И плохое зрение испаряется!
Стремительная эволюция лазерных технологий в глазных болезнях
Близорукость, дальнозоркость, астигматизм и другие глазные недостатки можно исправить хирургическим путем. За тридцать с небольшим лет, прошедших с первых опытов лазерной коррекции зрения, техника и технологии вмешательства принципиально не изменились, но стали значительно безопаснее и эффективнее.
Старший научный сотрудник ФГАУ «МНТК "Микрохирургия глаза" имени академика С.Н.Федорова» Министерства здравоохранения России Сергей Костенев
Фото: Иван Водопьянов, Коммерсантъ
Первым, кто всерьез взялся за исправление зрения хирургическим путем, был японский офтальмолог Цутому Сато. Еще в 1939 году он сообщил, что провел кератотомию (в данном случае — уплощение роговицы со стороны стромы с помощью надрезов) военным летчикам, чтобы исправить им близорукость — очень распространенную в Японии глазную патологию. Сато прекратил эксперименты, когда появились в массовом числе контактные линзы: его метод сопровождался слишком большим количеством осложнений. Он сам был одним из пионеров в разработке контактных линз, но большого успеха в этом не снискал.
В 1974 году выдающийся советский офтальмолог Святослав Федоров, будущий академик и основатель центра «Микрохирургия глаза», а тогда — старший научный сотрудник Лаборатории имплантации искусственного хрусталика Третьего московского медицинского института, предложил совершенно иной подход к хирургическому исправлению зрения: передние насечки на роговице. Для расчета насечек применялись специально написанные компьютерные программы, Федоров разработал также необходимый хирургический инструментарий.
Строение роговицы
Роговица — передняя прозрачная выпуклая часть оболочки глаза. Один из инструментов для преломления света, то есть для создания картины окружающей действительности.
Состоит из:
эпителия — тонкого прозрачного слоя толщиной пять-десять клеток, в этом слое нет кровеносных сосудов;
передней мембраны (боуменовой, в честь британского ученого Уильяма Боумена, который ее первым описал) — плотного слоя коллагеновых волокон, функции ее не до конца изучены;
стромы (основного вещества) — плотных пластинок, «сплетенных» из коллагена, между которыми располагаются кератоциты, клетки, «ремонтирующие» эти пластинки при их повреждении;
слоя Дюа — чрезвычайно прочного коллагенового слоя между стромой и десцеметовой мембраной, непроницаемого для воздуха, функции его до конца не ясны, он открыт в 2013 году;
десцеметовой оболочки (в честь французского ученого Жана Десцеме, который ее первым описал) — еще одного слоя коллагена, без клеток; выполняет функцию базальной мембраны, то есть препятствует проникновению эндотелиальных клеток в строму, не допускает туда же крупные молекулы и содействует регенерации эндотелия;
эндотелия, отделяющего роговицу от содержимого передней камеры глаза, в эндотелии повышенное содержание митохондрий — клеточных «электростанций», через него идет транспорт жидкости и химических соединений, эндотелий поддерживает роговицу в прозрачном состоянии.
Технология Федорова получила всемирное распространение.
Испанский (но работал в Боготе, Колумбия) офтальмолог Хосе Игнасио Барракер и его ученик Луис Руис сделали шаг в другом направлении, также развивая идеи Цутому Сато. Барракер начал эксперименты в 1948 году: он вырезал часть роговицы, замораживал ее, обтачивал на специальном устройстве и возвращал, разморозив, на место. Барракер первым использовал компьютер для расчета кривизны уплощенной роговицы. Операцию он назвал «кератомилез» — от греческих слов «роговица» и «уплощение».
Луис Руис в 1960-х годах предложил не удалять и возвращать кусочек роговицы, а надрезать эпителий, формировать лоскут и уже под лоскутом, прямо на месте, утончать строму. Сначала офтальмолог делал это вручную, а в 1980-х годах стал использовать автоматизированный инструмент.
Схожие идеи, но, видимо, несколько позже высказывали советский врач Николай Пурескин и польский хирург-офтальмолог Тадеуш Крвавич.
В дело вступает лазер
Малоизвестный факт, но тот самый тип эксимерного лазера, которым до сих пор в основном пользуются офтальмологи при коррекции зрения, первым в мире разработал в 1976 сибирский физик, доктор физико-математически наук Александр Ражев вместе с коллегами по Институту лазерной физики Сибирского отделения Академии наук. Основой для лазера послужил «димер» аргон-фтор, длина волны составила 193 нанометра.
Тем временем в США в самом начале 1980-х годов физики, работавшие на IBM, Рангсвами Шринивасан, Сэмьюэл Блум и Джеймс Уинн обнаружили, что ультрафиолетовый лазер может испарять живую ткань, не повреждая окрестности участка испарения и с высочайшей точностью. Они назвали это явление абляционной фотодекомпозицией.
В 1984 году в новосибирском Институте теплофизики прошли первые исследования безопасности ультрафиолетового эксимерного излучения. Тогда же была создана и первая в мире эксимер-лазерная установка для медицинских нужд. А уже в 1986 году на ней была сделана первая экспериментальная операция на человеке по коррекции близорукости высокой степени.
В США, где в то же время офтальмолог из Колумбийского университета Стивен Трокель вел похожие исследования, операции делались только на животных — в основном на обезьянах. До человека там дело дошло только в 1989 году. Это греческий офтальмолог Иоаннис Паликарис провел ставшую теперь уже классической операцию: отделил лоскут, под ним испарил часть стромы роговицы и затем вернул лоскут на место. Именно Паликарис дал операции всемирно известное имя Lasik. Это сложносокращенное слово, где первые четыре буквы — от laser assisted («с помощью лазера»), а последняя обозначает «кератомилез».
Взгляд физика
Лазер доставляет до места операции (то есть до роговицы глаза) высокоэнергетические (4–6,5 электронвольта) ультрафиолетовое излучение. Под его воздействием возникает сначала тепловая волна, но ее тут же догоняет волна испарения: теплопроводность материала недостаточна для того, чтобы поглотить принесенную лазером энергию.
Происходит абляция — удаление точно рассчитанного слоя роговицы.
Патент на лазерную эксимерную абляцию получил все равно Трокель с коллегами.
Советские разработки смогли попасть сразу за океан. В середине 1980-х в новосибирский академгородок на Международный офтальмологический конгресс приехали два американских ученых, которые вывезли доклады о советских лазерных технологиях в США.
Развитие технологии Lasik продолжилось уже в США. В 1994 году ученый из Мичиганского университета Рональд Куртц разработал концепцию фемтосекундного лазера IntraLase, которая снижала осложнения, связанные с работой микрокератома (ножа), и помогала достичь максимальной точности в формировании клапана при операции. В 2001 году фемтосекундная установка IntraLase была внедрена в клиническую практику. В отличие от старого метода технологии Lasik срезание крышки роговицы происходит не механическим путем с помощью микрокератомов, а ультракороткими лазерными импульсами.
Сейчас 85% лазерных коррекций приходится именно на фемтоласик.
Новые методы
Как ни странно, новые технологии не изменили кардинально рефракционную лазерную хирургию. Например, до сих пор нет безлоскутной методики проведения операций. Это значит, что, как и прежде, при коррекции зрения лазер срезает «крышку» с роговицы.
Но сама операция претерпела большие изменения — технологического и методологического характера, которые сделали ее саму более безопасной.
Одна из последних инноваций, в которой приняли участие специалисты из МНТК «Микрохирургия глаза» им. академика С. Н. Федорова»,— разработка и клиническая апробация технологии CLEAR (это аббревиатура Corneal Lenticule Extraction for Advanced Refractive Correction). В ней учтены недостатки предыдущего метода лазерной коррекции ReLEx Smile, который действовал с 2011 года.
Научная и клиническая работа с технологией CLEAR началась в МНТК в 2020 году. Врачи-практики помогли улучшить эргономичность оборудования, внесли коррективы в саму операцию, что снизило риски для пациентов. Результат работы: предсказуемость, а главное — безопасность метода для пациента увеличилась.
Есть у МНТК и другие интересные научные разработки, которые пока еще в работе. Одна из них — инновационный метод забора, децеллюляции (удаление ДНК донора), хранения и дальнейшего применения части роговицы.
Ученые МНТК разработали метод, при котором драгоценная ткань роговицы человека, которая раньше утилизировалась, будет приносить пользу при других ее патологиях. Например, ее можно будет использовать для пересадки. Ценность этого метода при всемирном дефиците органов и тканей переоценить невозможно.
Из последних технологических новинок, введенных в рутинный процесс клинической работы МНТК,— внедрение алгоритмов «искусственного интеллекта», которые очень полезны при первичной диагностике. Они, например, помогают выявлять зрительную патологию уже на стадии медицинского обследования. Вдобавок эти медицинские снимки в цифровом виде сегодня пересылают в МНТК из самых отдаленных уголков страны без личного присутствия, что помогает экономить время и ускоряет лечение.
Маркетинг побеждает инновации
Только в Москве услуги лазерной коррекции зрения предлагают четыре государственных института и около 100 частных клиник.
Самые распространенные лазеры при таких операциях — европейского производства с технологией Femto LDV (Da Vinci Femtosecond Laser; Ziemer Ophthalmic Systems AG, Switzerland), IntraLase iFS (AMO, USA) и VisuMax (Carl Zeiss Meditec AG, Germany).
Есть и российские разработки, но по разным причинам, в основном экономическим, они до сих пор не стали популярны. Например, уже работает российский фемтосекундный лазер («ФемтоВизум», компания «Опто-Системы»), но о нем мало кто знает. Причина — в отсутствии маркетинга, продвижения на рынке.
Но главная проблема не в этом. Во многих клиниках, предлагающих лазерную коррекцию зрения, работают отжившие свое лазеры импортного производства. Их покупают дешево, чтобы установить конкурентную цену на операцию для обеспечения потока пациентов.
Вот как работает эта схема в российских регионах. Клиники закупают у производителей подержанные лазерные аппараты под Lasik — с механической, а не лазерной микрокератомой. Но именно от качества оборудования зависит и качество лоскута на роговице. Подержанные аппараты совершили уже 3–5 тыс. операций, точность их работы заметно снизилась.
После фемтосекундного лазера «отковырять» или случайно сдвинуть лоскут роговицы практически невозможно. Подержанный аппарат для Lasik-технологии оставляет край лоскута острым, из-за чего он может смещаться, образуя складки на роговице. Последствия могут быть необратимыми.
Болезни у монитора
Лазер — прекрасный инструмент, но не все, что происходит с глазами, можно вылечить лазером. Привычка к мониторам, повсеместная в наше время, ведет к дистрофии, выгоранию сетчатки, и лазер перед ней бессилен.
Когда человек жил 50–60 лет, у него сетчатка выгореть не успевала. Сейчас люди живут долго, легко поменять хрусталик, исправить недостатки зрения, но невозможно восстановить сетчатку, «срок службы» ее ограничен.
Кроме того, когда человек смотрит в монитор, частота моргательных движений у него уменьшается вчетверо, что может привести к формированию синдрома сухого глаза.
Профилактика обоих заболеваний — чтение с бумаги, а не с экрана: тогда работает отраженный свет, а не испускаемый, как в случае с гаджетами.
И еще: надо почаще смотреть вдаль.