Способ оценки биомеханических свойств края передней капсулы хрусталика после проведения непрерывного кругового капсулорексиса
METHOD FOR ESTIMATING BIOMECHANICAL PROPERTIES OF THE ANTERIOR LENS CAPSULE EDGE AFTER CONDUCTING CONTINUOUS CIRCULAR CAPSULORHEXIS

Предлагаемое изобретение относится к офтальмологии и предназначено для оценки биомеханических свойств края передней капсулы хрусталика, а именно, ее края после выполнения капсулорексиса. С точки зрения адаптированности капсулорексиса к последующим внутрикапсульным манипуляциям, важным показателем является его биомеханическая «устойчивость» как капсулы в целом, так и ее края. Эти показатели должны быть достаточными для обеспечения целостности капсулы во время проведения фрагментации ядра, аспирации хрусталиковых масс и имплантации ИОЛ.
Уровень техники
В своем исследовании Friedman N.J., Palanker D.V., Schuele G. et al. (Femtosecond laser capsulotomy. J. Cataract Refract.Surg. 2011; 37: 1189-1198.) провели сравнение прочности края капсулы после выполнения непрерывного кругового капсулорексиса и фемтосекундной капсулотомии. На свежеэнуклеированных свиных глазах имитировали выполнение ультразвуковой факоэмульсификации после мануального и фемтосекундного капсулорексиса (13 и 33 глаза, соответственно). Для исследования биомеханических свойств передней капсулы хрусталика после удаления роговицы и радужки капсулярный мешок заполняли желатином и с помощью штифтов (ретракторов), погруженных в капсулярное отверстие, растягивали края капсулорексиса со скоростью 0,25 мм/с, регистрируя силу, необходимую для разрыва капсулы. Согласно полученным данным, край капсулы после фемтосекундного воздействия оказался достоверно прочнее (в ряде случаев почти в 2 раза), чем после мануальной техники.
В данном исследовании использовали свежеэнуклеированные свиные глаза, следовательно, не учитывалось влияние, как возможных посмортальных изменений, так и анатомических различий передней капсулы хрусталика человека и свиньи (существенное различие в толщине: 20-30 мкм у человека и 50-70 мкм у свиньи). Кроме того, нельзя исключить, что на результаты повлияло и применение желатина в процессе проведения механических испытаний. «Смачивание» края капсулы такими вязкими субстанциями может в какой-то степени увеличивать его механическую прочность. По данным морфологических исследований микронеровности края капсулы после фемтосекундной капсулотомии увеличивают общую площадь поверхности края капсулы по сравнению с мануальным капсулорексисом, что в большей степени может влиять на результаты механических испытаний (Al Harthi K., Al Shahwan S., Al Towerki A., Banerjee P., Behrens A., Edward D. Comparison of the anterior capsulotomy edge created by manual capsulorhexis and 2 femtosecond laser platforms: Scanning electron microscopy study. J. Cataract Refract. Surg. 2014; 40(12): 2106-2112, Bala C, Xia Y., Meades K. Electron microscopy of laser capsulotomy edge: Interplatform comparison. J. Cataract Refract. Surg. 2014; 40(8): 1382-1389, Аветисов K.C., Федоров A.A., Новиков И.А. Световая и сканирующая электронная микроскопия передней капсулы хрусталика после различных методик капсулорексиса. Вестник офтальмологии. 2015; 131(6): 4-10.)
В работе Sandor G.L., Kiss Z., Bocskai Z.I. et al. Comparison of the Mechanical Properties of the Anterior Lens Capsule Following Manual Capsulorhexis and Femtosecond Laser Capsulotomy J. Cataract Refract. Surg. 2014; 30: 660-664 было проведено сравнительное исследование биомеханических свойств передней капсулы хрусталика на 80-и свежеэнуклеированных свиных глазах (50 глаз - непрерывный круговой капсул орексис, 30 - фемтосекундная капсул отомия). После удаления центральной части диаметром 5,0 мм по экватору выкраивали кольцевидные образцы передней капсулы. Испытания проводили на универсальной разрывной машине (Zwick Z005; Zwick GmbH&Co, Германия) с помощью двух помещенных в отверстие капсулотомии металлических штифтов, один из которых оставался неподвижным, а другой перемещался со скоростью 10 мм/мин до момента разрыва. Средняя сила, регистрируемая при разрыве, оказалась достоверно выше после непрерывного кругового капсулорексиса (155 мН vs 119 мН), при этом увеличение среднего коэффициента растяжения в этих случаях было менее выраженным (150% vs 148%).
В данной работе, как и в предыдущей, нельзя исключить влияния возможных анатомических и постмортальных особенностей на результаты исследования.
Ближайшим аналогом предлагаемого способа является способ того же назначения, описанный в статье Intereye comparison of femtosecond laser-assisted cataract surgery capsulotomy and manual capsulorhexis edge strength Thomas Chan, MB BS, Ushasree Pattamatta, PhD, Mark Butlin, PhD, BE, Kerrie Meades, MB BS, FRANZCO (Hons), Chandra Bala, PhD, MB BS (Hons), FRANZCO J Cataract Refract Surg. 2017 Apr; 43(4): 480-485.
В способе определяли разницу в усилии, требующемся для разрыва капсулы после выполнения факоэмульсификации с фемтосекундным сопровождением на «худшем» глазу и мануальной факоэмульсификацией на парном. Исследование проводили не позднее 48 часов после эксплантации. Далее каждую полученную у пациента капсулу подвергали механическому растяжению с помощью испытательной машины для измерения силы мышц (SIH muscle tester (World Precision Instruments)). При наличии большой разницы в результатах, полученных на парных глазах, капсулы были изучены с помощью сканирующей электронной микроскопии (JSM-6480 LA) на предмет аномальных особенностей, которые могли бы объяснить такую «слабость» фемтолазерных образцов. По результатам данного исследования средняя сила, приводящая к разрыву, не была статистически разной между мануальными и фемтолазерными группами. У 5 пациентов в фемтолазерной группе потребовалась значительно меньшая сила для разрыва капсулы по сравнению с мануальной. Однако изображения сканирующей электронной микроскопии данных образцов не показали специфических лазерных дефектов, которые могли к этому привести.
В данной работе не представлено подробное описание метода растяжения образцов капсул, а именно, каким образом авторы нивелировали различие форм полученных образцов для систематизации данных. Так, при выполнении капсулорексиса с помощью фемтосекундного лазера, образец имеет форму идеального «цельного» круга определенного диаметра. При проведении же мануального капсулорексиса получаемые образцы могут варьировать по размеру и форме края, так как для его выполнения необходимо сделать прокол и насечку в центре капсулы для образования дупликатуры, что уже исключает возможность получения образца в форме «цельного» круга.
Таким образом, известные источники информации по существу отражают неоднозначные результаты оценки биомеханических свойств края передней капсулы хрусталика.
Раскрытие изобретения
Задачей предлагаемого способа оценки является разработка усовершенствованного способа оценки биомеханических свойств края передней капсулы хрусталика.
В основе предлагаемого способа оценки лежит идея использования для оценки биомеханической устойчивости передней капсулы не края капсульного мешка после выполнения капсулорексиса (как в аналогах), а центрального фрагмента передней капсулы человека, полученной в процессе микроинвазивной факохирургии, то есть in vivo (что исключает влияние возможных постмортальных явлений на биомеханические свойства капсулы).
Теоретические предпосылки применения именно такого подхода базируются на естественной конгруэнтности центрального и периферического краев капсулотомии.
Техническим результатом предлагаемого способа является исключение влияния возможных постмортальных явлений, а также нивелирование различия форм полученных образцов после выполнения фемтосекундной капсулотомии и непрерывного кругового капсулорексиса для систематизации данных.
Технический результат достигается за счет исследования иссеченной капсулы хрусталика после проведения непрерывного кругового капсулорексиса на одноосное растяжение в определенных условиях и оценки биомеханических свойств края передней капсулы по удлинению при максимальном усилии на разрыв.
Для испытания используется испытательная машина INSTRON 3365, которая относится к настольным системам с двумя колоннами серии 3360, идеально подходящих для испытаний на растяжение и/или сжатие при нагрузке ниже 50 кН (11,250 фунтов силы). Данная модель рассчитана на усилие 5 кН (1,125 фунтов силы). Максимальная скорость - 1000 мм/мин (40 дюйм/мин). Вертикальное испытательное пространство - 1193 мм (47 дюймов) http://www.instron.ru/ru-ru/products/testing-systems/universal-testing-systems/electromechanical/3300/3360-dual-column). Также для испытания использовали проволоку с петлей на конце, на которую подвешивали образец капсулы хрусталика.
Схема проведения испытания представлена на Фиг. 1, где 1 - верхний пневматический зажим; 2 - нижний пневматический зажим; 3 - проволока с петлей на конце; 4 - образец передней капсулы хрусталика, после выполнения непрерывного кругового капсулорексиса, 5 - результаты, полученные после обработки данных на ПК.
Испытание на одноосное растяжение по описанной выше методике было проведено на 5 образцах передних капсул после непрерывного кругового капсулорексиса и 5 образцах после фемтосекундной капсулотомии. Согласно полученным результатам, с помощью предложенного способа было выявлено, что образцы капсул из первой группы практически в два раза прочнее образцов из второй. Полученные результаты отражены на Фиг. 2.
Способ осуществляют следующим образом.
После проведения непрерывного кругового капсулорексиса иссеченную капсулу хрусталика исследуют в течение не более 48 часов, складывают вдоль центральной оси, подвешивают на петлю из проволоки таким образом, чтобы сгиб проходил по диаметру образца. Верхний конец проволоки фиксируют, свободные края образца закрепляют в пневматических зажимах испытательной машины INSTRON 3365, при давлении 2 атм. Проводят одноосное растяжение со скоростью 2 мм/мин и оценивают биомеханические свойства края передней капсулы по удлинению при максимальном усилии на разрыв. При проведении оценки после мануального капсулорексиса насечку на капсуле располагают перпендикулярно сгибу на петле.
Примеры
Пример 1.
Во время проведения 5 факоэмульсификаций после выполнения непрерывного кругового капсулорексиса иссеченные фрагменты передней капсулы были изъяты из глаза и помещены в раствор BSS, который наиболее приближен по своим биохимическим характеристикам к влаге передней камеры. Далее их хранили в холодильнике не более 48 часов, после чего проводили испытание на одноосное растяжение. Образец капсулы хрусталика под микроскопом подвешивали на петлю проволоки таким образом, чтобы сгиб проходил по диаметру образца, и чтобы насечка, которая необходима для его выполнения, была перпендикулярно сгибу на петле образца капсулы.
Свободные края образца закрепляли в пневматических зажимах испытательной машины INSTRON 3365. Давление в пневматической системе составляло 2 атм. Верхний конец проволоки фиксировали в зажиме в свободном состоянии. До испытания проводили балансировку позиции и нагрузки. Испытание проводилось со скоростью 2 мм/мин. до момента разрыва. Усилие регистрировалось датчиком с диапазоном измерений 10Н±0,25%. Линейность показаний датчика составляла ±0,25%. Сигнал с датчика записывался с частотой 10 Гц. Данные непрерывно записывались в виде графиков усилие-удлинение. Схематическое изображение закрепления образца передней капсулы хрусталика в приборе Instron 3365 представлено на Фиг. 1.
Пример 2.
Во время проведения 5 факоэмульсификаций с фемтосекундным сопровождением после выполнения капсулорексиса с помощью фемтосекундного лазера иссеченные фрагменты передней капсулы были изъяты из глаза и помещены в раствор BSS. Далее их хранили в холодильнике не более 48 часов, после чего проводили испытание на одноосное растяжение. Образцы помещали в раствор BSS и хранили в холодильнике не более 48 часов, после чего проводили испытание на одноосное растяжение, как и в примере 1 с мануальными образцами. Образец капсулы хрусталика под микроскопом подвешивали на петлю проволоки таким образом, чтобы сгиб проходил по диаметру образца. Свободные края образца закрепляли в пневматических зажимах испытательной машины INSTRON 3365. Давление в пневматической системе составляло 2 атм. Верхний конец проволоки фиксировали в зажиме в свободном состоянии. До испытания проводили балансировку позиции и нагрузки. Испытание проводилось со скоростью 2 мм/мин. до момента разрыва. Усилие регистрировалось датчиком с диапазоном измерений ЮН±0,25%. Линейность показаний датчика составляла±0,25%. Сигнал с датчика записывался с частотой 10 Гц. Данные непрерывно записывались в виде графиков усилие-удлинение.
Таким образом, с помощью предложенного способа оценки возможно сравнение края передней капсулы хрусталика после выполнения разных техник капсулорексиса: с применением фемтосекундного лазера или мануальным путем, нивелировав различие их форм. Данный способ может быть использован для оценки биомеханических свойств края передней капсулы хрусталика при осложненных катарактах, сопутствующих офтальмологическим и системным патологиям.