микрофотография. Увел. х8000
Рис. 10. Ультраструктура стромы роговицы кролика под задней пограничной пластинкой через 14 дней после 10-секундной экспозиции ультразвука с трехмерными колебаниями. Стрелкой (Т) указана зона слабого отека коллагеновых фибрилл ро-говичной пластинки. ДМ - десцеметова мембрана. Электронная микрофотография. Увел. х8000
Очень широких расщелин между рого-вичными пластинами, такими как в предыдущей группе, не обнаруживалось. Сильно выраженных признаков отека в роговичных пластинках не выявлялось. Местами под десцеме-товой мембраной определялись лишь остаточные слабо выраженные явления отека (рис. 10).
Эндотелиальные клетки заднего эпителия роговицы плоским ровным слоем в один ряд лежали на однородной толстой задней пограничной мембране (десцеметовой мембране) и имели типичную для них ультраструктуру (рис. 11). Между собой эндотелиоциты сцеплялись при помощи различных клеточных контактов. В цитоплазме клеток просматривались различные органеллы - митохондрии, каналы гладкого и гранулярного эндоплазматического ретикулума, пластинчатый комплекс Гольджи, единичные рибосомы и полирибосомы, а также множество пиноцитозных пузырьков и мелких вакуолей (рис. 12).
На апикальной стороне эндотелиоцитов обнаруживались многочисленные микроворсинки, увеличивающие поверхность клеток (рис. 13). Между клетками с нормальной структурой встречались единичные эндоте-лиоциты с признаками дистрофических изменений в виде вакуолизации цитоплазмы.
Анализ результатов электронно-микроскопических исследований показал, что
Рис. 12. Ультраструктура заднего эпителия роговицы кролика через 14 дней после 10-секундной экспозиции ультразвука с трехмерными колебаниями. Я - ядро эндотелиоцита; Ц - цитоплазма эндотелиоцита; ДМ - десцеметова мембрана. Электронная микрофотография. Увел. х8000
Рис. 13. Ультраструктура заднего эпителия роговицы кролика через 14 дней после 10-секундной экспозиции ультразвука с трехмерными колебаниями. Я - ядро эндотелиоцита; Ц - цитоплазма эндотелиоцита; В - вакуоли. Электронная микрофотография. Увел. х8000
Вывод. Разработанный ультразвуковой инструмент для факоэмульсификации на основе трехмерных колебаний обеспечивает высокий профиль безопасности для ткани роговицы, вызывая лишь незначительные изменения ее электронно-микроскопической картины. Выявленные изменения носят характер обратимых, регрессируя в срок до 14 дней послеоперационного периода.
Сведения об авторах статьи: Азнабаев Булат Маратович - д.м.н., профессор, зав. кафедрой офтальмологии с курсом ИДПО ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел./факс: (347) 275-97-65.
Дибаев Тагир Ильдарович - младший научный сотрудник ЦЛВЗ «Оптимед». Адрес: г. Уфа, ул. 50 лет СССР, 8. Тел.: 8(347) 277-60-60.
Мухамадеев Тимур Рафаэльевич - к.м.н., доцент кафедры офтальмологии с курсом ИДПО ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел./факс: (347) 275-97-65. E-mail: photobgmu@gmail.com. Шакирова Галия Рафгатовна - д.б.н., профессор кафедры анатомии и гистологии им. А.Ф. Климова ФГБОУ ВО «Московская академия ветеринарной медицины и биотехнологии им. К.И. Скрябина». Адрес: 109472, г. Москва, ул. Академика Скрябина, 23.
ЛИТЕРАТУРА
1. Азнабаев, Б.М. Разработка отечественного ультразвукового инструмента факоэмульсификатора с непродольными колебаниями / Б.М. Азнабаев, В.Н. Рамазанов, Т.И. Дибаев, Т.Р. Мухамадеев // Медицинский вестник Башкортостана. - 2014. - Т.9, №2. - С. 92-94.
2. Азнабаев, Б.М. Ультразвуковая хирургия катаракты - факоэмульсификация / Б.М. Азнабаев. - М.: Август Борг, 2005. - 136 с.
3. Дибаев, Т.И. Оценка режущей способности отечественного ультразвукового инструмента факоэмульсификатора, основанного на непродольных колебаниях / Т.И. Дибаев, В.Н. Рамазанов, А.Ф. Рахимов, Т.Р. Мухамадеев, Б.М. Азнабаев // Современные технологии в офтальмологии. - 2015. - Т. 7, №3. - С. 61-63.
4. Дибаев, Т.И. Температурные характеристики отечественного ультразвукового инструмента факоэмульсификатора с трехмерными колебаниями / Т.И. Дибаев, Б.М. Азнабаев, Т.Р. Мухамадеев // Российский общенациональный офтальмологический форум, 8-й: сб. науч. тр.: в 2 т. / под ред. В.В. Нероева. - М.: «Апрель», 2015. - Т. 1. - С. 37-42.
5. Дибаев, Т.И. Ультразвуковой инструмент факоэмульсификатора с трехмерными колебаниями / Т.И. Дибаев // Материалы IV цен-тральноазиатской конференции по офтальмологии: сб. трудов научно-практич. конф. - Бишкек: ОсОО "Блиц", 2015. - С. 40-44.
6. Иошин, И.Э. Факоэмульсификация / И.Э. Иошин - М.: Апрель, 2012. - 104 с.
7. Малюгин, Б.Э. Медико-технологическая система хирургической реабилитации пациентов с катарактой на основе ультразвуковой факоэмульсификации с имплантацией интраокулярной линзы: дис. ... д-ра мед. наук. - М., 2002. - 298 с.
8. Юсеф, С.Н. Сравнительное исследование состояния заднего эпителия роговицы при применении различных технологий факоэмульсификации при катаракте / С.Н. Юсеф // Вестник офтальмологии. - 2012. - N° 6. - С. 34-37.
9. Assil, K. Randomized comparison of a Transversal Ultrasound vs. a Torsional Handpiece in Phacoemulsification: A Contralaterally-Controlled Trial / K. Assil, W. Christian, L. Harris // Investigative Ophthalmology & Visual Science. - 2012. - Vol. 53. - P. 6635.
10. Comparison of Two Different Ultrasound Methods of Phacoemulsification / Helvacioglu F. [et al] // Am. J. Ophthalmol. - 2014. -Vol. 158. - P. 221-226
11. Fishkind, W.J. Standart Coaxial Towards the Minimal Incision Possible in Cataract surgery // Minimizing incisions maximizing outcomes / Eds.: Alio J.L., Fine I.H., 2010. - P. 37.
12. Pat. US20080294087. Systems and Methods for transverse phacoemulsification / Steen M.E., Raney R., Muri J.I., Bromfield G. - заявл. 24.05.2007, опубл. 27.11.2008. - 16 p.
13. Pat. US8814894. Ultrsound handpiece / Boukhny M., Chon J., Salehi A. - заявл. 2009.09.11, опубл. 2014.08. - 7 p.
14. Torsional Mode versus conventional ultrasound mode phacoemulsification: Randomized comparative clinical study / Y. Liu [et al.] // J. Cataract Refract. Surg. - 2007. - Vol. 33. - N. 2. - P. 287-292.
