Диагностика и коррекция оптических аберраций глаза

Диагностика и коррекция оптических аберраций глаза

Показаны основные современные направления и методы исследования, коррекции оптических аберраций глаза и перспективы их развития. Main contemporary directions and methods of study and correction of optic aberrations of the eye as well as the prospects of their development are presented....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Международный медицинский журнал
Datum:2003
1. Verfasser: Балашевич, Л.И.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України 2003
Schlagworte:
Офтальмология
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52694
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Диагностика и коррекция оптических аберраций глаза / Л.И. Балашевич // Международный медицинский журнал. — 2003. — Т. 9, № 3. — С. 62-69. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-52694
record_format dspace
spelling Балашевич, Л.И.
2014-01-06T13:38:05Z
2014-01-06T13:38:05Z
2003
Диагностика и коррекция оптических аберраций глаза / Л.И. Балашевич // Международный медицинский журнал. — 2003. — Т. 9, № 3. — С. 62-69. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.
2308-5274
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52694
Показаны основные современные направления и методы исследования, коррекции оптических аберраций глаза и перспективы их развития.
Main contemporary directions and methods of study and correction of optic aberrations of the eye as well as the prospects of their development are presented.
ru
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
Международный медицинский журнал
Офтальмология
Диагностика и коррекция оптических аберраций глаза
Diagnosis and correction of optic aberrations of the eye
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Диагностика и коррекция оптических аберраций глаза
spellingShingle Диагностика и коррекция оптических аберраций глаза
Балашевич, Л.И.
Офтальмология
title_short Диагностика и коррекция оптических аберраций глаза
title_full Диагностика и коррекция оптических аберраций глаза
title_fullStr Диагностика и коррекция оптических аберраций глаза
title_full_unstemmed Диагностика и коррекция оптических аберраций глаза
title_sort диагностика и коррекция оптических аберраций глаза
author Балашевич, Л.И.
author_facet Балашевич, Л.И.
topic Офтальмология
topic_facet Офтальмология
publishDate 2003
language Russian
container_title Международный медицинский журнал
publisher Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
format Article
title_alt Diagnosis and correction of optic aberrations of the eye
description Показаны основные современные направления и методы исследования, коррекции оптических аберраций глаза и перспективы их развития. Main contemporary directions and methods of study and correction of optic aberrations of the eye as well as the prospects of their development are presented.
issn 2308-5274
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52694
citation_txt Диагностика и коррекция оптических аберраций глаза / Л.И. Балашевич // Международный медицинский журнал. — 2003. — Т. 9, № 3. — С. 62-69. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT balaševičli diagnostikaikorrekciâoptičeskihaberraciiglaza
AT balaševičli diagnosisandcorrectionofopticaberrationsoftheeye
first_indexed 2025-11-25T20:34:16Z
last_indexed 2025-11-25T20:34:16Z
_version_ 1850525263271559168
fulltext ОФТАЛЬМОЛОГИЯ 62 ÌÅÆÄÓÍÀÐÎÄÍÛÉ ÌÅÄÈÖÈÍÑÊÈÉ ÆÓÐÍÀË ¹ 3’2003 Л.И. БАЛАШЕВИЧ. ДИАГНОСТИКА И КОРРЕКЦИЯ АБЕРРАЦИЙ ГЛАЗА 63 ДИАГНОСТИКА И КОРРЕКЦИЯ ОПТИЧЕСКИХ АБЕРРАЦИЙ ГЛАЗА Профессор Л.И. БАЛАШЕВИЧ Санкт-Петербургский филиал МНТК «Микрохирургия глаза», Российская Федерация Показаны основные современные направления и методы исследования, коррекции оптических аберраций глаза и перспективы их развития. ПОНЯТИЕ ОБ АБЕРРАЦИЯХ Острота зрения глаза лимитирована дифракцией света в области зрачка, погрешностями в оптике глаза и разрешающей способностью сетчатки. Любые недо- статки оптической системы называют аберрациями (от лат. aberrare — уклоняться, заблуждаться). К аберрациям относятся: аномалии рефракции (миопия, гиперметро- пия и астигматизм), с которыми повседневно сталки- вается любой офтальмолог и которые в литературе по оптике называют дефокусировками, или аберрациями второго порядка; аберрации высшего порядка (кома, сферическая, хроматическая и некоторые другие); призматические аберрации первого порядка. С дефокусировками и способами их устранения офтальмология имеет дело в течение столетий, так что у врачей сложилось устойчивое представление о том, что именно они определяют качество опти- ческой системы глаза, и до настоящего времени это представление бытует даже в научных публикациях. Между тем дефокусировка есть не что иное, как результат неточной настройки объектива (в дан- ном случае роговицы и хрусталика) по отношению к пленке (сетчатке). Качество самого объектива при этом совершенно никакого отношения к фокусировке не имеет — дефокусированным может быть и плохой, и очень высококачественный объектив. В фотоаппара- те эта проблема легко решается простым вращением объектива. Качество же самого объектива определяется степенью коррекции аберраций высшего порядка, но вопросы, связанные с аберрациями высшего порядка в оптической системе глаза, стали предметом актив- ного интереса офтальмологов только в последние годы в связи с появлением реальных путей для их устранения. В рамках настоящего обзора мы будем говорить преимущественно об этих аберрациях. Аберрации — результат неравной гомогенности оптических сред глаза и локальных нерегулярностей его оптических поверхностей, которые строго инди- видуальны для каждого субъекта. В биологической системе аберрации имеют место и вследствие опти- ческих неравномерностей, приобретенных в результате болезней, врожденных аномалий и перенесенных реф- ракционных операций — включений, помутнений, де- формаций роговицы, плавающих объектов, дисперсии клеток и т.д. С другой стороны, хроматическая аберра- ция обусловлена и полихроматической природой света, в результате которой лучи разной длины волны не мо- гут быть собраны в одной точке. Глаз — асферическая оптическая система, но она не настолько совершенна, чтобы устранить все аберрации. Например, привычная схема коррекции миопии из учебника офтальмологии, приведенная ниже, не соответствует реальности. На са- мом деле даже после идеальной коррекции вогнутым стеклом на сетчатке лучи от точечного источника света не собираются в точку, а образуют круг светорассеяния вследствие аберраций высшего порядка (рис. 1). Наиболее часто рассматривают следующие виды аберраций высшего порядка. Сферическая аберрация (рис. 2а) возникает вследствие того, что края двояковыпуклой линзы преломляют падающие на нее параллельные лучи Рис. 1. Влияние аберраций на коррекцию миопии: схема (вверху) и реальность (внизу) Рис. 2. Схема аберрации: а — сферической; б — хроматической ОФТАЛЬМОЛОГИЯ 62 ÌÅÆÄÓÍÀÐÎÄÍÛÉ ÌÅÄÈÖÈÍÑÊÈÉ ÆÓÐÍÀË ¹ 3’2003 Л.И. БАЛАШЕВИЧ. ДИАГНОСТИКА И КОРРЕКЦИЯ АБЕРРАЦИЙ ГЛАЗА 63 сильнее центра. Хрусталик как раз и является такой линзой, поэтому можно предположить, что именно он ответственен в большей степени за сферические абер- рации глаза, особенно при расширенном зрачке, так как чем больше диаметр линзы, тем больше сферическая аберрация. Хроматическая аберрация (рис. 2б), как уже сказано выше, возникает вследствие того, что корот- коволновые лучи, составляющие спектр белого света, преломляются той же оптической системой сильнее, чем длинноволновые, поэтому глаз никогда не может видеть полихроматический объект абсолютно резким. Хроматической аберрацией объясняется псевдостерео- скопический эффект изображений с резким контрас- том синего и красного, который часто используется в полиграфии. Кома — это сферическая аберрация косых пучков света, падающих под углом к оптической оси глаза. Одна из причин этой аберрации состоит и в том, что оптические элементы глаза несимметричны, т.е. опти- ческий центр роговицы не совпадает точно с фовеолой, а хрусталик всегда слегка наклонен к оптической оси глаза (рис. 3). Дисторсия — это изменение масштаба изображения с удалением от центра к краю, что приводит к искаже- нию прямоугольного изображения, бочкообразному или подушкообразному (рис. 4). Вывод из этого краткого обзора аберраций прост — даже при идеальной коррекции дефокусировок (миопии, гиперметропии и астигматизма) ретинальное изображение не будет идеальным. РЕФРАКЦИОННАЯ ХИРУРГИЯ И АБЕРРАЦИИ Парадокс заключается в том, что современные рефракционные операции, особенно на роговице, устраняют с большим или меньшим успехом дефоку- сировки, но увеличивают оптические аберрации глаза, причем увеличивают их на один-два порядка! Именно с увеличением аберраций чаще всего связана потеря строк наилучшего корригированного зрения в очках до операции (BCVA). Причины усиления аберраций объясняются рядом факторов. Известно, что в лазерной рефракционной хи- рургии используется субтрактивная модель абляции C.R. Munnerlin et al. [1] — удаления, субтракции вер- шины роговицы — «shape-subtraction». В соответствии с этой моделью роговица приравнивается к геометри- ческой сфере, оптическому элементу из пластика. Субтракция (удаление) вершины сферы определенного диаметра дает сферу меньшей кривизны. Предполага- ется, во-первых, что в соответствии с этой моделью единственная часть роговицы, которая подвергается изменению,— это зона абляции; во-вторых, рефракци- онный результат соответствует количеству удаленной ткани; в-третьих, если даже какие-то изменения вне зоны абляции есть, то они не сказываются на резуль- тате. В данной модели не принимается во внимание, как роговица, будучи биомеханической структурой, может отреагировать на абляционную процедуру. Все эти допущения оказались неточными. С. Roberts обнаружила на дифференциальной корнео- топографической карте, показывающей разницу между кривизной роговицы после и до операции ЛАЗИК при миопии 12 дптр неожиданное увеличение кривизны роговицы периферичнее зоны абляции (рис. 5). Пахи- метрическая дифференциальная карта показала увели- чение толщины роговицы в той же зоне (рис. 6). Таким образом, первое положение модели Munnerlin et al. оказалось неверным. Несостоятельным оказался и второй постулат о соответствии рефракци- онного результата количеству удаленной ткани. Ког- да из кератотопографической карты миопа в 6,5 дптр Рис. 3. Схематическое изображение комы Рис. 4. Бочкообразная и подушкообразная дисторсия Рис. 5. Увеличение оптической силы роговицы на периферии (слева) и утолщение периферии роговицы, видимое на пахиметрической карте (справа) Pachimetry Map > 25,8µm 25,8 15,3 3,8 –7,7 –19,2 –20,7 –42,3 –53,8 –65,3 –76,8 < –88,3µm Tangential Map > 7,6D 7,6 6,3 4,8 3,3 1,5 0,3 –1,2 –2,7 –4,2 –5,7 < –7,2D ОФТАЛЬМОЛОГИЯ 64 Л.И. БАЛАШЕВИЧ. ДИАГНОСТИКА И КОРРЕКЦИЯ АБЕРРАЦИЙ ГЛАЗА 65 вычли профиль предстоящей абляции, получив таким образом прогнозируемый послеоперационный про- филь, и сравнили его с реально полученным, послед- ний оказался выше прогнозируемого. Следовательно, и третье положение модели не работает точно. Как и при кератотомии, когда надрезы периферии приводят к изменению профиля центра, так и при фоторефрак- тивной кератэктомии, удаление ткани в центре ведет к изменениям на периферии. C. Roberts дает объяснение этим фактам, исходя из разработанной ею биомеханической модели лазер- ной абляции. Она исходит из того, что коллагеновые фибриллы, составляющие каркас роговицы, крепятся в зоне лимба. Разрыв сетки фибрилл в центре роговицы в результате абляции приводит к их сокращению в сто- рону лимба (рис. 6), в результате чего роговица утол- щается на границе абляции, а оставшаяся центральная часть каркаса уплощается под действием тяги освобож- денных фибрилл. Биомеханика роговицы работает, та- ким образом, на миопию и против гиперметропии, т.е. при миопии эффект операции стремится быть больше расчетного, а при гиперметропии — меньше. Нельзя также игнорировать данные литературы о том, что имеющиеся в роговице аберрации частично нейтрализуют аберрации хрусталика [2]. Придавая операцией новую форму поверхности роговицы, мы разрушаем этот механизм самокоррекции. В конечном итоге результат может быть с равной вероятностью как лучше, так и хуже, что и имеет место в реальной жизни. Можно, таким образом, заключить, что совре- менная рефракционная хирургия позволяет улучшить дефокусировку глаза, т.е. корригировать аномалии рефракции, но этого уже мало. Она должна улучшать, а не ухудшать качество глаза как оптического прибора в целом. Добиться же этого можно лишь устранив по возможности все аберрации глаза как низшего, так и высшего порядка. СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ АБЕРРАЦИЙ ГЛАЗА Впервые монохроматические аберрации глаза че- ловека были исследованы еще в 1894 г. M. Tscherning [3]. Он указывал на то, что выявленные им аберрации могут оказывать влияние на качество зрения, однако не видел путей их устранения. Работа Чернинга не была одобрена Гульштрандом и надолго забыта. Только в 70-е годы прошлого века ее развили H.C.Howland, B.H. Howland [4], а затем, уже в 1997 г., P. Mirdel et al. сообщили о создании прибора для монохроматической аберрометрии на принципе Чернинга [5]. Оригиналь- ный метод Чернинга основан на субъктивном изме- рении и заключается в следующем. На поверхность оптической линзы +4 дптр наносятся линии в виде решетки, через эту решетку испытуемый должен был смотреть на точечный отдаленный источник света, например на звезду, излучение которой параллельно. При наличии в глазу аберраций испытуемый должен был зарисовать видимые искажения решетки. В Рос- сии этим методом пользовался Ю.З. Розенблюм еще в 1989 г. В современном приборе в качестве источника параллельных лучей используется лазер, а результат исследования регистрируется цифровой камерой и об- рабатывается на компьютере, что позволяет получить объективную картину аберраций. Прибор, называемый «Wavefront analyzer» — ана- лизатор фронтовой волны, состоит из двух каналов — входного и выходного. Главное назначение входного канала — создание на сетчатке испытуемого глаза изображения множества регулярно расположенных световых точек. Для создания такого изображения ис- пользуют YAG-лазер с удвоением частоты излучения, излучающий в видимой части спектра (l = 532 нм), зеленый луч которого проходит через коллиматор и, приобретя параллельное направление, освещает маску со 168 отверстиями в ней, расположенными в форме квадрата (рис. 7). Именно эта решетка и проецируется специальным затвором в течение 40 мс на сетчатку. От- раженное от сетчатки изображение решетки попадает в выходной канал прибора, представляющий собой непрямой офтальмоскоп, который проецирует его на высокочувствительную CCD-камеру, связанную с персональным компьютером. Все искажения решетки, которые произошли после прохождения изображения через оптические среды глаза, регистрируются и срав- ниваются с идеальной решеткой. Для получения достоверного результата очень важна правильная центровка глаза испытуемого. Она обеспе- чивается инфракрасной видеосистемой и фиксационной мишенью, коаксиальной с осью прибора. Испытания по- казали высокую точность и воспроизводимость резуль- татов измерений. Дефокусировки измеряются с точ- ностью ±0,08 дптр, ось цилиндра — с точностью до 2°, среднее квадратичное отклонение аберраций ±0,02 мкм. Аберрометр Чернинга, выпускаемый фирмой «Wavelight Laser Techn.» (Эрланген, ФРГ), имеет пределы изме- рения аномалий рефракции от +6 до —12 дптр (рис. 8). Он может представлять результаты измерений в виде топографической картины распределений аберраций в плоскости зрачка, а также в виде трехмерного изобра- жения отдельно для дефокусировок и аберраций (рис. 9). Рис. 6. Модель изменения топографии роговицы после абляции по С. Робертс ОФТАЛЬМОЛОГИЯ 64 Л.И. БАЛАШЕВИЧ. ДИАГНОСТИКА И КОРРЕКЦИЯ АБЕРРАЦИЙ ГЛАЗА 65 Другим вариантом аберрометрии, основанным на анализе ретинального изображения, является Ray Tracing Aberrometry (аберрометрия по отслеживанию луча). Он разработан в Киеве В.В. Молебным и С.В. Мо- лебным совместно с И. Палликарисом (Греция). В этом способе использовано измерение распределения по сет- чатке тонкого лазерного луча, спроецированного на нее параллельно зрительной оси. Применено красное видимое излучение диодного лазера длиной волны 650 нм и диаметром луча 0,3 мм, которое направляется в глаз с помощью специального акустооптического дефлектора и формирующей оптики. Для измерений в глаз направляют от 60 до 400 лучей, каждый из которых тестирует оптику глаза 5 раз. Отраженная картинка улавливается спе- циальным детектором с помощью детекторной линзы и анализируется компьютером. Весь процесс занимает всего 10—20 мс в зависимости от числа заданных то- чек исследования. Малая длительность исследования важна для обеспечения его точности, так как мелкие движения глаза вносят погрешности в измерение. Для обеспечения высокой точности прибор дополнительно снабжен специальной системой видеотрекинга, которая отслеживает глазной тремор. Прибор позволяет ре- гистрировать искажения луча на сетчатке, вызванные аберрациями, и создавать распределение аберраций в плоскости зрачка, вычислять карту абляции. Пока прибор имеет ограниченные возможности по диапазону измеряемых аномалий рефракции, но этот недостаток устраняется с развитием прибора. Достоинство данного принципа заключается в том, что тестовые лучи подаются на сетчатку не од- новременно, а последовательно, что позволяет избежать погрешностей при наложении деформированных изображений точек одна на другую. Принципиально иной метод из- мерения аберраций глаза по анализу вышедшего из глаза отраженного от сетчатки пучка лучей (outgoing refraction aberrometry) пришел в оф- тальмологическую оптику из спек- трометрии и астрономии. Впервые он был описан J. Hartmann в 1900 г. [6] и затем усовершенствован и исполь- зован в астрономии R.W. Shack, откуда и получил на- звание метода Шека—Гартманна. На основе измерения аберраций по этому методу в последнее двадцатилетие была разработана так называемая адаптивная оптика для их коррекции, которая позволила получить четкие изображения в телескопах отдаленных астрономичес- ких объектов, устранив вызванные при прохождении че- рез атмосферу и космическое пространство аберрации. Адаптивная оптика используется также в военном деле для идентификации искусственных спутников Земли. Для исследования аберраций человеческого глаза этот метод был применен в 1994 г. учеными-физиками из Гейдельбергского университета [7]. Еще в 1619 г. философ и астроном из университета в Ингольштадте Христофер Шайнер обнаружил, что в несоразмерном глазу при рассматривании звезды через диск с двумя отверстиями образуются два изо- бражения. Соответствующим корригирующим стеклом эти отверстия можно слить, если речь идет о миопии или гиперметропии, но если двоение вызвано аберра- циями высшего порядка, сферическая коррекция не может дать слияния изображений. М.С. Смирнов [8] нашел способ слияния и таких изображений, исполь- зовав второй, подвижный источник света, который перемещал перед диском с отверстиями до тех пор, пока изображения не сливались. Это был простейший субъективный аберрометр, так как величина смещения второго источника света по горизонтали и вертикали давала численное значение аберрации. Рис. 7. Проецируемая на ретину решетка из световых точек (слева) и отраженные изображения решетки, подвергнутой аберрациям (справа) Рис. 8. Аберрометр типа Чернинга фирмы «Wavelight Laser Techn.» Рис. 9. Карта аберраций глаза, полученная на аберрометре Чернинга: а — все аберрации; б — после вычленения сфероцилиндрической составляющей а) б) ОФТАЛЬМОЛОГИЯ 66 Л.И. БАЛАШЕВИЧ. ДИАГНОСТИКА И КОРРЕКЦИЯ АБЕРРАЦИЙ ГЛАЗА 67 Гартманн использовал диск со многими отвер- стиями, а R.V. Shack [9] заменил диск ячейкой из мик- ролинз, тем самым завершив создание современного прибора, который правильнее было бы назвать аберро- метром Шайнера—Смирнова—Гартманна—Шека. В современном виде аберрометр Гартманна—Шека представляет собой анализатор фронта исходящей из глаза световой волны, дающий фундаментальную ха- рактеристику качества всей оптической системы глаза, а не только поверхности роговицы, как это делают ке- ратотопографы. Устройство аберрометра можно про- следить на примере аберррометра фирмы «Asclepion» (ФРГ) «WASCA — Analyzer». C помощью диодного лазера, излучающего в не- видимом глазом инфракрасном диапазоне (l = 850 нм), в глаз направляется коллимированный лазерный луч, который с позиций волновой теории света можно рассматривать как идеальный плоский волновой фронт. Отражаясь от сетчатки, часть света выходит из глаза, но выходящий волновой фронт искажен его аберрациями, включая дефокусировки. Так, в миопи- ческом глазу покидающие глаз лучи образуют вы- пуклый волновой фронт, так как все лучи сходятся перед глазом, эмметропичный глаз создает близкий к плоскому, а гиперметропичный — вогнутый фронт, аберрации высшего порядка создают более сложные искажения фронта. Отраженный фронт падает через делитель лучей на сенсор Шека—Гартманна, состоящий из 1500 асферических микролинз, диаметр каждой не превышает 150 мкм. Каждая микролинза собирает не- аберрированные лучи в фокусе, а каждое отклонение луча, подверженного аберрации, от точки фокуса ре- гистрируется мощным компьютером и представляется в виде карты аберраций с учетом как дефокусировки, так и аберраций высшего порядка. Компьютер подсчитывает и описывает величину и характер аберраций с помощью полиномов Zernike. в графической форме они представлены на рис. 10. Например, полином Z (2,0) представляет сфе- рический дефокус (миопию), Z (2,2) — астигматизм, Z (4,0) — сферические аберрации и т.д. Прибор пред- ставляет результаты исследования в виде карты распре- деления аберраций в плоскости зрачка (рис. 11). Аберрометр измеряет в каждой точке разницу в длине оптического пути (OPL) в микрометрах (мкм) между идеальным и реальным фронтом све- товой волны. OPL представляет собой произведение реально пройденного светом пути через данную точку роговицы на коэффициент ее преломления, равный 1,376. Разница в длине оптического пути отражается на экране аберрометра как PV OPD — Peak-to-Valley Optical Path Difference, т.е. разница в длине оптиче- ского пути от возвышения до впадины независимо от того, возникает эта разница вследствие дефокуса или аберраций высшего порядка. Компьютер может выде- лить PV OPD HO, или разницу в длине оптического пути вследствие аберраций только высшего порядка. Интегральную характеристику степени выраженности аберраций оптики глаза аберрометр вычисляет, извле- кая квадратный корень из суммы квадратов отклонений длины оптического пути во всех исследованных точках (Root Mean Square of PV OPD, или сокращенно RMS OPD). Эта величина также может быть приведена для всех аберраций и только для аберраций высшего по- рядка. Как показали выполненные в нашей клинике исследования, в глазу, считающемся на основе обыч- ных обследований эмметропическим, аберрации всегда имеют место. Средняя величина PV OPD составляет при этом 4,43±1,95 мкм, а RMS OPD — 1,05±0,44 мкм. Доля аберраций высшего порядка (PV OPD HO) со- ставляет после вычета дефокуса 1,83±1,14 мкм, а RMS PV OPD HO — 0,3±1,14 мкм. Исследование на анализаторе не сложнее обычного кератотопографического исследования. Он обеспечи- вает диапазон измерений аномалий рефракции от +10 до —17 дптр, астигматизма — до ±6 дптр с точностью ±0,05 дптр, время считывания информации всего 13 мс. Важным достоинством прибора является то, что он работает в инфракрасном диапазоне, не вызывающем неприятных субъективных ощущений у пациента. В настоящее время это наиболее совершенный и до- работанный тип аберрометров, производимый целым Рис. 10. Полиномы Zernike z(2,–2) z(2,0) z(2,2) z(3,–3) z(3,–1) z(3,1) z(3,3) z(4,–4) z(4,–2) z(4,0) z(4,2) z(4,4) Рис. 11. Карта результатов исследования на аберрометре «WASCA-Analyzer»: а) все аберрации; б) вычленен только дефокус (миопия); в) вычленен только цилиндр; г) вычленены аберрации высшего порядка а) б) в) г) ОФТАЛЬМОЛОГИЯ 66 Л.И. БАЛАШЕВИЧ. ДИАГНОСТИКА И КОРРЕКЦИЯ АБЕРРАЦИЙ ГЛАЗА 67 рядом компаний. Имеются также аберрометры, рабо- тающие на других принципах, однако детальное их рассмотрение выходит за рамки данной статьи. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АБЕРРОМЕТРИИ В РЕФРАКЦИОННОЙ ХИРУРГИИ Таким образом, к концу XX ст. офтальмология и офтальмологическая оптика сделали значительный шаг вперед и не только вышли на новый уровень по- нимания природы оптических несовершенств глаза, но и вооружили практическую офтальмологию совершен- ными приборами для беспрецедентно точных измере- ний оптических аберраций и классических аномалий рефракции. Совершенно очевидно, что этот резкий рывок в развитии, казалось бы, застывшей со времен Дондерса науки о рефракции тесно связан с развитием рефракционной хирургии в последней четверти века, главный толчок которому дал наш гениальный сооте- чественник академик С.Н. Федоров. Интенсификация разработки методов измерений аберраций, в свою очередь, объясняется прогрессом эксимерлазерной техники. Новейшие лазерные уста- новки имеют формирующие системы типа «flying spot», которые за счет малого (порядка 0,8—1,5 мм) диаметра пятна и мощного программного обеспече- ния способны осуществлять абляцию профиля лю- бой сложности и корригировать не только аномалии рефракции, но и аберрации. Конечно, хирургическая коррекция интегральных ошибок оптической системы глаза путем воздействия только на переднюю поверх- ность роговицы не представляется идеальным путем, но пока он является единственным, доведенным до практической реализации. Из европейских фирм немецкая фирма «Carl Zeiss- Meditec» (бывшая «Aesculap — Meditec») поставляет на рынок законченную технологическую систему авто- матической абляции аномалий рефракции и аберраций «WASCA» (Wavefront Aberration Supported Customise Ablation). Система включает в себя аберрометр Гар- тманна — Шека, эксимерный лазер «MEL — 70 G- scan» и «MEL-80» с формирующей системой «flying spot» (летающее пятно), устройство для удаления из операционной зоны продуктов распада «CCA» и устройства для моделирования той остроты зрения, которую пациент может получить после операции по данной программе, «AWACS» (Asclepion Wavefront Aberration Correcting Simulation). Устройство «CCA» (Cone for Controlled Atmosphere — конус для контро- ля за атмосферой) представляет собой конусовидную насадку к лазеру «MEL-70» (рис. 12), которая отса- сывает воздух вместе с продуктами распада ткани из пространства высотой 5 см над зоной абляции, при этом не меняя поток воздуха непосредственно над роговицей. В новом приборе «MEL-80» она состав- ляет неотъемлемую часть прибора. Система отсоса не является обязательной при коррекции аномалий реф- ракции, но она необходима при коррекции аберраций, так как облако из продуктов распада перед роговицей может экранировать часть УФ-излучения и вносить погрешность в результат коррекции, значимый при ус- транении аберраций. Первые опубликованные фирмой данные многоцентровых исследований по коррекции аметропий с насадкой «ССА» [10] показали, что при миопии до 8 дптр в так называемую «зону счастья» (от- клонения от заданной рефракции ±0,5 дптр) попадает 84% пациентов после ФРК, в то время как по строгому стандарту FDA (Food and Drug Administration, USA) предусматривается цифра в 50%. Фирма «Carl Zeiss-Meditec» несколько лет тому назад разработала способ автоматической абляции роговицы по данным кератотопографического иссле- дования TOSCA (Topography Supported Customized Ablation). Суть ее заключается в том, что полученная при корнеотопографическом исследовании оптиче- ская карта роговицы трансформируется с помощью специальной программы в заданный профиль абля- ции, который записывается на специальную дискету. Эта дискета помещается в дисковод компьютера, управляющего работой лазера. Лазер по заданной программе автоматически реализует вычисленный профиль, снимая все неровности и приводя рого- вицу к идеальной сферической форме. По опыту, полученному в Санкт-Петербургском филиале ГУ МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. Св. Федо- рова, TOSCA показала себя как уникальный способ коррекции нерегулярностей поверхностей роговицы вследствие децентрации после ранее выполненных ла- зерных рефракционных операций, при неправильном астигматизме после кератотомии и кератопластики, а также при других нестандартных ситуациях. Таким образом, фирма «Carl Zeiss — Meditec» вступила в новую эпоху рефракционной хирургии, имея за плечами солидный опыт автоматической индивиду- ализированной абляции. Теоретически эксимерлазерная хирургия рого- вицы на основе аберрометрии может обеспечить не только устранение дефокусировок на аметропичных глазах, но и повысить остроту зрения до теоретически возможного предела на эмметропичных глазах. Каков же этот предел? Ведь качество зрения определяется не только оптикой глаза, но и особенностями анатомии и нейрофизиологии его фоторецепторного аппарата, особенно в зоне фовеолы, и высших отделов зритель- ного анализатора. Классический постулат о том, что детали объекта не могут различаться глазом, если его изображение не разделено невозбужденной колбочкой, остается в силе (рис. 13). Рис. 12. Устройство «ССА» (конус для удаления продуктов распада из зоны абляции) ОФТАЛЬМОЛОГИЯ 68 Л.И. БАЛАШЕВИЧ. ДИАГНОСТИКА И КОРРЕКЦИЯ АБЕРРАЦИЙ ГЛАЗА 69 Расчеты показывают, что при среднем диаметре колбочки 2—2,5 мкм и расстоянии от узловой точки соразмерного глаза 16,67 мм колбочковая мозаика лимитирует остроту зрения 60—70 циклами на гра- дус, или величиной от 2 до 2,5 единиц остроты зрения. Другими словами, если бы глаз имел идеальную оптику без аномалий рефракции и аберраций, нормой остроты зрения можно было бы считать не 1,0, а 2—2,5 единицы. Имеющиеся в литературе пока еще немногочислен- ные данные подтверждают, что такая острота зрения действительно может быть достигнута. T. Seiler et al. получили остроту зрения 2,0 и более, определяемую как суперзрение, но только на 4 из 15 глаз (27%). На остальных глазах «суперзрение» получить не удалось, а 2 пациента даже потеряли 1 строку BCVA. Пациенты имели до операции рефракцию от —1,9 до —7,8 дптр и цилиндр не более 3 дптр. Использовался аберрометр Чернинга и лазер «Allegretto» фирмы «WaveLight» (ФРГ). D.Dausch из Нюрнберга сообщил в мае 2000 г. в Бостоне свои первые данные о результатах коррекции у 20 пациентов с помощью системы автоматической абляции WASCA. До операции разброс рефракции был в пределах от —1,75 до —7,0 дптр и цилиндра до —2,0 дптр. Автором получены впечатляющие непос- редственные результаты: наилучшая корригированная острота зрения в группе в целом до операции была рав- на 1,09 , после операции —1,64. Только один пациент потерял 1 строку BCVA, остальные получили прибавку от 1 до 4 строк (рис. 14). У одного из пациентов выяв- лена острота зрения после операции 3,2 — это выше теоретического предела! Как видно, система автоматической абляции по данным аберрометрии действительно открывает новые горизонты перед рефракционной хирургией третьего тысячелетия. Тем не менее, эти достижения не долж- ны вызывать ажиотажа и быть основанием для того, чтобы давать в назойливой рекламе скоропалительные обещания дать всем желающим 300% прибавку зрения. Есть много причин для того, чтобы подходить к этой проблеме более осторожно. Как свидетельствуют при- веденные первые результаты применения новой тех- нологии, они имеют статистический характер и дают расчетный результат, как и обычная эксимерлазерная хирургия, далеко не у всех пациентов. На конечный результат оказывает влияние прежде всего степень со- вершенства используемых измерительных приборов, лазерной техники и компьютерных программ, а также уровень подготовки и опыт персонала, использующего эту технику. Было и остается непредсказуемым влия- ние индивидуальных особенностей процесса заживле- ния раны на конечный результат операции. В силу физических причин максимальный вы- игрыш от коррекции аберраций получают молодые люди с относительно широким зрачком, так как уст- ранение аберраций наиболее полно сказывается именно при широком зрачке. При узком зрачке влияние аберра- ций на остроту зрения значительно меньше, поскольку оно в большей степени определяется дифракцией света на крае зрачка. Следует принимать во внимание также и тот факт, что аберрации высшего порядка различны для аккомодирущего и неаккомодирующего глаза, и если абляция выполнена по данным, полученным при установке глаз вдаль, качество зрения вблизи может оказаться несколько хуже. Как и аномалии рефрак- ции, аберрации изменяются с возрастом, поэтому не исключено, что приобретенное в результате операции в молодости «суперзрение» через определенное время может исчезнуть. Невозможно пока учесть чрезвычайное много- образие вариантов расположения, диаметра, ориен- тации и качества фоторецепторов фовеолы, сам факт Рис. 13. Пример, показывающий предел различения деталей объекта, ограниченный диаметром колбочки Рис. 14. Изменение BCVA у 20 пациентов после абляции на основе аберрометрии c помощью аберрометра «WASCA» фирмы «Asclepion» (по данным D. Dausch) ОФТАЛЬМОЛОГИЯ 68 Л.И. БАЛАШЕВИЧ. ДИАГНОСТИКА И КОРРЕКЦИЯ АБЕРРАЦИЙ ГЛАЗА 69 DIAGNOSIS AND CORRECTION OF OPTIC ABERRATIONS OF THE EYE L.I. Balashevich S u m m a r y Main contemporary directions and methods of study and correction of optic aberrations of the eye as well as the prospects of their development are presented. влияния которого на качество зрения установлен [10]. Ничего не известно о том, какое влияние могут ока- зать на послеоперационный результат особенности обработки зрительных сигналов в высших отделах мозга. Из клинической практики хорошо известно, что с детства некорригированный аметропичный глаз навсегда запоминает размытую «картинку» и не способен дать более высокую остроту зрения в зрелом возрасте даже при идеальной коррекции. Логично до- пустить, что по крайней мере у некоторых пациентов получить «суперзрение» окажется невозможным из-за относительной амблиопии, ограничивающей остроту зрения привычной с детства единицей с коррекцией. Существенное влияние на аберрации глаза оказывает состояние и качество слезной пленки на поверхности роговицы. L.N. Thibos [11] показал, что при искусст- венно воспроизведенном синдроме сухого глаза из-за разрушения слезной пленки аберрации резко уве- личиваются (рис. 15). Автор установил, что многие роговичные аберрации нейтрализуются аберрациями хрусталика, поэтому иногда выгоднее не нарушать это равновесие. Серьезные исследователи уже сейчас озабочены изучением проблем, с которыми могут столкнуться люди, реально получившие «суперзрение» в 2—3 еди- ницы. Как они воспримут представших в новом виде со всеми ставшими заметными мелкими изъянами лица близких? Как они будут себя чувствовать в мире, где все технологии передачи информации (кино, видео, поли- графия, экраны и дисплеи компьютеров, фотографии, экраны телевизоров) рассчитаны как раз на несовер- шенное зрение, не способное различить отдельные пик- сели или точки, из которых состоят эти изображения? Наконец, как быть с предельно допустимыми уровнями электромагнитных излучений, лазерных и световых, предусмотренных современными стандартами, кото- рые создавались в расчете на размытое аберрациями пятно излучения на сетчатке? Не приведет ли у таких пациентов даже случайный взгляд на солнечный диск к повреждению сетчатки? Наконец, кому, лицам каких профессий действительно нужно «суперзрение» и сто- ит ли тратить огромные ресурсы на разработку этих технологий при наличии в мире миллионов слепых и слабовидящих от курабельных заболеваний? Ответы на все эти вопросы еще предстоит найти. Рис. 15. Влияние высыхания слезной пленки на оптические аберрации глаза. Данные на левом рисунке получены сразу после мигания, на правом — через 40 с после задержки мигания (L.N.Thibos) Л и т е р а т у р а 1. Munnerlin C.R., Koons S.J., Marshall J. Photorefractive kera- tectomy: a technique of laser refractive surgery // J. Cataract Refr. Surg.— 1988.— Vol. 14.— P. 46—52. 2. Munger R. New paradigm for the treatment of myopia by re- fractive surgery // J. Refr. Surg.— 2000.— Vol. 16.—  5.— P. S651—S653. 3. Tscherning M. Die monochromatischen Aberrationen des menschlichen Auges // Zeitschr. Psychol. Physiol. Sinn.— 1894.— Bd. 6.— Р. 456—471. 4. Howland H.C., Howland B. A subjective method of the mea- surement of monochromatic aberrations of the eye // J. Optic Soc. Am.— 1977.— Vol. 67.— P. 1508—1518. 5. Measering device for determining monochromatic aberrations of the human eye / P. Mirdel, W. Wiegard, H.E. Krinke et al. // Ophthalmology.— 1997.— Vol. 6.— P. 441—445. 6. Hartmann J. Bemerkungen ueber den Bau und die Justierung von Spektrographen // Zeitschr. Instrumentenk.— 1900.— Bd. 20.— Р. 47. 7. Objective measurement of the wave aberrations of the hu- man eye using Shack-Hartmann wavefront sensor / J. Liang, W. Grimm, S. Geolz, J.F. Bille // J. Opt. Soc. Am.— 1994.— Vol. 11.— P. 1949—1957. 8. Cмирнов М.С. Измерение волновой аберрации че- ловеческого глаза // Биофизика.— 1961.—  6.— С. 687–703. 9. Shack R.V., Platt B.C. Production and use of a lenticular Hart- mann screen // J. Opt. Soc. Am.— 1971.— Vol. 61.— P. 656. 10. Direct measurement of human cone photoreceptor alignment / S.A. Burns, S. Wu, F.C. Delori, A.E. Elsner // Ibid.— 1995.— Vol. 12.— P. 2329—2338. 11. Thibos L.N. The prospects for perfect vision // J. Refr. Surg.— 2000.— Vol. 16,  5.— P. S540—S546. Поступила 04.07.2003

Ähnliche Einträge