CC BY
75
УДК 617.741-089.87
температурные и структурные изменения операционной раны после факоэмульсификации, выполненной бимануальным и коаксиальным методами
И.Г. Сметанкин, к. м. н., доцент, кафедра глазных болезней,
ГОУ ВПО «Нижегородская государственная медицинская академия Минздравсоцразвития»
Сметанкин Игорь Глебович - раб. тел.: (831) 465- 01-12; e-mail: leonova@ppp.pfo.ru
Целью работы явилось определение температуры роговичного разреза методом дистанционной ИК-радиотермометрии во время проведения экстракапсулярной факоэмульсификации и оценка состояния роговичной раны методом ОКТ после неё. В результате чего определили, что при мощности ультразвука до 40% температурные изменения при использовании коаксиальной и бимануальной методик сопоставимы, при мощности 50-60% температура меньше в группе коаксиальной факоэмульсификации, при этом режим «вспышка» вызывает минимальный нагрев раны. При ОКТ-обследовании изменения были в большей степени выражены при мощности УЗ 50-60%.
Ключевые слова: офтальмохирургия, катаракта, диагностика, термометрия, оптическая когерентная томография.
The aim of this work was to determine the temperature of corneal cut by the method of remote IR radiothermotherapy during extracapsulated phacoemulsification and to estimate the state of corneal wound by the OCT method after it. As the result it was determined that if the capacity of supersound is up to 40% the temperature changes using coaxial and bimanual methods are comparable, if the capacity is 50-60% the temperature is lower in the group of coaxial phacoemulsification, at that «flash» mode causes minimal wound heat. Under the OCT study changes were seen at higher degree when the capacity of supersound was 50-60%.
Key words: ophtalmosurgery, cataract, diagnostics, thermometry, optical coherence tomography.
Одним из наиболее важных эффектов биологического действия ультразвука является выделение тепла в результате поглощения тканями акустической энергии. Обычно именно поглощение ультразвука (УЗ) тканями является непосредственной причиной термического повреждения [1, 2].
Несмотря на то, что собрано достаточно научной информации о безопасности и эффективности операции экстракапсулярной факоэмульсификации (ЭФ) катаракты [3], одним из наиболее распространённых осложнений данного типа операций является термическое повреждение ткани роговицы. Это в ряде случаев характеризуется помутнением и отёком, что приводит к снижению послеоперационной остроты зрения, неполной герметизации операционной раны [4].
Расчетные значения температуры роговицы, полученные
при использовании коэффициентов поглощения ультразвука тканью роговицы и измеренные традиционным термопарным методом, различаются [1]. В последние десятилетия в медицине развиваются новые методы термодиагностики патологических процессов. Инфракрасная (ИК) радиотермометрия используется, как правило, в исследовательских целях и пока не нашла широкого применения в практической медицине [5].
Метод оптической когерентной томографии (ОКТ) дал начало применению в медицине нового класса высокоразрешающих клинических диагностических процедур, основанных на интерференционном приёме и измерении рассеянного назад зондирующего низкокогерентного
инфракрасного света в зависимости от времени его распространения в среде [6, 7]. Высокая пространственная разрешающая способность ОКТ явилась основанием для использования метода в целях уточнения диагноза, контроля качества лечения и наблюдения за результатами лечения [8]. В офтальмологии, помимо исследований внутренних оболочек глазного яблока, метод был применён для контроля процессов абляции роговицы во время лазерной коррекции зрения [9].
Цель данного исследования - определение температуры роговичного разреза методом дистанционной ИК-радиотермометрии во время проведения экстракапсу-лярной факоэмульсификации и оценка состояния роговичной раны методом ОКТ после неё.
Материалы и методы. Прибор (ИК-радиопирометр), используемый при исследованиях, создан на кафедре радиотехники Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского. Действие прибора основывается на использовании пироэлектрического приема ИК-излучения. Диапазон измеряемых температур прибора составляет +10-50°С, спектральный диапазон 2-25т^, относительная погрешность измерения ±0,01% [5].
Исследования по измерению локальной поверхности температуры глазного яблока в зоне операционной раны проводили во время всех этапов УЗ дробления ядра, фиксировали максимальные значения температуры в ходе каждой операции.
Обследование проводили бесконтактным методом. Прибор устанавливали таким образом, чтобы принимающий датчик находился перпендикулярно поверхности роговицы в зоне операционного разреза. Наличие специального лазерного прицела позволяло контролировать площадь измеряемой поверхности главного яблока и поддерживать постоянное расстояние до измеряемого объекта. Диаметр светового пятна при этом составлял 5 мм, а расстояние от измеряемого объекта до прицела - около 10 мм. После фиксации каждого измерения полученные данные заносили в память прибора [5].
Операции ЭФ с имплантацией мягкой интраокулярной линзы были проведены на 60 глазах пациентов в возрасте 45-82 года с возрастными и осложнёнными катарактами 3-4-й степени плотности. Пациенты были разделены на 2 группы: в 1-й группе операции были выполнены с использованием бимануальной методики через роговичный микроразрез 1,5 мм, во 2-й группе (контроль) - с использованием рутинной коаксиальной методики через роговичный разрез 2,75 мм (таблица 1). Все операции выполнены прибором «Legacy-Everest» в режимах работы ультразвука «микроимпульс» и «вспышка», параметры работы факомашины приведены в таблице 1. В рамки исследования не были включены пациенты с развившимися в ходе операции осложнениями.
Контактную ОКТ операционной раны и окружающей её ткани роговицы проводили через 20-24 часа после оперативного вмешательства. Исследования проводили оптиче-
ским когерентным томографом «OKT-1300Y» отечественного производства (регистрационное удостоверение № ФС022а2005/235-05 от 5.08.05), созданным в Институте прикладной физики Российской Академии Наук (г. Нижний Новгород). Для исследований использовали контактный минизонд диаметром 2,7 мм, снабжённый волоконным световодом и торцевым кварцевым окошком. Зонд оборудован лучом наводки видимого диапазона (630 нм), что позволяет определить положение сканирующего пучка относительно поверхности ткани в зоне исследуемых структур. Пациент находился в сидячем положении. Под местной анестезией 1-2 капли 1%-го раствора дикаина в конъюнктивальную полость, минизонд фиксировали контактной поверхностью на роговичную часть лимба в зоне операционного разреза, контроль за положением зонда относительно разреза проводили офтальмоскопически. Для работы с томографом использовали процессор Intel Core Duo 1.66 GHz, с видеокартой 256 MB, оперативной памятью 512 MB и компьютерную среду Windows XP. Получение и представление томограмм осуществляли с помощью двух программных пакетов PresTo32v3.1Q и OCTExtDiag.
ТАБЛИЦА 1.
Распределение глаз пациентов по группам и параметрам работы факоэмульсификатора
Группы пациентов, параметры работы прибора 1-я группа бимануальная ЭФ, n=30 2-я группа -коаксиальная ЭФ, n=30
мощность УЗ, % при экспозиции 0,1-0,2 мин. О ю 1 о со 0 6 1 0 3
рабочий цикл, %; ю со 1 о со 40-50
количество имп/сек. о ю 1 о 10-30
длительность «вспышки», мсек. 20-30 35-45
поток, куб. см/мин. 50-60 50-60
вакуум, мм рт. ст. 400-500+ 450-500+
высота «бутылки» 100-110см 90-100см
Примечание: п - количество глаз.
Результаты и обсуждение. Все пациенты переносили операции хорошо, послеоперационный период протекал ареактивно. В ряде случаев (5 глаз из 1-й группы, 3 - из 2-й) был диагностирован отёк в зоне роговичной раны, который купировался в течение 2-3 суток после операции. Послеоперационная острота зрения за период наблюдения
1 год составила 0,5-1,0 с коррекцией или без.
У всех пациентов обеих групп был отмечен нагрев в зоне операционной раны и вокруг неё, но температура ткани роговицы ни в одном случае не превышала пороговой величины в 40°С, когда наступает термическое разрушение биологической ткани [2].
При выполнении бимануальной ЭФ наименьший нагрев раны отмечен при мощности УЗ 20-40%, при этом температура исследуемой ткани была сравнима с коаксиальной методикой (разница максимальной температуры менее
0,5°С). При мощности 50-60% максимальная температура роговицы в первой группе превышала температуру во
Офтальмология
второй группе более чем на 4,0°С. Максимальная разница нагрева ткани бимануальной ЭФ с мощностью УЗ 20-40% и мощностью 50-60% была больше, чем 4°С. Режим «вспышки», несмотря на значительную мощность УЗ (50-60%), вызвал меньший нагрев операционной раны, чем аналогичный микроимпульсный режим при бимануальной ЭФ, (разница максимальной температуры составила более 3,5°С). Применение бимануального метода «вспышки» при мощности УЗ 50-60% вызывало нагрев ткани роговицы, сравнимый с коаксиальном методом ЭФ (разница максимальной температуры не более 0,5°С) (рис. 1). Данные наших исследований сопоставимы с результатами других авторов, измерявших температуру роговичной раны термопарой [10, 11,12].
Результаты разницы температуры в ходе операции были подтверждены картиной состояния роговичной раны при проведении ОКТ после операции (рис. 1, 2).
ТАБЛИЦА 2.
Показатели температуры зоны роговичной раны на обследованных глазах в зависимости от метода операции и параметров работы прибора
бимануальная микроимпульс Р=20-40%
бимануальная микроимпульс Р=50-60%
бимануальная, «вспышка» Р=50-60%
коаксиальная (контроль)
Т, °С
27.5
32.6
30.9
Е ЕВ
36.7
27.7 34.2
26 28 30 32 34 36
При ОКТ-сканировании в зоне операционной раны мы определили неоднородность слоёв, неравномерность толщины стромального слоя с утолщением до 1300-1400 мкм, нижняя граница обследуемой ткани в некоторых случаях была нечёткая, размытая (рис. 1 и 2). В зоне раны нами определены 2 вида гипоинтенсивных включений: 1 - линейные, неравномерные, с размытыми границами, находящиеся в центральных отделах стромального слоя, занимающие около 1/3-1/4 его ширины (рис. 1, обозначено стрелкой),
2 - округлой или полукруглой формы, находящиеся на внутренней поверхности исследуемой ткани, отделённые от передней камеры глаза границей более высокой интенсивности, при этом граница в некоторых случаях была прерывистой (рис. 2, обозначены стрелками).
С термическим повреждением, сморщиванием коллагеновых волокон стромы роговицы обследованных нами пациентов, по-видимому, связаны линейные, неравномерные, с размытыми границами включения, находящиеся в стромальном слое, при этом конфигурация полученных нами изображений (рис. 1) сходна с формами ожогов роговицы, представленными в литературе [4]. При проведении ультразвуковых биомикроскопических исследований (УБМ) было выявлено, что в роговице пациентов имеется
множество вакуолей, местами десцеметова оболочка отслоена [13]. По нашему мнению, округлую или полукруглую формы включения, находящиеся на внутренней поверхности исследуемой нами ткани, отделённые от передней камеры глаза узкой границей более высокой интенсивности, можно интерпретировать как локальные участки отслойки десцеметовой оболочки, а участки их прерывистой границы - как дефекты десцеметовой оболочки и находящегося на ней эндотелия. При этом подобные изменения присутствовали в основном в 1-й группе при использовании микро-импульсного режима с мощностью УЗ >50%.
РИС. 1.
Результаты ОКТ-сканирования: сморщивание коллагеновых волокон стромы (обозначено стрелкой)
РИС. 2.
Результаты ОКТ-сканирования: отслойка и дефект десцеметовой мембраны (обозначены стрелками)
Существует линейная зависимость между экспозицией и мощностью ультразвука и температурой биологических тканей, на которые он воздействует. При относительно низких интенсивностях становятся критичными экспозиция и возможный отвод тепла в аксиальном и латеральном направлениях. Если отношение длительности импульса к длительности паузы меньше единицы, то термические повреждения практически отсутствуют. При этом в момент импульса происходит нагрев, а во время паузы остывание. Наши исследования показывают, что микроимпульсный режим с мощностью
УЗ не более 40% вызывает минимальный нагрев роговицы, связанный с подобным эффектом. При высокой интенсивности и кратковременном воздействии отвод тепла от разогреваемой структуры не играет существенной роли, если сфокусировать мощный ультразвук [1, 2]. Эффект «вспышки» в работе факоэмульсификатора как раз основан на кратковременном (1-100 мсек.), мощном (максимальной заданной мощности), УЗ воздействии на хрусталик.
Проведённые исследования показывают, что при необходимости использования 40-60% мощности УЗ во время бимануальной факоэмульсификации для уменьшения термического повреждения роговицы рациональнее использовать режим «вспышки». По нашему мнению, режим «вспышка» при одинаковой УЗ-мощности безопаснее, чем микро-импульсный режим, за счёт сокращения времени работы и повышения эффективности воздействия ультразвука. Кроме того, создание высокого вакуума и потока позволяет снизить мощность и экспозицию УЗ, а охлаждение дополнительно происходит за счёт интенсивной аспирации (таблица 1), что согласуется с данными других авторов [10]. Помимо показателей термометрии, об этом свидетельствуют данные, полученные при ОКТ-сканировании.
Неоспоримо преимущество бимануальной ЭФ, основанное на удалении хрусталика через 1,0 - 1,6 мм астигмати-чески-нейтральный микроразрез [14, 15], но вероятно, что при необходимости использования мощности ультразвука >60% (катаракты 4-5-й степени плотности), в целях уменьшения термического повреждения ткани роговицы, более оправдано применение коаксиального метода ЭФ.
Выводы
1. Дистанционная ИК-радиотермометрия является достаточно точным методом определения температуры роговичного разреза при проведении экстракапсулярной факоэмульсификации. Полученные нами данные сопоставимы с уже имеющимися данными измерений термопарой.
2. Микроимпульсную бимануальную ЭФ рациональнее проводить при мощности ультразвука не более 40%, при
Офтальмология
необходимости использования УЗ-мощности 50-60%, для профилактики перегрева роговицы, рациональнее использовать режим «вспышка».
3. При обследовании роговичной раны у пациентов после проведения факоэмульсификации методом контактной ОКТ нами выявлено сморщивание коллагеновых волокон стромы, отслойка и дефекты десцеметовой оболочки и эндотелия роговицы (рис. 1, 2). Диагностированные нами изменения согласуются с данными других авторов, полученными при УБМ и микроскопических исследованиях. ЦД
ЛИТЕРАТУРА
1. Фридман Ф.Е., Гундорова Р.А., Кодзов М.Б. Ультразвук в офтальмологии. М.: Медицина, 1989. 256 с.
2. Coleman D.I. et al. Histopathologic effect of ultrasonically iduced hyperthermia. Ophthalmology. 1988. V. 95. № 7. P. 970-981.
3. Малюгин Б.Э. Хирургия катаракты и интраокулярная коррекция афакии: достижения, проблемы и перспективы развития. Вестн. офтальм. 2006. Т. 122. № 1. С. 37-41.
4. Osher R.H. Shark fin: a new sign of thermal injury. JCRS. 2005. № 31. P. 640-642.
5. Медицинский цифровой прецизионный ИК-пирометр. Руководство по эксплуатации. Н.Новгород: НГУ им. Лобачевского, 2005.
6. Руднева М.А. Визуализация и биометрия структур переднего сегмента глаза методом оптической когерентной томографии. Новое в офтальмологии. 2006. № 1. С. 42-44.
7. Huang D. et al. Science. 1991. V. 254. P. 1178.
8. Гладкова Н.Д. Оптическая когерентная томография в ряду методов медицинской визуализации: Курс лекций. Н.Новгород: ИПФ РАН, 2005.
9. Coleman D.I. et al. Histopathologic effect of ultrasonically iduced hyperthermia. Ophthalmology. 1988. V. 95. № 7. P. 970-981.
10. Chang D.F. 400 mm Hg high-vacuum bimanual phaco attainable with the Staar Cruise Control dev^. JCRS. 2004. № 30. P. 932-933.
11. Donnenfeld E.D. et al. Efficacy and wound-temperature gradient of WhiteStar phacoemulcification through a 1.2 mm incision. JCRS. 2003. № 29. Р. 1097-1100.
12. Fabian E. Presented at ESCRS 2002. Nice, France.
13. Тахчиди Х.П. с соавт. Особенности клиники и лечения больных с реактивной гипертензией после факоэмульсификации катаракты. Офтальмохирургия. 2006. № 2. С. 19-24.
14. Fine I.H. et. al. Bimanual transition. JRCS. 2004. № 30. P. 1014-1019.
15. Olson R.J., Kefalopoulos G., Brinton J. Legacy AdvanTec and Sovereign WhiteStar: a wound-temperature study. JCRS. 2004. № 30. P. 1109-1113.
