Реферат RUS  Реферат ENG  Литература  Полный текст
УДК:617.715

Биомеханические свойства склеры у лиц с различным типом рефракции


1МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова Росмедтехнологии» Минздрава РФ
2Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук

     Склеральная оболочка является основной опорной структурой глазного яблока, и нарушение ее биомеханических свойств играет существенную роль в развитии определенных патологических изменений глаза [1-5, 7, 9-17].

    В естественных условиях элементы склеры живого глаза находятся в некотором напряженно-деформированном состоянии, определяемом внутриглазным давлением и механическими свойствами склеральной ткани, а также анизотропией и неоднородностью этих свойств [2, 3, 6, 9-11, 14, 17]. Биомеханические модели склеры демонстрируют, что наиболее значимыми факторами в развитии экскавации диска зрительного нерва (ДЗН) являются модуль Юнга (МЮ) и прочность склеры, которые противостоят растягивающим напряжениям оболочек, порождаемым внутриглазным давлением (ВГД) [1-3, 5, 6, 20, 22-26].

    К настоящему моменту сведения о величине МЮ достаточно разнородны. Так, Bataglioli J.L и Kamm R.D приводят широкий диапазон МЮ склеры в меридиональном и экваториальном направлениях, которые составляет 1-100 МПа, а в радиальном (т.е. перпендикулярно поверхности склеры) направлении этот показатель примерно в 2 раза меньше [20, 21]. Несколько другие данные приводит Frieberg T.R., Lace J.W. – 1,8-2,9 МПа, Arciniegas A.A. – 5,3-41 МПа [17, 22, 23]. Полученные результаты Иомдиной Е.Н. показывают, что продольный модуль Юнга (Em) существенно зависит от локализации исследуемой области склеры и колеблется в пределах от 17,4 до 44,2 МПа, снижаясь в направлении от передней области к заднему полюсу глаза [9, 10, 11].

    Однако ключевые различия в биомеханических характеристиках склеры глаз с различной рефракцией существенны и до настоящего времени четко не установлены, а биомеханические механизмы возникновения нарушений остаются до сих пор неясными [6-9,12-19].

    Бурное развитие информационно-вычислительных технологий в течение последних 30 лет затронуло и область различных инженерных расчетов. Вычислительные возможности инженерных систем неизбежно привлекли внимание различных медицинских исследователей, специализирующихся на изучении механических и биомеханических параметров самых различных биологических тканей организма [5, 6, 9-11]. Разрабатываемые сегодня биомеханические модели оказываются весьма полезными для разработки новых способов лечения и диагностики, поэтому дальнейшее изучение данных свойств позволит смоделировать биомеханические свойства склеральной оболочки по критериям соответствия и на их основе создать новые методы лечения глаукомы, тем самым предупредив каскад метаболических изменений, ведущих к развитию оптической нейропатии.

    Цель

    Определить биомеханические особенности склеральной ткани с учетом возраста и величины передне-задней оси глаза.

    Материал и методы

    Исследовано 144 изолированных фрагмента склеры 38 кадаверных глаз человека в возрасте от 40 до 75 лет. В исследование не включались глаза с травмами и оперативными вмешательствами на глазах в анамнезе.

    Среднее значение передне-задней оси (ПЗО) глаз – 23,56±3,06 мм (20,05-26,62) рассчитано с помощью ультразвуковой биометрии (А-метода).

    Образцы склеры стандартной ширины 5 мм вырезались микрохирургическим лезвием из передней, экваториальной и задней области глаза. Для транспортировки фрагментов склеры в лабораторию для биомеханических испытаний использовалась среда Борзенка-Мороз для хранения роговицы.

    Биомеханические испытания образцов склеральной ткани проводились в режиме однократного нагружения. После измерения их толщины образцы ткани подвергались одноосному нагружению вплоть до разрыва на универсальной испытательной машине Инстрон-3322. На экране монитора фиксировалась кривая зависимости удлинения образца от приложенной нагрузки, после обработки которой вычислялись соответствующие упруго-прочностные показатели склеры. Исследования проводились в лаборатории прочности и пластичности металлических и композиционных материалов и наноматериалов № 10 ФГБУ ИМЕТ РАН им. А.А. Байкова (зав. лабораторией – канд. техн. наук Севостьянов М.А.).

    Результаты

    Деформативно-прочностные показатели фрагментов склеральной ткани показывают, что прочность нормальной склеральной ткани возрастает с возрастом, однако сохраняется неоднородность этого показателя по областям. Результаты приведены в табл. 1.

    В возрасте до 45 лет наибольшая прочность склеры обнаружена у лиц с гиперметропическим типом рефракции в передней области склеральной капсулы, составив 13,8±0,5 МПа; у лиц с миопическим типом рефракции данный показатель составляет 10,2±0,3 МПа (r=0,933); при норме – 13,6±0,4 МПа (табл. 1, 3).

    Наименьшей прочностью обладает задний полюс глаза, составив 10,1±0,7 МПа – при гиперметропии, 8,0±0,7 МПа – при миопии, при норме – 10,8±0,3 МПа (табл. 1, 3).

    В возрасте с 46 до 60 лет прочностные характеристики склеры возрастают, однако сохраняется неоднородность данного показателя по областям. Наибольшие параметры прочности сохраняются в передней области капсулы глаза, составив 14,9±0,3 МПа – при гиперметропии, 11,0±0,7 МПа – при миопии, при норме – 14,2±0,6 МПа.

     Наименьшие показатели прочности склеры сохраняются в заднем полюсе глаза, составив 11,6±0,3 МПа – при гиперметропии; 8,4±0,5 МПа – при миопии; при норме – 11,3±0,4 МПа (табл. 1).

    В возрасте старше 60 лет прочность склеры возрастает во всех сегментах глазного яблока, составив 15,6±0,4 МПа – в переднем отделе глаза при гиперметропии; 12,3±0,5 МПа – при миопии, при норме – 15,2±0,8 МПа, в заднем полюсе глаза данные показатели также увеличиваются и составляют 13,1±0,5 МПа – при гиперметропии, 10,2±0,7 МПа – при миопии, при норме – 12,8±0,7 МПа (табл. 1).

    Полученные данные показывают, что с возрастом как в норме, так и при миопии передняя область склеральной капсулы характеризуется наибольшей величиной модуля упругости, а область заднего полюса глаза – наименьшей. Результаты приведены в табл. 2.

    В возрасте до 45 лет величина модуля упругости имела достоверно (р<0,05) наибольшие значения в переднем отделе глаза, составив 44,85±4,2 МПа – при гиперметропии, 35,30±4,4 МПа – при миопии, при норме – 45,15±5,1 МПа. Наименьшие значения определялись в заднем полюсе глаза, составив 31,67±3,3 МПа – при гиперметропии, 21,83±3,7 МПа – при миопии, при норме – 30,21±4,3 МПа (табл. 2).

    В возрасте с 46 до 60 лет величина модуля упругости имела достоверно (р<0,05) наибольшие значения в переднем отделе глаза, составив 46,27±4,6 МПа – при гиперметропии, 35,62±3,7 МПа – при миопии, при норме – 44,33±3,6 МПа; наименьшие значения определялись в заднем полюсе глаза, составив 34,73±3,1 МПа – при гиперметропии, 23,65±5,3 МПа – при миопии, при норме – 34,28±3,4 МПа (табл. 2).

    В возрасте старше 60 лет величина модуля упругости сохраняла достоверно (р<0,05) наибольшие значения в переднем отделе глаза, составив 49,21±4,1 МПа – при гиперметропии, 37,05±5,5 МПа – при миопии, при норме – 48,29±5,3 МПа; наименьшие значения определялись в заднем полюсе глаза, составив 37,25±2,2 МПа – при гиперметропии, 24,07±7,1 МПа – при миопии, при норме – 36,78±1,5 МПа (табл. 2).

    Обсуждение

    Склеральная оболочка глаза имеет неоднородную структуру на всем своем протяжении, что обусловливает изменчивость ее биомеханических свойств [6-8, 11-20]. В последнее время большинство авторов указывают, что изменение биомеханических свойств глазного яблока может являться причиной повышения офтальмотонуса и развития первичной открытоугольной глаукомы [1, 2, 4, 6, 9, 11, 12, 14, 15, 20, 23]. Полученные результаты демонстрируют высокую корреляционную связь прочности и модуля Юнга (МЮ) во всех возрастных группах (r=1).

    Наибольший коэффициент корреляции прочности и МЮ склеры был получен у лиц с эмметропическим типом рефракции (r=0,945) в лимбальной зоне, (r=0,89) в экваториальной зоне, (r=0,976) в заднем полюсе глаза (табл. 3).

    У лиц с миопическим типом рефракции коэффициент корреляции прочности в лимбальной зоне составил 0,933, в экваториальной зоне – (0,878, в заднем полюсе глаза – 0,931 (табл. 3).

    У лиц с гиперметропическим типом рефракции коэффициент корреляции прочности и МЮ в лимбальной зоне составил 0,924, в экваториальной зоне – 0,883, в заднем полюсе глаза – 0,958.

    Таким образом, выявляется высокая степень корреляции между показателями прочности и МЮ (r=0,976). Полученные результаты совпадают с данными проф. Иомдиной Е.Н, однако имеют тенденцию к повышению, так как с возрастом происходит постепенное уплотнение склеральной оболочки, что проявляется в изменении биомеханических свойств в сторону повышения ее плотности [5, 12, 13]. На морфологическом уровне инволюционные изменения склеры сводятся к более плотной упаковке фибрилл, уплотнению основной цементирующей субстанции, в которой происходит качественное и количественное перераспределение гликозаминогликанов, в результате чего изменяются биомеханические параметры склеры, которые проявляются в повышении ее прочностных характеристик [7, 11, 14]. Дальнейшее изучение склеральной капсулы глаза, учитывая изменения биомеханических характеристик, может быть использовано для моделирования оболочки глаза и позволит в дальнейшем разработать новые методы коррекции глаукомных изменений.

    Выводы

    1. Прочностные показатели фрагментов склеральной ткани увеличиваются с возрастом и имеют наибольшие значения у лиц старше 60 лет с уменьшением к заднему полюсу глаза, что может иметь значение в развитии глаукомной оптиконейропатии.

    2. Наименьшими биомеханическими характеристиками обладают фрагменты склеры с миопическим типом рефракции, что обусловливает выраженные изменения биомеханического статуса по сравнению с другими типами рефракции, а именно на 38,4-52,8% меньше, чем при эмметропическом типе, и на 45,1-54,8% – при гиперметропическом типе рефракции.

    3. Моделируя биомеханические свойства по критериям соответствия (МЮ, прочности) в наиболее прогностически опасных зонах (задний полюс глаза), представляется возможным разработать метод инвазивного воздействия на фиброзную оболочку глаза для стабилизации глаукоматозных изменений.

    

    Поступила 03.09.2015

    

    Сведения об авторах:

    Борзенок Сергей Анатольевич, докт. мед. наук, академик РАЕН, зав. Центром фундаментальных и прикладных медико-биологических проблем;

    Бессарабов Анатолий Никитич, канд. тех. наук, зав. отделом информационных технологий и телекоммуникаций;

    Милингерт Анастасия Валерьевна, аспирант

    ФГАУ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Фёдорова» Минздрава России

    Севостьянов Михаил Анатольевич, канд. тех. наук, ст. научн. сотрудник;

    Баикин Александр Сергеевич, мл. научн. сотрудник, аспирант

    ФГБУ «Институт металлургии и материаловедения» им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН)


Страница источника: 65

Федоровские чтения - 2017 Сателлитные симпозиумы в рамках XIV Всероссийской научно-практической конференцииФедоровские чтения - 2017 Сателлитные симпозиумы в рамках XI...

Восток – Запад 2017 Международная научно-практическая конференция по офтальмологииВосток – Запад 2017 Международная научно-практическая конфер...

Белые ночи - 2017 Сателлитные симпозиумы в рамках Международного офтальмологического конгресса Белые ночи - 2017 Сателлитные симпозиумы в рамках Международ...

Новые технологии в контактной коррекции.  В рамках  Всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии в офтальмологии - 2017»Новые технологии в контактной коррекции. В рамках Всеросси...

Новые технологии в офтальмологии -  2017 Всероссийская научно-практическая конференция Новые технологии в офтальмологии - 2017 Всероссийская научн...

XVI Всероссийская школа офтальмологаXVI Всероссийская школа офтальмолога

Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Современные технологии лечения витреоретинальной патологии - 2017»Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Современные тех...

Современные технологии лечения витреоретинальной патологии - 2017 ХV Научно-практическая конференция с международным участиемСовременные технологии лечения витреоретинальной патологии -...

«Живая хирургия» в рамках конференции «Современные технологии лечения витреоретинальной патологии - 2017»«Живая хирургия» в рамках конференции «Современные технологи...

Роговица I. Ультрафиолетовый кросслинкинг роговицы в лечении кератоэктазий Научно-практическая конференция с международным участиемРоговица I. Ультрафиолетовый кросслинкинг роговицы в лечении...

Сателлитные симпозиумы в рамках ХIV ежегодного конгресса Российского глаукомного обществаСателлитные симпозиумы в рамках ХIV ежегодного конгресса Рос...

Сателлитные симпозиумы в рамках конференции Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2016Сателлитные симпозиумы в рамках конференции Современные техн...

«Живая» хирургия в рамках конференции Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2016«Живая» хирургия в рамках конференции Современные технологии...

Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2016Современные технологии катарактальной и рефракционной хирург...

Сателлитные симпозиумы в рамках IX Российского общенационального офтальмологического форумаСателлитные симпозиумы в рамках IX Российского общенациональ...

На стыке науки и практикиНа стыке науки и практики

Федоровские чтения - 2016 XIII Всероссийская научно-практическая конференция с международным участиемФедоровские чтения - 2016 XIII Всероссийская научно-практиче...

Актуальные проблемы офтальмологии XI Всероссийская научная конференция молодых ученыхАктуальные проблемы офтальмологии XI Всероссийская научная к...

Восток – Запад 2016 Научно-практическая конференция по офтальмохирургии с международным участием Восток – Запад 2016 Научно-практическая конференция по офтал...

Белые ночи - 2016 Сателлитные симпозиумы в рамках Международного офтальмологического конгресса Белые ночи - 2016 Сателлитные симпозиумы в рамках Международ...

Невские горизонты - 2016 Научная конференция офтальмологовНевские горизонты - 2016 Научная конференция офтальмологов

Сателлитные симпозиумы в рамках научной конференции офтальмологов «Невские горизонты - 2016»Сателлитные симпозиумы в рамках научной конференции офтальмо...

Новые технологии в офтальмологии 2016 Всероссийская научно-практическая конференция Новые технологии в офтальмологии 2016 Всероссийская научно-п...

Витреоретинальная хирургия. Макулярный разрывВитреоретинальная хирургия. Макулярный разрыв

Современные технологии лечения витреоретинальной патологии - 2016 ХIV Научно-практическая конференция с международным участиемСовременные технологии лечения витреоретинальной патологии -...

Совет экспертов, посвященный обсуждению первого опыта использования новой офтальмологической системы CENTURION®Совет экспертов, посвященный обсуждению первого опыта исполь...

HRT/Spectralis* Клуб Россия 2015 – технология, ставшая незаменимой!HRT/Spectralis* Клуб Россия 2015 – технология, ставшая незам...

Три письма пациента. Доказанная эффективность леченияТри письма пациента. Доказанная эффективность лечения

Синдром «сухого» глаза: новые перспективыСиндром «сухого» глаза: новые перспективы

Многоликий синдром «сухого» глаза: как эффективно им управлять?Многоликий синдром «сухого» глаза: как эффективно им управлять?

Прошлое... Настоящее! Будущее?Прошлое... Настоящее! Будущее?

Проблемные вопросы глаукомы IV Международный симпозиумПроблемные вопросы глаукомы IV Международный симпозиум

Секундо В. Двухлетний личный опыт с линзами AT Lisa Tri и AT Lisa Tri ToricСекундо В. Двухлетний личный опыт с линзами AT Lisa Tri и AT...

Инновации компании «Алкон» в катарактальной и рефракционной хирургииИнновации компании «Алкон» в катарактальной и рефракционной ...

Применение устройств HOYA iSert Toric. Применение торических ИОЛ HOYA iSert Toric в рефракционной хирургии катарактыПрименение устройств HOYA iSert Toric. Применение торических...

Рейтинг@Mail.ru