RAMUNĖ RAITELAITIENĖ
Akies lęšiuko ultragarsinių, biocheminių ir
mechaninių savybių įvertinimas
(eksperimentiniai – klinikiniai tyrimai)
Daktaro disertacija
Biomedicinos mokslai, medicina (07 B)
Disertacija rengta 2001–2005 metais Kauno medicinos universiteto Biomedicininių tyrimų instituto Oftalmologijos laboratorijoje.
Mokslinis vadovas:
prof. habil. dr. Alvydas Paunksnis (Kauno medicinos universitetas, biomedicinos mokslai, medicina – 07 B)
1. ĮVADAS...4
1.1 Darbo tikslas ir uždaviniai...6
1.2 Darbo naujumas...6
1.3 Praktinė reikšmė ...7
2. LITERATŪROS APŽVALGA ...8
2.1 Kataraktos etiologija ir patogenezė ...8
2.2 Kataraktos klasifikacija ir tyrimo metodai ...13
2.3 Senatvinės kataraktos problema ir paplitimas ...16
2.4 Diabetinė katarakta, epidemiologija, klasifikacija ...18
2.5 Kataraktos chirurginis gydymas...21
2.6 Lęšiuko mechaninių savybių tyrimai ...23
3. KONTINGENTO CHARAKTERISTIKA...27
3.1 Klinikiniai tyrimai ...27
3.2 Eksperimentiniai tyrimai ...30
4. TYRIMO METODAI...32
4.1 Oftalmologinio tyrimo metodai...32
4.2 Kiti metodai...43
4.3 Statistinis duomenų įvertinimas ...48
5. PAGRINDINIAI DARBO REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS ...49
5.1 Lęšiuko ultragarso slopinimo koeficiento skirtumai, esant įvairaus intensyvumo kataraktai ...49
5.2 Lęšiuko kietumas ir jo įvertinimas ...58
5.3 Vandenyje tirpių lęšiuko baltymų kiekis ir jų pasiskirstymas į frakcijas skirtingos etiologijos kataraktos atveju...63
5.4 Lęšiuko storio pokyčiai ...66
6. REZULTATŲ APIBENDRINIMAS ...69
7. IŠVADOS...75
8. LITERATŪROS SĄRAŠAS...76
9. MOKSLINIŲ PUBLIKACIJŲ DISERTACIJOS TEMA SĄRAŠAS...86
SANTRUMPOS
AMD – su amžiumi susijusi makulos degeneracija ATP – adenozino trifosfatasCD – cukrinis diabetas
dB/cmMHz – decibelai / centimetrui megaherco DNR – dezoksiribonuleino rūgštis
EKKE – ekstrakapsulinė kataraktos ekstrakcija HL – hipertoninė liga
IKKE – intrakapsulinė kataraktos ekstrakcija IOL – dirbtinis intraokulinis lęšiukas
IŠL – išeminė širdies liga kDa – kilodaltonas
KTU – Kauno technologijos universitetas
LOCS III – anglų k. – lens opacity classification system version III m – metai
mm – milimetrai N – niutonas n – atvejų skaičius
NAD+ – nikotinamidadenindinukleotidas
NADP+ – nikotinamidadenindinukleotido fosfatas
p – reikšmingumo lygmuo (klaidos tikimybė) PI – pasikliautinasis intervalas
PSO – Pasaulinė Sveikatos apsaugos Organizacija proc. – procentai
r – Pearson koreliacijos koeficientas R2 – apibrėžtumo koeficientas RD – radiodažninis
RDM – reaktyvūs deguonies metabolitai SD – vidurkio standartinis nuokrypis t – Stjudento kriterijus
UG – ultragarsas
UV – ultravioletiniai spinduliai X – aritmetinis vidurkis
1. ĮVADAS
Katarakta yra akių liga, kuria sergant lęšiukas pamažu netenka skaidrumo, formuojasi drumstys, dėl kurių blogėja matymas. Tai viena pagrindinių grįžtamo aklumo
priežasčių pasaulyje [68].Suaugusiam žmogui katarakta vystosi dėl senėjimo procesų, saulės
spindulių poveikio, rūkymo, blogos mitybos, lėtinio apsinuodijimo alkoholiu bei sisteminių ligų (pvz. cukrinio diabeto, miotoninės distrofijos, lėtinio odos uždegimo, neurodermito, sklerodermijos ir kt.) [38] ar po įvairių akies traumų. Amžius bei cukrinis diabetas – bene dažniausios kataraktos vystymosi priežastys [7, 106]. Literatūros duomenimis, nuo amžiaus priklausomos kataraktos paplitimas ypač padidėja penktajame žmogaus amžiaus dešimtmetyje, 65–74 metų amžiuje ji pasitaiko iki 50 proc. žmonių, o nuo 75 metų – iki 70 proc. [6]. Tuo tarpu cukrinis diabetas gali sukelti lęšiuko drumstėjimą ne tik vyresniame, bet ir jauname amžiuje. Cukrinio diabeto gydymo metodų tobulinimas per pastaruosius 50 metų prailgino daugelio šia liga sergančių gyvenimo trukmę. Tai sąlygojo diabeto sukeltų komplikacijų, kartu ir diabetinės kataraktos, skaičiaus augimą.
Nors nustatyti įvairūs kataraktos rizikos veiksniai, jos patogenezė nėra visiškai aiški. Naujausiais literatūros duomenimis, pagrindinis kataraktos patogenetinis mechanizmas yra vandenyje tirpių lęšiuko baltymų oksidacinis pažeidimas [94]. Manoma, kad cukrinis diabetas padidina su amžiumi besivystantį oksidacinį stresą ir pagreitina (paankstina) lęšiuke
vykstančius degeneracinius procesus[126]. Todėl šiame darbe tirtas lęšiuko vandenyje tirpių
baltymų kiekis bei jų pasiskirstymas į skirtingos molekulinės masės frakcijas senatvinės ir diabetinės kataraktos atveju.
Dažniausiai lęšiuko drumstys vertinamos oftalmobiomikroskopijos būdu, tyrimui naudojant plyšinę lempą (biomikroskopą). Tai sąlyginai pigus, tačiau subjektyvus tyrimo metodas. Per pastaruosius 15 metų buvo pasiūlyta keletas įvairių objektyvaus tyrimo metodų lęšiuko drumstims vertinti. Tačiau dauguma jų yra brangūs, nes jiems reikalinga speciali aparatūra. Pastaruoju metu vis labiau populiarėja ultragarsinis akies audinių tyrimas. Tai vienas iš informatyviausių ir pigiausių tyrimo metodų. Oftalmologijoje naudojamas A ir B ultragarsinis skenavimas. Ultragarsinis A skenavimas dažniausiai naudojamas akies ašies ilgio matavimui bei dirbtinio intraokulinio lęšiuko stiprumo nustatymui prieš kataraktos operaciją. Ultragarsinis B skenavimas naudojamas norint įvertinti stiklakūnio, tinklainės, gyslainės, akiduobės patologiją bei akies būklę, esant neskaidrioms optinėms terpėms.
Ramunė Raitelaitienė Akies lęšiuko ultragarsinių, biocheminių ir mechaninių savybių įvertinimas Įvadas Ultragarso bangos – tai bangos, kurių sklidimas biologiniame audinyje apibūdinamas bangos sklidimo greičiu ir bangos slopinimu [121, 123], o šiems parametrams įtakos turi biologinių audinių tankumas ir jų struktūra. Vystantis kataraktai, vyksta lęšiuko baltymų struktūriniai pakitimai, kai susidaro stambūs savo dydžiu ir didelės molekulinės masės baltymai [37]. Šių junginių susidarymas sukelia lęšiuko refrakcinio indekso ir skaidrumo pakitimus [110], o tai slopina ultragarso bangos sklidimą. Literatūroje randama vis daugiau duomenų apie mėginimą įvertinti lęšiuko drumstumą apskaičiuojant ultragarso slopinimo koeficientą [121].
Vienintelis šiuo metu žinomas efektyvus kataraktos gydymo metodas – chirurginis drumsto lęšiuko pašalinimas. Kadangi katarakta yra su amžiumi susijusi liga, o visame pasaulyje – tiek išsivysčiusiose, tiek besivystančiose šalyse sparčiai ilgėja žmonių gyvenimo trukmė, kataraktos operacijų skaičius nuolat auga. Nuolatinis chirurginės technikos tobulėjimas įgalina saugiau atlikti operacijas ir tikėtis geresnių pooperacinių rezultatų. Pastaruoju metu kataraktos operacijos dažniausiai atliekamos pažangiu fakoemulsifikacijos būdu. Šios metodikos panaudojimui ypač didelės įtakos turi lęšiuko branduolio mechaninės savybės, t.y. kietumas, kurį pamatuoti neinvaziniais tyrimo būdais galimybių kol kas nėra. Apie lęšiuko branduolio kietumo laipsnį prieš kataraktos operaciją sprendžiama tik iš netiesioginių rodiklių – paciento amžiaus, branduolio spalvos ar jo intensyvumo.
Šios priežastys paskatino atlikti įvairaus intensyvumo ir skirtingos etiologijos kataraktų ultragarso slopinimo koeficiento tyrimus. Kartu su KTU darbuotojais sukurta nauja lęšiuko branduolio kietumo matavimo metodika. Jų sukonstruotu originaliu prietaisu eksperimento sąlygomis ištirti šunų bei žmonių lęšiukai ir įvertintas jų kietumo ryšys su ultragarso bangos slopinimu. Lęšiuko branduolio kietumo priešoperacinis neinvazinis įvertinimas ultragarsinių tyrimų pagalba padėtų tinkamai pasirinkti operacijos laiką, metodiką ir sėkmingai atlikti drumsto lęšiuko pašalinimo operaciją.
Šiame darbe tirti asmenys, sirgę senatvine bei diabetine kataraktomis, įvertintas operuojamų akių lęšiukų drumstumas, lęšiuko storis, ultragarso slopinimo koeficientas bei vandenyje tirpių lęšiuko baltymų kiekis, baltymų pasiskirstymas į skirtingos molekulinės masės frakcijas; eksperimento sąlygomis tirtas šunų bei senatvine katarakta sergančių žmonių lęšiukų branduolių kietumas. Lęšiuko mechaninių, ultragarsinių ir biocheminių savybių kompleksiniai tyrimai leistų objektyviai įvertinti lęšiuko pokyčius, atsirandančius vystantis kataraktai.
1.1 DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI
Darbo tikslas:Darbo tikslas – nustatyti akies lęšiuko drumsčių sąsają su jo mechaninėmis, ultragarsinėmis ir biocheminėmis savybėmis.
Darbo uždaviniai:
1. Sukurti metodiką lęšiukų mechaninių savybių (kietumo) tyrimui.
2. Ištirti šunų bei žmonių akių lęšiukų branduolių mechanines savybes eksperimento sąlygomis ir nustatyti jų sąsają su lęšiuko ultragarso slopinimo koeficientu.
3. Ištirti ir įvertinti atsitiktinai atrinktų senatvine bei I ir II tipo diabetine katarakta sergančių asmenų lęšiukus:
3.1. Nustatyti ir palyginti ultragarso slopinimo koeficiento rodiklius tarp sergančių diabetine ir senatvine katarakta bei kontrolinės grupės asmenų;
3.2. Ištirti ir palyginti vandenyje tirpių lęšiuko baltymų kiekį tarp I bei II tipo diabetine ir senatvine katarakta sergančių asmenų;
3.3. Įvertinti lęšiuko storio skirtumus esant įvairių tipų kataraktai.
4. Nustatyti lęšiuko mechaninių ir biocheminių savybių įtaką jo ultragarsinėms charakteristikoms.
1.2 DARBO NAUJUMAS
Šioje studijoje pateikiami lęšiuko mechaninių savybių (kietumo) tyrimo duomenys. Sukurta originali lęšiuko mechaninių savybių įvertinimo metodika, sukonstruotas naujas matavimo prietaisas, dėl to atsirado galimybė eksperimento sąlygomis išmatuoti operacijos metu pašalinto lęšiuko branduolio kietumą. Atlikus eksperimentą su šunų bei žmonių akimis,
Ramunė Raitelaitienė Akies lęšiuko ultragarsinių, biocheminių ir mechaninių savybių įvertinimas Įvadas nustatytas ryšys tarp ultragarso slopinimo ir lęšiuko branduolio kietumo. Įvertinta žmonių lęšiukų branduolių kietumo priklausomybė nuo amžiaus, branduolio spalvos ir intensyvumo. Šiame darbe pirmą kartą atlikti kompleksiniai oftalmologiniai, ultragarsiniai ir biocheminiai senatvine ir diabetine katarakta sergančių asmenų lęšiukų tyrimai, įvertinant drumsčių intensyvumą, ultragarso slopinimo koeficientą, tiriant vandenyje tirpių lęšiuko baltymų kiekį ir jų pasiskirstymą į skirtingo molekulinio svorio frakcijas. Gauti rezultatai patvirtino, kad dėl įvairių priežasčių drumstėjant lęšiukui, vyksta vandenyje tirpių lęšiuko baltymų pakitimai, kurie sutrikdo šviesos sklidimą pro lęšiuką, taip pat sukeldami ir ultragarso bangos sklidimo pokyčius.
1.3 PRAKTINĖ REIKŠMĖ
Nustatytas stiprus ir statistiškai patikimas ryšys tarp lęšiuko ultragarsinių ir mechaninių savybių. Šie rezultatai suteikia galimybę objektyviai neinvaziniu būdu išmatuoti lęšiuko kietumą in vivo (gyvoje akyje) ultragarso slopinimo koeficiento pagalba.
Kataraktos chirurginio gydymo rezultatai tiesiogiai priklauso nuo lęšiuko branduolio mechaninių savybių, laiku atliktos operacijos bei teisingai parinktos operacijos metodikos. Iki šiol vienintelė indikacija kataraktos chirurginiam gydymui yra sumažėjęs regėjimo aštrumas. Tačiau vieningo regėjimo aštrumo sumažėjimo lygio, kurį pasiekus būtinai reikia šalinti lęšiuką, kad išvengti intra- ir pooperacinių komplikacijų, taip pat nėra. Be to, mes savo darbe įrodėme, kad regėjimo aštrumas nekoreliuoja su lęšiuko branduolio kietumu. Priešoperacinis neinvazinis lęšiuko branduolio kietumo įvertinimas matuojant ultragarso bangos slopinimą leistų nustatyti tinkamą laiką chirurginiam gydymui, prognozuoti operacijos eigos ypatumus, teisingai parinkti chirurginę taktiką ir sumažinti komplikacijų skaičių. Visa tai pagerintų vyresnio amžiaus žmonių gyvenimo kokybę.
Atlikti tyrimai įrodė, kad, progresuojant kataraktai, ultragarso slopinimo koeficientas didėja, todėl jo matavimai padėtų objektyviai įvertinti kataraktos subrendimo laipsnį atliekant mokslinius tyrimus.
2. LITERATŪROS APŽVALGA
Senovės graikai ir romėnai manė, kad lęšiukas (lot. lens crystallina, graik. phakos) yra akies dalis, atsakinga už matymą. Celsus piešė lęšiuką akies obuolio centre, o priešais jį įsivaizdavo tuščią erdvę. Tokia lęšiuko lokalizacijos ir funkcijos samprata egzistavo viduramžiais ir išliko iki renesanso laikų. Ir tik 1600 metais italų anatomas Fabricius ab Aguapendente nustatė tikrąją lęšiuko lokalizaciją, o Felix Plater (1536–1614) pirmasis paskelbė, kad ne lęšiukas, o tinklainė tiesiogiai atsakinga už matymą. Lęšiukas – abipus išgaubta skaidri akies struktūra, esanti už rainelės, kuri yra akies refrakcinės sistemos dalis. Lęšiukas praleidžia šviesos spindulius į akį, juos glaudžia ir dalyvauja akomodacijoje. Jis funkcionuoja gerai kol yra skaidrus ir jo padėtis akyje normali. Lęšiuko skaidrumą reguliuoja fiziniai ir cheminiai procesai, kuriems sutrikus jis pradeda drumstėti.
2.1 KATARAKTOS ETIOLOGIJA IR PATOGENEZĖ
Katarakta – tai bet kokia lęšiuko drumstis ar skaidrumo pakitimas, sukeliantis regėjimo funkcijų sutrikimą.
1pav. Drumstas akies lęšiukas
Kataraktai atsirasti ir progresuoti įtakos turi daug rizikos veiksnių, tačiau nei vieno jų specifiškumas nepatvirtintas. Manoma, kad šį procesą įtakoja jų sinergistinis poveikis.
Ramunė Raitelaitienė Akies lęšiuko ultragarsinių, biocheminių ir mechaninių savybių įvertinimas Literatūros apžvalga Kataraktos riziką didina paveldėjimas, medžiagų apykaitos sulėtėjimas, įvairių fermentų aktyvumo sumažėjimas, endokrininės sistemos sutrikimai, nuodingų medžiagų kaupimasis organizme, padidėjusi šviesos ekspozicija, įvairių medikamentų vartojimas [12, 82, 87]. Kataraktos rizikos veiksniams priskiriami ir kai kurie žalingi gyvensenos įpročiai – tai rūkymas, kuris yra vienas svarbiausių lėtinių neinfekcinių ligų rizikos veiksnių, bei gausus alkoholinių gėrimų vartojimas, taip pat mažas apsauginių antioksidantinių vitaminų (A, C, E) kiekis maiste [75, 83, 76]. Nustatyta, kad kataraktą skatina ne tik cigarečių dūmai, ypač ilgalaikis rūkymas, bet ir dūmai, kurių susidaro degant kurui ir gaminant maistą [109].
Jau nuo XX amžiaus pradžios tiriama lęšiuko cheminė sudėtis ir jo metabolizmas, mėginant išsiaiškinti drumstėjimą sąlygojančius mechanizmus. Pastaruoju metu literatūroje naujos informacijos apie žinomus kataraktos patogenetinius mechanizmus vis daugėja. Daugelio tyrimų rezultatai patvirtina, kad svarbiausias procesas, skatinantis senatvinės kataraktos vystymąsi – oksidacinis lęšiuko pažeidimas [118, 15, 17].
Oksidacija chemiškai reiškia elektronų atidavimą. Oksiduojantis maisto medžiagoms ląstelėse, redukuotus elektronus priima kofermentai. Šie elektronai utilizuojami per elektronų
mainus redukuojant O2 į H2O ir kaupiant energiją ATP pavidalu. 90 proc. O2 yra
sunaudojama per šiuos elektronų mainus. Tačiau reaktyvūs deguonies metabolitai (RDM)
pastoviai „nuteka“ ir reaguoja su O2 ar kitais komponentais. RDM yra laisvi radikalai,
vandenilio peroksidas, superoksido anijonas, azoto monoksidas ar atominis deguonis. Radikalai – molekulės su nesuporuotu elektronu – turi didelę tendenciją sukomplektuoti elektronų porą ir yra vadinami oksidantais. Jie bando pasiekti stabilią būseną paimdami elektronus iš kitų molekulių, perveda jas į nestabilią būseną ir tokiu būdu pradeda grandininę citotoksinę oksidacinę mainų reakciją. Pagrindiniai elektronų šaltiniai yra nesočios riebiosios rūgštys, baltymai ir DNR. RDM produkciją stimuliuoja padidėjęs deguonies parcialinis slėgis atmosferoje, oro poliutantai (ozonas, azoto oksidas), cigarečių dūmai, amžius, uždegimas, radiacija, reperfuzijos sutrikimas ir kiti veiksniai. Svarbų vaidmenį vaidina ir šviesos indukuotos fotodinaminės reakcijos, nes irgi skatina radikalų formavimąsi. Organizmo būklė, kai jame padaugėja laisvųjų radikalų, vadinama oksidaciniu stresu. Lęšiukas yra nuolat veikiamas oksidacinio streso. Laisvieji radikalai, kurie susidaro oksidacijos reakcijų metu, egzistuoja trumpai, bet yra labai reaktyvūs. Jie pažeidžia lęšiuko epitelio ir skaidulų ląstelių membranas, sukeldami destruktyvias cheminių reakcijų grandines – baltymų (kristalinų) bei DNR oksidaciją, lipidų peroksidaciją [55, 94].
Lęšiuko sudėtyje yra 62 proc. vandens, 18 proc. vandenyje tirpių baltymų
(kristalinų), 17 proc. vandenyje netirpių baltymų (albuminoidų), 2 proc. mineralinių druskų, 1 proc. riebalų, pėdsakai cholesterino [138]. Pagrindiniai lęšiuko struktūriniai komponentai – baltymai, kurių 85–90 proc. sudaro vandenyje tirpstantys kristalinai. Kristalinai atsakingi už lęšiuko refrakcinį indeksą. Likusią dalį sudaro citoskeletiniai ir membranų sudėtyje esantys baltymai bei fermentai, kurie dalyvauja medžiagų apykaitos procesuose [47]. Lęšiukas išlieka skaidrus, kol kristalinai palaikomi natyvinės ir tirpios būsenos, tačiau ne laisvi, o organizuoti į viršmolekulines struktūras. Pagal sudaromų baltymų kompleksų molekulinę masę skiriami α kristalinai (daugiau nei 200 kDa) ir β kristalinai (40–160 kDa). γ kristalinai (apie 20 kDa) nesudaro viršmolekulinių struktūrų [85]. α kristalinai pasižymi šaperonų („chaperone“) aktyvumu – jie suriša denatūruotus baltymus ir taip apsaugo nuo jų iškritimo nuosėdomis
[127] bei priklauso streso („heat shock“) baltymų grupei [54]. Šios jų savybės užtikrina kitų
lęšiuko baltymų tirpumą koncentruotame tirpale bei apsaugo juos nuo neigiamų sąlygų poveikio, pavyzdžiui, α kristalinai sumažina UV spindulių sukeliamą γ kristalinų agregavimą
[80]. Organizmo senėjimo laikotarpiu vyksta lęšiuko skaidulų degeneraciniai procesai dėl
baltymų biocheminių pakitimų [70]. Su amžiumi padaugėja kristalinų potransliacinių modifikacijų: sutrumpėja jų polipeptidinė grandinė [125, 65], vyksta jų deamininimas ir fosforilinimas [90], didėja netirpių baltymų kiekis [86] ir mažėja lipoproteinų kiekis [95]. Kristalinų struktūros pokyčiai lemia padidėjusį kristalinų agregavimą ir sumažėjusį tirpumą, o tai tampa padidėjusio šviesos išskaidymo priežastimi. Pavyzdžiui, α kristalinų modifikacijos sumažina šių baltymų tirpumą ir lemia jų atsiradimą netirpioje frakcijoje senatvinės kataraktos metu [28]. α kristalinų svarbą užtikrinant lęšiuko skaidrumą ir jų vaidmenį kataraktos patogenezėje patvirtina duomenys, rodantys, kad šio baltymo geno suardymas pagreitina lęšiuko skaidrumo mažėjimo procesą [19].
Pasak Duke-Elderio (1969), John Rollo pirmasis dar 1798 metais aprašė kataraktas diabetu sergantiems pacientams. Vėliau jas aprašė ir Berndt, Himley, Benedict bei kiti gydytojai. Nors jau seniai nustatyta, kad cukrinis diabetas sukelia lęšiuko drumstis, tačiau tai aprašyta neseniai. CD vaidmenį kataraktogenezėje aiškina keletas teorijų. Pagal Duke-Elder [43], katarakta diabetikams vystosi dėka plazmos ir kamerų skysčio hipoosmoliariškumo, kurį sąlygoja dėl poliurijos prarandami elektrolitai ir kiti kristaloidai. Dėl sumažėjusio kamerų skysčio osmoliariškumo vanduo skverbiasi į lęšiuką, sukeldamas paburkimą ir drumstėjimą. Kinoshita ir bendr. [72] nuomone, sorbitolio, kuris susidaro iš gliukozės, veikiant fermentui aldozės reduktazei ir dalyvaujant NADP, perteklius kaupiasi lęšiuko
Ramunė Raitelaitienė Akies lęšiuko ultragarsinių, biocheminių ir mechaninių savybių įvertinimas Literatūros apžvalga skaidulose ir epitelyje, sąlygodamas intraceliulinių audinių osmoliariškumo padidėjimą ir vandens skverbimąsi iš kamerų skysčio. Paburkimas lemia glutationo ir amino rūgščių sumažėjimą lęšiuke bei padidina membranų pralaidumą. To pasekoje vyksta elektrolitų mainai tarp lęšiuko ląstelių ir ekstraląstelinių skysčių, sąlygojantys lęšiuko drumstėjimą. Dauguma šiandien turimų duomenų apie diabeto vaidmenį kataraktogenezėje yra gauti tiriant eksperimentinius gyvūnus, kuriems vienu ar kitu dirbtiniu būdu buvo sukeltas cukrinis diabetas. Kataraktą diabetu sergantiems šunims pirmieji pastebėjo Chaikoff ir Lachman [27]. Žiurkėms kataraktą pirmieji nustatė Foglia ir Cramer [49]. Tyrimų metu buvo pastebėta, kad kataraktos susiformavimas bei progresavimas tiesiogiai priklauso nuo gliukozės kiekio kraujyje. Taigi gydymas insulinu, kuris sumažina gliukozės kiekį kraujyje, turėtų sulėtinti kataraktos formavimąsi. Atlikta daugybė eksperimentų, kurių metu bandyta išsiaiškinti, kokiu būdu gliukozė sukelia lęšiuko pakitimus. Van Heyningen [130] pastebėjo, kad žiurkių, sergančių eksperimentiniu diabetu, lęšiukuose yra labai didelis kiekis sorbitolio. Jis susidaro iš gliukozės, veikiant fermentui aldozės reduktazei ir dalyvaujant NADP:
aldozės
Gliukozė + NADP + H+ ————→ sorbitolis + NADP.
reduktazė
Kuck [79] tyrimais įrodė, kad eksperimentinių gyvūnų lęšiukuose yra didelis kiekis ir fruktozės, kuri gaunama sorbitolio oksidacijos metu dalyvaujant fermentui sorbitolio
dehidrogenazei ir NAD+:
sorbitolio
Sorbitolis + NAD+ ————→ fruktozė + NADH + H+.
dehidrogenazė Šios dvi reakcijos sudaro poliolių metabolizmą:
glikolizinis kelias Gliukozės metabolizmas .
poliolių kelias
Normoglikemijos atveju, visa gliukozė metabolizuojama glikoliziniu keliu. Hiperglikemijos atveju, likusi gliukozės dalis metabolizuojama poliolių keliu, kas ir sąlygoja sorbitolio kaupimąsi.
stresą [69] bei baltymų glikozilinimą [120, 13]. Gliukozės autooksidacija yra vienas pagrindinių laisvų radikalų šaltinių sergant cukriniu diabetu [64]. Hiperglikemija gali padidinti oksidacinį stresą ir pakeisti gliutationo redukcinį potencialą, savo ruožtu, reaktyvių deguonies radikalų padidėjimas gali sukelti hiperglikemiją. II tipo cukrinis diabetas vyresnio amžiaus žmonių populiacijoje yra susijęs su bendru oksidaciniu stresu, kurį hiperglikeminės būklės dar labiau padidina [126]. Gliukozę oksiduoja vandenilio peroksidas ir reaktyvūs ketoaldehidai, kurie dalyvauja kito laisvų radikalų šaltinio – glikozilintų baltymų susidaryme [52]. Asmenims sergantiems I tipo CD dažnai randamas padidintas ketonų kiekis. Esant hiperketonemijai, ketoacidozė padidina lipidų peroksidaciją ir sumažina gliutationo kiekį raudonuosiuose kraujo kūneliuose [66]. Padidinta ląstelių lipidų peroksidacija gali sąlygoti jų disfunkciją ir kitas diabeto komplikacijas.
Pateikti duomenys įrodo, kad diabetinės kataraktos etiologiją ir patogenezę sąlygoja keletas faktorių, tačiau kadangi paburkimas yra susijęs su poliolių kaupimųsi, manoma, kad enzimas aldozės reduktazė nulemia diabetinės kataraktos išsivystymą. Šiai hipotezei įrodyti buvo atlikta studija, kurios metu Pietų Amerikos graužikams, sergantiems eksperimentiniu streptozocino sukeltu diabetu, buvo skiriamas peroralinis aldozės reduktazės inhibitorius Kvercitrinas (quercitrin), bei stebimas kataraktos vystymasis. Paskyrus šį preparatą, katarakta vystėsi lėčiau. Tiriant lęšiuką buvo randamas žymiai mažesnis sorbitolio ir fruktozės kiekis. Panašūs rezultatai buvo gauti ir gydant gyvūnus pirminiu kvercitrino flavanoidu – kvercetinu (quercetin) [131, 132].
Siekiant atrasti specifinius ir efektyvius aldozės reduktazės inhibitorius, šis fermentas tapo daugelio studijų objektu. Aldozės reduktazės inhibitorių efektyvumas sėkmingai išbandytas tyrimuose su įvairiais gyvūnais [107, 129], tačiau duomenų apie šių preperatų efektyvų poveikį, apsaugant žmones nuo CD komplikacijų kol kas nepakanka. Dėl tam tikrų techninių sunkumų nėra galimybės įrodyti aldozės reduktazės vaidmens kataraktos vystymęsi žmogui. Viena iš galimybių būtų sorbitolio ir fruktozės kiekio nustatymas drumstame lęšiuke, paimtame iš diabetu sergančio žmogaus. Pirmieji tai bandė padaryti Pirie ir Van Heyningen [103], kurie tyrė gliukozės, sorbitolio, fruktozės ir inositolio kiekį
lęšiukuose, pašalintuose iš sveikų ir cukriniu diabetu sergančių žmonių. Nustatyti padidinti
sorbitolio ir fruktozės kiekiai diabetikų lęšiukuose, tačiau jie buvo sąlyginai per maži, kad galėtų sąlygoti lęšiuko pakitimus.
Ramunė Raitelaitienė Akies lęšiuko ultragarsinių, biocheminių ir mechaninių savybių įvertinimas Literatūros apžvalga
Taigi, iki šiol išlieka nevisiškai aišku, dėl kokių priežasčių ir kaip drumstėja lęšiukas, kas nulemia vienokius ar kitokius lęšiuko pakitimus organizmo senėjimo metu ir sergant cukriniu diabetu.
2.2 KATARAKTOS KLASIFIKACIJA IR TYRIMO METODAI
Lęšiuko drumstys gali būti įvairios lokalizacijos, intensyvumo ir dydžio. Pagal kataraktos vystymosi zoną skiriama branduolinė, žievinių ir užpakalinių subkapsulinių sluoksnių katarakta.
Vyresnio amžiaus žmonėms tam tikro laipsnio branduolio sklerozė ir gelsvas atspalvis laikoma fiziologine norma. Dažniausiai tai neturi įtakos regėjimo aštrumui. Ryškesnė branduolio sklerozė vadinama branduoline katarakta ir sukelia lęšiuko centrinę drumstį. Intensyvėjant lęšiuko geltonai spalvai, pablogėja spalvų skyrimas, ypač matomos šviesos mėlynoje spektro zonoje. Toli pažengusiais atvejais drumstas branduolys tampa rudos spalvos.
Keičiantis lęšiuko jonų sudėčiai ir hidracijai, žieviniuose sluoksniuose išsivysto žievinė katarakta. Žievinė katarakta dažniausiai būna abipusė, bet asimetriška. Poveikis regėjimo aštrumui priklauso nuo drumsčių lokalizacijos regėjimo ašies atžvilgiu. Kai drumstis pasiekia geometrinį lęšiuko centrą, pablogėja matymas į tolį, sutrinka kontrastinis jautrumas, vaizdas tampa neryškus.
Užpakalinė subkapsulinė katarakta dažniausiai sutinkama jaunesnio amžiaus žmonėms. Šiuo atveju drumstys lokalizuojasi ties regėjimo ašimi užpakaliniuose žieviniuose sluoksniuose, pablogėja matymas ryškioje šviesoje, klinikiniai simptomai pasireiškia anksti.
Klinikine prasme katarakta skirstoma į pradinę, nesubrendusią, subrendusią ir
perbrendusią kataraktos stadijas. Pradinėje ligos stadijoje regėjimo aštrumas nepakinta ar nežymiai sumažėja (priklausomai nuo drumsčių lokalizacijos), aiškiai matomas akių dugnas. Nesubrendusios kataraktos atveju regėjimo aštrumas susilpnėja, matosi akies dugno refleksas, tačiau už lęšiuko esančios akies struktūros tampa neįvertinamos. Ligai perėjus į subrendusios kataraktos stadiją, visas lęšiukas sudrumstėja, žmogus tik skiria šviesą nuo tamsos, nėra akies dugno reflekso. Paskutinė ligos stadija – perbrendusi katarakta, kuomet
Pagal vystymosi priežastis katarakta gali būti senatvinė, komplikuota (dėl įvairių sisteminių ligų, pvz. cukrinio diabeto), trauminė ir kt. Atskiri kataraktos tipai skiriasi paplitimo dažniu bei klinikine svarba. Atliekant epidemiologines studijas ypač svarbu išdiferencijuoti kataraktų tipus, nes kiekvieną jų gali sąlygoti skirtingi rizikos faktoriai ir jie gali turėti unikalias biochemines savybes [44]. Tačiau vieningų kriterijų kokybiškai kataraktos diagnozei nustatyti kol kas nėra.
Lęšiuko drumstys gali būti nustatomos subjektyviais ir objektyviais tyrimo metodais. Subjektyvūs tyrimo metodai pagrįsti biomikroskopijos plyšine lempa ar oftalmoskopijos duomenimis. Pagrindinis reikalavimas objektyviam drumsto lęšiuko tyrimo metodui yra galimybė nustatyti lęšiuko skaidrumo pakitimus dar jiems netapus matomais subjektyvių tyrimo metodų pagalba [60]. Tobulėjant medicininei diagnostinei įrangai, siūloma vis daugiau objektyvių metodų lęšiuko drumstims vertinti. Tai:
• Fotografavimas naudojant plyšinę lempą • Scheimpflug fotografija ir densitometrija • Lęšiuko autofluorescensijos matavimas • Lęšiuko šviesos išskaidymo matavimas • Retroiliuminacinė fotografija
Atliekant mokslinius tyrimus gana plačiai naudojama LOCS III (Lens Opacities Classification System III) lęšiuko drumsčių vertinimo klasifikacija [30]. Ji patogi tuo, kad yra pagaminta standartų skaidruolė, su kuriais lyginamas lęšiuko vaizdas, gautas plyšine lempa apšviečiant šoniniu plyšiu (branduolio intensyvumas ir spalva) ir retroiliuminacija (žievinės, užpakalinės subkapsulinės drumstys). Standartus sudaro šeši lęšiuko vaizdai branduolio intensyvumui, penki – žievinėms drumstims ir penki – užpakalinėms subkapsulinėms drumstims vertinti.
Scheimpflug fotografijos metu gaunama nuotrauka, apimanti visą priekinį akies
segmentą nuo ragenos iki užpakalinės lęšiuko kapsulės. Nuotraukas galima atlikti bet kokiu kampu 0º-180º ribose [61]. Scheimpflug fotografija ir densitometrija padeda tiksliai išmatuoti šviesos išskaidymą atskiruose lęšiuko sluoksniuose ir nustatyti ankstyvus lęšiuko skaidrumo pakitimus [62].
Tyrimais įrodyta, kad lęšiuko autofluorescensija didėja su amžiumi bei
progresuojant branduolinei kataraktai [111]. Jos matavimas padeda vertinti ir kitas lęšiuko
Ramunė Raitelaitienė Akies lęšiuko ultragarsinių, biocheminių ir mechaninių savybių įvertinimas Literatūros apžvalga
Lęšiuko šviesos išskaidymo matavimas pagrįstas tuo, kad šviesa, sklisdama pro lęšiuko drumstis, yra išskaidoma. Kuo drumsčių daugiau, tuo išskaidymas didesnis. Šis tyrimas tikslus esant intensyvioms žievinių lęšiuko sluoksnių drumstims [112].
Fotografavimas naudojant plyšinę lempą turi ribotą pritaikymą dėl nepakankamo fokusavimo gylio [22].
Ultragarsinė medicininė diagnostika yra bene pigiausias neinvazinis gyvo organizmo vidinių savybių pažinimo būdas. Ultragarso bangomis gaunama informacija apie objekto mechanines savybes: tankį, spūdumą, klampą, struktūros nehomogeniškumą bei molekulinę relaksaciją, šių savybių laikines-erdvines fliuktuacijas ir anizotropiją. Oftalmologijoje vis labiau tobulėja ultragarsiniai akies audinių tyrimai. Tiesiogiai prieinamoms smulkioms akies anatominėms struktūroms tirti naudojamos aukšto dažnio ultragarso bangos. Pjezoelektriniai kristalai generuoja 5–50 MHz ultragarso bangas, kurios impulsiniu režimu siunčiamos iš keitiklio į akį. UG bangų sklidimo akies audiniais greitis yra atvirkščiai proporcingas audinių tankumui ir elastingumui. UG banga, savo sklidimo kelyje sutikusi audinio tankumo pokyčius, atsispindi ir yra išbarstoma, o atsispindėjusio aido amplitudė yra proporcinga audinio banginės varžos (tankio ir greičio sandaugos) skirtumams. UG bangos sklidimo metu vyksta jos slopinimas dėl absorbcijos ir išbarstymo. Slopinimo laipsnis priklauso nuo audinio struktūros, tankumo (molekulinio svorio ir dydžio) ir UG bangos dažnio. Ultragarso bangų slopinimas apsunkina ultragarsinę diagnostiką, kita vertus, kiekybiniai duomenys apie ultragarso bangų slopinimą turi medicininę diagnostinę vertę. Oksala ir bendr. [97] nustatė, kad ragena ir sklera UG bangos sklidimo praktiškai neįtakoja, tuo tarpu sklindant jai lęšiuku, stebimi gana žymūs jos charakteristikų pakitimai. Literatūroje vis daugiau randama duomenų, įrodančių, kad ultragarsinės lęšiuko charakteristikos kinta priklausomai nuo lęšiuko drumstumo laipsnio (ligos stadijos) ir kataraktos tipo [121]. Yra nemažai studijų, kuriose nustatyta, kad ultragarso sklidimo greitis lęšiuke mažėja didėjant amžiui ir intensyvėjant
lęšiuko drumstims [67, 32]. Visi šie tyrimai patvirtina, kad, apskaičiuojant ultragarsines
lęšiuko charakteristikas, galima nustatyti gana ankstyvus lęšiuko skaidrumo pokyčius.
2.3 SENATVINĖS KATARAKTOS PROBLEMA IR PAPLITIMAS
PSO duomenimis katarakta – dažniausia grįžtamo aklumo priežastis vyresnio amžiaus žmonių tarpe. Visame pasaulyje apie 19,34 milijonų žmonių yra akli abiem akimis dėl kataraktos [128].
Olandijoje atliktoje Roterdamo studijoje oftalmologiškai ištirta 8000 žmonių. Nustatyta, kad pagrindinės aklumo priežastys iki 75 metų amžiaus yra aukšto laipsnio trumparegystė ir optinė neuropatija, o vyresniems – AMD ir katarakta. Visoje tirtoje imtyje aklumas dėl kataraktos sudarė 6 proc. [73].
Škotijoje atliktos studijos duomenimis, vyresniems kaip 65 metų asmenims pagrindinės aklumo priežastys buvo AMD (30 proc.), glaukoma (15 proc.) ir katarakta (10 proc.) [51].
Tarp Italijoje atliktame tyrime dalyvavusių asmenų aklų dėl tinklainės ligų buvo 31 proc., o dėl kataraktos – 21 proc. [92]. Tuo tarpu Rytų Europos šalyse, tokiose kaip Bulgarija ir Slovakija, katarakta yra pagrindinė aklumo priežastis ir jos paplitimas viršija 20 proc. [135, 41].
1lentelė
Pagrindinės regėjimo praradimo priežastys suaugusiems kai kuriose Europos šalyse
Šalis
Olandija Škotija
Italija Bulgarija Slovakija
AMD AMD Tinklainės ligos Katarakta Katarakta
Glaukoma Glaukoma Katarakta AMD Aukšto laipsnio
trumparegystė
Katarakta Katarakta Optinio nervo ligos Glaukoma Glaukoma
Aukšto laipsnio
trumparegystė retinopatija Diabetinė Glaukoma Optinio nervo atrofija retinopatija Diabetinė Optinė neuropatija Aukšto laipsnio trumparegystė Ragenos drumstys, kraujagyslinio dangalo ligos Diabetinė retinopatija AMD
Pagal Kocur ir Resnikoff, 2002
Ilgėjant vidutinei žmonių gyvenimo trukmei, katarakta per savo gyvenimą suserga net apie 90 proc. senatvės sulaukusių žmonių ir aklumas kasmet padidėja apie 1000 atvejų 1 milijonui gyventojų [50].
Ramunė Raitelaitienė Akies lęšiuko ultragarsinių, biocheminių ir mechaninių savybių įvertinimas Literatūros apžvalga Visų kataraktos epidemiologinių tyrimų rezultatai patvirtino, kad svarbiausias kataraktos rizikos veiksnys yra amžius, todėl tarp vyresnio amžiaus žmonių didėja ir kataraktos paplitimas (2 lentelė).
2 lentelė
Kataraktos paplitimas pagal amžiaus grupes
Kataraktos paplitimas, proc. Amžiaus grupės, metais
Reikjaviko tyrimas (n=993) Japonų tyrimas (n=884)
50–59 42,7 36,5
60–69 61 65,6
70–79 85,3 84,3
≥80 100 100 Pagal Sasaki ir bendr., 2000.
Ilgalaikių tyrimų duomenimis, 21 proc. asmenų nuo 52 iki 64 metų ir net 80 proc. nuo 75 iki 85 metų randama lęšiukų drumsčių [117].
Suomijos tyrime taip pat nustatytos tarp senyvo amžiaus žmonių dažnėjančios kataraktos – nuo 44,6 proc. 70–74 metų amžiaus grupėje iki 97,6 proc. 80–89 metų amžiaus grupėje [59]. Visual Impairment Project duomenimis, kataraktos paplitimas ypač padidėja šeštajame žmogaus amžiaus dešimtmetyje (50–59 metų), aštuntajame dešimtmetyje (70–79 metų) pusei žmonių nustatoma kliniškai pasireiškianti katarakta (55 proc.), o dešimtajame dešimtmetyje (90–99 metų) katarakta nustatoma kiekvienam (98,7 proc.) [88].
Lietuvoje atlikta nedaug kataraktos paplitimo, rizikos veiksnių ar progresavimo tyrimų. Pagyvenusių žmonių kataraktos tyrimo metu ištirtas kataraktos paplitimas ir jos ryšys su lėtinių neinfekcinių ligų rizikos veiksniais, tradiciniais kataraktos rizikos veiksniais, laisvųjų radikalų padidėjimu bei antioksidantų trūkumu [5]. Kitoje studijoje buvo įvertintas lęšiukų drumsčių pobūdis ir jų intensyvumas atsižvelgiant į gyvensenos bei aplinkos veiksnius, širdies ir kraujagyslių sistemos ligas, cukrinį diabetą, mitybos ypatumus bei vitaminų vartojimą, taip pat ištirtos senatvinės branduolinės kataraktos biocheminės ir ultragarsinės savybės [2]. Šių tyrimų rezultatai patvirtino didėjantį kataraktos paplitimą su amžiumi, jos ryšį su rūkymu, sergamumu CD, IŠL bei HL.
Su amžiumi besivystanti katarakta yra svarbi socialine prasme. Regėjimo sutrikimai vyresniame amžiuje yra susiję su žmogaus fizinės ir psichinės veiklos pakitimais bei apribotu kasdieninės veiklos aktyvumu. Gero matymo išsaugojimas vyresnio amžiaus žmonėms – svarbus veiksnys, leidžiantis išlikti aktyviems ir nepriklausomiems nuo kitų, o tai ypač
svarbu šio laikotarpio visuomenei. Nežiūrint šimtmečius besitęsiančių tyrinėjimų, daugelis lęšiuko fiziologijos ir biochemijos klausimų išlieka neaiškūs. Kol kas nesukurtas medikamentas, galintis apsaugoti ar sustabdyti kataraktos formavimąsi, todėl kalbama tik apie chirurginį kataraktos gydymą.
2.4 DIABETINĖ KATARAKTA, EPIDEMIOLOGIJA,
KLASIFIKACIJA
Cukrinis diabetas ─ tai multietiologinis metabolinis sutrikimas, kurio metu būna lėtinė hiperglikemija ir sutrikusi angliavandenių, riebalų ir baltymų apykaita dėl insulino sekrecijos, jo veikimo sutrikimų arba dėl šių abiejų priežasčių. [9]. Tai – epidemiškai pasaulyje plintanti liga, kurią blogai kontroliuojant, blogėja pacientų gyvenimo kokybė, anksti sutrinka darbingumas, trumpėja gyvenimo trukmė.
I tipo diabetas. Dažniausiai juo serga vaikai ir paaugliai. Jų kasos beta ląstelės negamina pakankamai insulino, todėl kasdien reikia šio preparato injekcijų. Iš visų diabetu sergančių žmonių 5–10 proc. yra I tipo ligoniai. Sergant šio tipo CD, vystosi juvenilinė arba I tipo diabetinė katarakta.
II tipo diabetas yra dažnesnė šios ligos forma. Juo serga suaugę ar vyresnio amžiaus žmonės, kurių kasa gamina pakankamai insulino, kuris galėtų palaikyti reikiamą gliukozės kiekį kraujyje, jei kūno svoris būtų normalus. Iš visų diabetu sergančių žmonių 90–95 proc. yra II tipo ligoniai. Sergant šio tipo CD, vystosi suaugusiųjų arba II tipo diabetinė katarakta. 1985 metais pasaulyje buvo 30 milijonų žmonių, sergančių cukriniu diabetu, 1995 metais šis skaičius padidėjo iki 135 milijonų, prognozuojama, kad 2025 metais pasaulyje bus 330 milijonų žmonių, sergančių šia liga [34]. CD paplitimas įvairiose pasaulio šalyse ir jo prognozės 2025 metams pateiktos 3 lentelėje.
Ramunė Raitelaitienė Akies lęšiuko ultragarsinių, biocheminių ir mechaninių savybių įvertinimas Literatūros apžvalga 3 lentelė
Cukrinio diabeto paplitimas (proc.)
Šalis 2003 metai 2025 metai
Jungtiniai Arabų Emiratai 20,1 24,5
Kuba 13,2 17,3 Kinija 8,2 12,9 Hong Kongas 8,8 12,8 Vokietija 10,2 11,9 Čekija 9,5 11,7 Baltarusija 6,9 10,7
Jungtinės Amerikos Valstijos 8,0 9,3
Naujoji Zelandija 7,6 9,0
Danija 6,9 8,3
Japonija 6.9 7,9
Prancūzija 6,2 7,3
Čekija 9,5 11,7
Šaltinis: Diabeto atlasas, Tarptautinė diabeto federacija, 2003
Per 10 metų II tipo cukraligė daugelyje šalių padažnėjo apie 30 proc. Ne išimtis ir Lietuva. Diabeto plitimą įrodo kasmet Lietuvos gydymo įstaigose užregistruotų diagnozavimo atvejų dažnėjimas (2 pav.).
2 pav. Lietuvos gydymo įstaigose užregistruoti diagnozuoti diabeto atvejai
Metai
ir gydymas. 2 proc. žmonių, sirgusių diabetu, po 15 metų apanka. 10 proc. jų labai sutrinka regėjimas. Pagrindinės akių komplikacijos sergant cukriniu diabetu – tai diabetinė retinopatija, diabetinė katarakta bei antrinė glaukoma. Sunkiausia akių komplikacija yra retinopatija, nuo kurios apanka net 15–20 proc. diabetu sergančių pacientų.
Epidemiologinės studijos įrodė, kad diabetas yra svarbus rizikos faktorius kataraktos vystymuisi bet kokiame amžiuje [74]. Literatūros duomenimis, diabetinė katarakta dažniausiai išsivysto po 65 metų amžiaus, nors pastaruoju metu ji vis dažniau pasitaiko ir jauniems žmonėms [104]. Yra žinoma, kad pacientams, sergantiems cukriniu diabetu, net 60 proc. dažniau išsivysto katarakta nei sveikiems. Duomenys apie lęšiuko drumsčių lokalizaciją diabeto atveju yra gan prieštaringi. Daugumos tyrimų duomenimis, diabetas didina žievinės ir
branduolinės kataraktos riziką [40, 87]. Kiti tyrimai rodo, kad diabetas labiausiai siejasi su
užpakaline subkapsuline katarakta [106].
Juvenilinė diabetinė katarakta (I tipo diabetinė katarakta) nustatoma reliatyviai jauname amžiuje – iki 40 metų. Ji laikoma tikrąja diabetine katarakta. Dažniausiai ji būna abipusė, pasireiškia subkapsulinėmis vakuolėmis, siekiančiomis iki trečdalio paviršinių žievinių sluoksnių gylio. Tarp vakuolių paprastai išsidėsto baltos taškinės drumstys („sniego pūgos“ vaizdas). Kartais paryškėja lęšiuko siūlės (struktūra). Ši kataraktos forma gali
išsivystyti ūmiai – per kelias savaites ar mėnesius [45] bei išnykti spontaniškai, pagerėjus
metabolinei CD kontrolei [21, 16]. Jei kataraktabręsta gana greitai, tai tiesiogiai siejama su
bloga cukrinio diabeto kontrole, o kartais būtent ir nurodo cukrinio diabeto kompensacijos lygį [133]. Diabetinė katarakta vaikams kai kuriais atvejais gali išsivystyti ankstyvose CD
stadijose, dar prieš atsirandant diabetinei retinopatijai [45, 26, 101]. Tai, kad juvenilinė
diabetinė katarakta nustatoma gana retai (1 proc. atvejų) tarp diabetu sergančių vaikų [48], leidžia manyti, jog hiperglikemijos laipsnis nėra lemiantis rizikos faktorius kataraktos išsivystymui. Galimai kataraktos vystymąsi įtakoja ir lęšiuko karbohidratų metabolizmo sutrikimas, osmotinė hidracija dėl didelės gliukozės koncentracijos lęšiuke ir acidozė, susijusi
su padidėjusiu proteolitinių fermentų aktyvumu[101].
Suaugusiųjų diabetinė katarakta (II tipo diabetinė katarakta) – nustatoma
vyresniems nei 40 metų amžiaus asmenims. Pakitimai dažniausiai lokalizuojasi žieviniuose sluoksniuose, lęšiuko branduolyje ir rečiau užpakaliniuose subkapsuliniuose sluoksniuose. Nuo senatvinės kataraktos skiriasi tuo, kad prasideda anksčiau [81], progresuoja greičiau [25] ir yra dažnesnė moterims nei vyrams. Tačiau chemiškai ji yra kitokia, nes ją sąlygoja ydingas
Ramunė Raitelaitienė Akies lęšiuko ultragarsinių, biocheminių ir mechaninių savybių įvertinimas Literatūros apžvalga metabolizmas, o ne fiziologinis senėjimas. Tyrimais nustatyta, kad II tipo diabetinė katarakta vystosi suirus ląstelėms osmosinio streso pasekoje, dėl Na-, K-ATPazės jonų pompos modifikacijų [119]. Taip pat pastebėta, kad diabetu sergančių žmonių lęšiukas yra storesnis,
nei sveikų [23, 102]ir storio pokyčius gan stipriai įtakoja CD trukmė [84]. Kai kurių autorių
duomenimis, esant toli pažengusiai diabetinei retinopatijai ar neuropatijai, pastebimas didesnis lęšiukas ir paseklėjusi priekinė kamera [115, 116].
2.5 KATARAKTOS CHIRURGINIS GYDYMAS
Daugelyje šalių, taip pat ir JAV bei Jungtinėje Karalystėje, vienintelis pripažintas efektyvus kataraktos gydymas – chirurginis drumsto lęšiuko pašalinimas. Nuo pat atsiradimo pradžios, kataraktos operacija tapo „akių chirurgijos perlu“. Šios operacijos išsivystymo lygis visada labai tiksliai parodo visos akių mikrochirurgijos išsivystymą.
Pirmieji bandymai operuoti kataraktą užfiksuoti 800 metų prieš Kristaus erą, kai gydytojas adata nustumdavo paciento drumstą lęšiuką į stiklakūnį ir ten jį palikdavo. Dabar lęšiuko ar jo masių patekimas į stiklakūnį laikomas operacijos komplikacija, tačiau prieš keliolika šimtmečių tai buvo vienintelis būdas pašalinti matymui trukdantį drumstą lęšiuką. Nuo XVIII amžiaus vidurio pradėtos atlikti intrakapsulinės kataraktos ekstrakcijos operacijos (IKKE), kai lęšiukas pašalinamas su visa savo kapsule atlikus didelį pjūvį (160°-180°) tarp odenos ir ragenos. Dirbtinis lęšis nebuvo implantuojamas. Po šios operacijos ilgiau gyja žaizda, ilgesnė matymo reabilitacija, galimas didelio laipsnio rageninis astigmatizmas, rainelės ar stiklakūnio įstrigimas, pooperacinės žaizdos filtracija, dažna ragenos edema, daugiau traumuojamas ragenos endotelis.
Nuo XX amžiaus vidurio, sukūrus dirbtinius intraokulinius lęšius (IOL), pradėtos ekstrakapsulinės kataraktos operacijos (EKKE), kai suformuojama anga priekinėje kapsulėje (kapsuloreksis), pro ją pašalinami lęšiuko žieviniai sluoksniai ir branduolys. Operuojant šiuo metodu, reikalingas mažesnis pjūvis, mažiau traumuojamas ragenos endotelis. Išlikus nepažeistai užpakalinei kapsulei, paruošiama saugi vieta IOL implantacijai. Modernios EKKE išsivystymą paskatino operacinių mikroskopų pritaikymas.
Kataraktos chirurgija visą laiką vystėsi, tobulėjo, jos evoliucijoje vyraudavo vienas ar kitas operacijos etapas. Iki ir po XIX amžiaus didelis dėmesys buvo skiriamas kataraktos pjūviui. Vėliau į pirmą vietą iškilo lęšiuko iš akies pašalinimo metodika. Apie 200 metų buvo tobulinama klasikinė ekstrakapsulinė lęšiuko branduolio ir masių pašalinimo metodika. Atsiradus mikrochirurgijai, visos operacijos stadijos atgimė iš naujo. Ypač svarbus dėmesys buvo skiriamas operacinio pjūvio užsiuvimui. Kurį laiką naujiena buvo rainelės siuvimas.
1967 metais Charls Kelman Niujorke sukūrė fakoemulsifikaciją. Nuo tada prasidėjo mažo pjūvio kataraktos chirurgijos era [98]. Šiuolaikinių technologijų įdiegimas suteikė galimybę pagaminti sulankstomus dirbtinius lęšiukus ir kokybiškai pagerinti kataraktos chirurgiją: atliekant mažą pjūvį, nesukeliant pooperacinio astigmatizmo.
Kataraktos fakoemulsifikacija ir IOL implantacija – tai moderniausia kataraktos operacija, masiškai atliekama visame pasaulyje, taip pat ir Lietuvoje. Fakoemulsifikatoriumi, naudojant žemo dažnio ultragarsą, susmulkinamas ir susiurbiamas lęšiuko branduolys, po to kitu instrumentu aspiruojamos žievinės struktūros. Į likusį lęšiuko kapsulių maišelį pro mažą pjūvį galima implantuoti dirbtinį lęšį. Ši metodika teoriškai siejama su mažesniu pjūvio sukeltų komplikacijų skaičiumi, greitesniu gijimu, greitesne matymo reabilitacija nei atliekant didelį pjūvį. Lęšiuko saitų vientisumas bei lęšiuko branduolio kietumas yra pagrindinės priežastys, nulemiančios paciento tinkamumą fakoemulsifikacijos operacijai. Fakoemulsifikaciją lengviausiai atlikti vidutiniškai kietų, o sudėtingiau – minkštų ir kietų branduolių atvejais.
Mūsų visuomenėje kataraktos operacija tapo viena dažniausiai atliekamų chirurginių
intervencijų.Pasaulyje per metus atliekama apie 10 milijonų kataraktos pašalinimo operacijų,
daugumoje išsivysčiusių šalių šių operacijų skaičius siekia 3000/1mln. gyventojų [50]. Apskaičiuota, kad kataraktos operacijų turėtų būti atliekama apie 5000/1mln. gyventojų [124]. Lietuvoje 2000 metais kataraktos chirurginio gydymo dažnis buvo 2200/1mln. gyventojų [1].
Kataraktos chirurgija – pati efektyviausia chirurginė intervencija. Jos efektyvumas viršija 95 proc. Pagrindinis kataraktos chirurgijos tikslas – regėjimo funkcijų atstatymas ir gyvenimo kokybės pagerinimas. Tobulėjant kataraktos chirurgijos technikai ir metodikoms, IOL kokybei ir vystantis visai technologijai, pasiekiami vis geresni rezultatai [98]. Tačiau chirurginis kataraktos gydymas, naujos aparatūros bei metodų taikymas susijęs su didėjančiomis medicinos paslaugų išlaidomis ir yra galimas daugumoje tik išsivysčiusiose
Ramunė Raitelaitienė Akies lęšiuko ultragarsinių, biocheminių ir mechaninių savybių įvertinimas Literatūros apžvalga
šalyse. Besivystančiose šalyse yra milijonai dėl kataraktos apakusių žmonių, kuriems chirurginis gydymas, deja, neprieinamas. Be to ir pati operacija turi svarbių trūkumų: akomodacijos nebuvimas, antrinės kataraktos išsivystymas ir kt. Tai leidžia galvoti, kad kataraktos chirurgija dar turi tobulėti.
2.6 LĘŠIUKO MECHANINIŲ SAVYBIŲ TYRIMAI
Lęšiuko kietumo patofiziologiniai mechanizmai nėra visiškai aiškūs. Su amžiumi lęšiukas storėja, susidarant vis naujoms skaiduloms formuojasi nauji žieviniai sluoksniai, lęšiuko branduolys spaudžiamas ir palaipsniui kietėja (branduolio sklerozė) [24]. Lęšiuko kietumas gali priklausyti nuo skaidulų kompaktiškumo, intraląstelinių jungčių bei kokybinių ir kiekybinių lęšiuko baltymų pokyčių. Su amžiumi kinta lęšiuko baltymų cheminė struktūra, jie agreguojasi į didelės molekulinės masės baltymus, todėl neišvengiamai mažėja lęšiuko skaidrumas, didėja branduolio kietumas, kinta jo spalva. Progresuojantis lęšiuko kietumas nuo žievės link branduolio galimai yra susijęs ir su mažėjančiu vandens kiekiu [39, 122]).
Emery ir Little [46] pasiūlė lęšiuko branduolius klasifikuoti į minkštus, pusiau minkštus, pusiau kietus, kietus ir labai kietus. Jaunų žmonių lęšiukai yra minkšti, lengvai deformuojami mechaniškai, kas ir apsprendžia jų didelį akomodacijos pajėgumą. Su amžiumi laipsniškai didėja lęšiuko pasipriešinimas mechaninei deformacijai, tuo pačiu mažėja jo akomodacinės galimybės. Mechaninė kompresija ir akomodacija yra skirtingi procesai, bet galutinį rezultatą, t.y. akomodacijos susilpnėjimą, galima numatyti žinant lęšiuko kietumo laipsnį [14].
Šiuolaikinėje „mažo pjūvio“ kataraktos chirurgijoje lęšiuko kietumas taip pat vaidina svarbų vaidmenį. Kai kurių autorių duomenimis, kietas lęšiuko branduolys yra laikomas reliatyviu priešparodymu fakoemulsifikacijos operacijai [134]. Žemo dažnio ultragarsas yra žalingas aplinkiniams audiniams. Juo fragmentuojant kietą branduolį, ilgėja fakoemulsifikacijos laikas, didėja naudojamo ultragarso galia, tokiu būdu pažeidžiamos ragenos endotelio ląstelės, galimi audinių nudegimai pjūvio vietoje. Ilgai smulkinant branduolį, galimi užpakalinės lęšiuko kapsulės bei zonulių (saitų) pažeidimai, rainelės traumos. Dažniausios pooperacinės komplikacijos – ragenos edema ir intraokulinio spaudimo
padidėjimas. Todėl chirurgui yra svarbu įvertinti lęšiuko branduolio kietumą prieš operaciją, kad tinkamai pasirinkti operacijos metodiką ir išvengti galimų komplikacijų.
Nustatyta, kad kiečiausia lęšiuko vieta yra branduolio centre [63], o žievinės ir
subkapsulinės drumstys lęšiuko kietumui įtakos neturi [58, 11].
Tyrimai parodė, kad 56 proc. atvejų apie lęšiuko kietumą galima spręsti iš paciento
amžiaus bei branduolio sklerozės laipsnio [58]. Tačiau vėlesnių tyrimų duomenimis, amžius
vis dėlto nėra patikimas kietumo rodiklis [56]. Dauguma autorių vieningai pateikia lęšiuko
branduolio spalvą kaip gan patikimą kietumo rodiklį [56, 114, 33, 63]. Kiti tyrimai rodo, kad maksimalus branduolio kietumas ne visada susijęs su tamsiausia jo spalva [100] ir vien tik iš branduolio spalvos negalima spręsti apie lęšiuko pakitimų laipsnį [29].
Pastaruoju metu intensyviai ieškoma būdų, kaip pamatuoti lęšiuko kietumą in vivo. Viena iš galimybių – ultragarsiniai tyrimai. Ultragarsinis skenavimas – neinvazinis, neskausmingas ir nekenksmingas tyrimo metodas. Ultragarsiniai vienmačiai (A-scan) signalai skiriasi priklausomai nuo kataraktos tipo (žievinė, branduolinė ar mišri) ir gali būti panaudojami kaip pagalbinis tyrimo metodas kataraktai įvertinti esant apsunkintai biomikroskopijai (ragenos drumsčių atveju ar esant siauram vyzdžiui) [20]. Nustatyta, kad ultragarsinis lęšiuko tankumas yra 10-15 proc. didesnis labiau subrendusiose kataraktos formose [31].
Gana seniai tiriamas akies audinių poveikis ultragarso parametrams, tokiems kaip bangos sklidimo greitis ir ultragarso slopinimas. Įvairių autorių duomenimis, nustatytas ultragarso bangos sklidimo greitis lęšiukuose gali kisti nuo 1538 m/s [53] iki 1650 m/s [137]. Galimos šių kitimų priežastys – skirtinga audinių fiziologinė būklė, temperatūros įtaka, amžiaus skirtumas, matavimas skirtinguose dažnių diapazonuose (nuo 5 iki 100 MHz) [36].
Literatūroje aptikta studija, kurioje teigiama, kad ultragarso bangos sklidimo greitis lęšiuke skiriasi priklausomai nuo jo drumstumo laipsnio. Atliktų tyrimų duomenimis, ultragarsas vaikų lęšiukuose sklinda 1659 m/s greičiu, skaidriuose suaugusių lęšiukuose – 1640 m/s greičiu, o kataraktos atveju – 1629 m/s greičiu [32].
Ištyrus ultragarso bangos sklidimą lęšiuke, pasirodė, kad sklidimo metu vyksta bangos absorbcija, išbarstymas ir difrakcija; ultragarsinis heterogeniškumas siejamas su matomomis drumstimis lęšiuko viduje [96]. Esant senatvinei kataraktai, ultragarso bangos sklidimo pakitimai koreliuoja su drumsčių intensyvumu priekiniuose žieviniuose sluoksniuose ir branduolyje. Akustiniai biologinių audinių parametrai apibūdinami ir
Ramunė Raitelaitienė Akies lęšiuko ultragarsinių, biocheminių ir mechaninių savybių įvertinimas Literatūros apžvalga akustinės bangos slopinimo koeficientu. Yra žinoma, kad minkštuose audiniuose slopinimo koeficientas proporcingas dažniui. Aukšto dažnio aido komponentai yra slopinami daugiau
nei žemo dažnio [121]. Jei normalus lęšiukas yra akustiškai homogeniškas ir skaidrus, aido
slopinimo koeficientas β yra mažas. Sugata ir bendr. [121] tyrimo duomenimis, skaidraus lęšiuko β buvo 0,07-0,92 dB/cmMHz, kai įvairaus intensyvumo kataraktos atvejais 1,6-7,3 dB/cmMHz.
Pastaruoju metu literatūroje randama duomenų apie ryšį tarp ultragarso slopinimo ir lęšiuko kietumo. Ultragarso bangų slopinimui biologiniuose audiniuose įtakos turi didelės molekulinės masės junginiai ir audinio tankumas. Su amžiumi lęšiuke dėl oksidacinio pažeidimo vyksta lęšiuko baltymų pakitimai – jie agreguoja į stambiamolekulinius junginius, mažėja jų tirpumas [94], o dėl padidėjusios baltymų agregacijos ir skaidulų kompaktiškumo kietėja branduolys – visa tai didina ultragarso bangų slopinimą. [123]. Stipri teigiama koreliacija tarp akustinių parametrų ir baltymų sudėties rasta ir tiriant kiaulių bei žmonių lęšiukus [35].
Branduolio kietumo tyrimas nustatant ultragarso bangos slopinimą gali būti vertingas klinikine prasme ruošiant pacientus kataraktos fakoemulsifikacijos operacijai. Iki šiol nėra vieningos nuomonės, kada operuoti kataraktą. Regėjimo aštrumo sumažėjimas – pagrindinė indikacija kataraktos chirurgijai. Nėra tam tikro specifinio regėjimo aštrumo lygio nulemiančio operacinį gydymą, greičiau tai paciento ir gydytojo apsisprendimas kiekvienu atveju individualiai įvertinant ar sumažėjęs regėjimo aštrumas riboja paciento veiklą. Tai priklauso nuo paciento amžiaus, išsilavinimo, darbo pobūdžio, skaitymo ir kasdieninių įpročių. Tiriant branduolio kietumą ultragarso slopinimo pagalba, atsirastų galimybė objektyviai įvertinti kataraktos subrendimo laipsnį ir pasiūlyti tinkamą laiką chirurginiam gydymui. Nustatyta, kad optimaliausios sąlygos lęšiuko aspiracijai yra ultragarso slopinimas iki 9 dB, fakoemulsifikacijai – nuo 10 iki 15 dB, ekstrakapsulinei ekstrakcijai – virš 15 dB [91].
* * *
Apžvelgus literatūrą matyti, kad katarakta – dažniausia grįžtamo aklumo priežastis vyresnio amžiaus žmonių tarpe. Jos sukeliamos socialinės problemos svarbios ne tik besivystančiose, bet ir išsivysčiusiose šalyse. Tiek senatvinės, tiek diabetinės kataraktos patogenezė iki šiol nepilnai išaiškinta, nėra vieningos klasifikacijos bei indikacijų operacijai, trūksta objektyvių tyrimo metodų kokybiškai diagnozei nustatyti. Todėl tikslingi tolimesni drumsto lęšiuko tyrimai siekiant pilniau išsiaiškinti ligos etiologiją, rizikos faktorius ir patogenezę, stengtis tobulinti tyrimo metodus, įgalinančius objektyviai neinvaziškai įvertinti lęšiuko biomechanines savybes, bei šiuos tyrimus panaudoti planuojant chirurginio gydymo taktiką.
Ramunė Raitelaitienė Akies lęšiuko ultragarsinių, biocheminių ir mechaninių savybių įvertinimas Kontingento charakteristika
3. KONTINGENTO CHARAKTERISTIKA
3.1 KLINIKINIAI TYRIMAI
Tiriamasis kontingentas – tai 16–87 metų amžiaus 174 Lietuvos gyventojai, kurie buvo stacionarizuoti į KMUK Akių ligų kliniką kataraktos chirurginiam gydymui. Jie buvo suskirstyti į sergančius nuo amžiaus priklausoma (senatvine) bei diabetine kataraktomis. Išanalizuotas jų pasiskirstymas pagal amžių ir lytį (3 pav.).
13 26 6 6 4 1 5 5 18 20 25 38 14 24 3 0 10 20 30 40 Tiriamųjų skaičius 16-25 26-35 36-45 46-55 56-65 66-75 76-85 86 Am ži us, m etais Moterys Vyrai
3 pav. Viso tiriamojo kontingento pasiskirstymas pagal amžių ir lytį
Kadangi, literatūros duomenimis, kataraktos išsivystymas yra nesusijęs su lytimi [42], tiriamųjų grupės sudarytos atsižvelgiant tik į ligos etiologiją ir pakitimų laipsnį (ligos stadiją). Viso ištirta 70 vyrų (102 akys) ir 104 moterys (156 akys), 102 iš jų sergantys senatvine ir 72 sergantys diabetine kataraktomis. Pacientai, sergantys glaukoma, aukšto laipsnio trumparegyste, traumine, įgimta ar steroidų sukelta katarakta, taip pat turintys ragenos drumsčių ar po priekinės akies dalies operacijų bei ragenos pažeidimų į tyrimą neįtraukti. 4 ir 5 lentelėse parodytas ištirtų vyrų ir moterų skaičius, suskirsčius juos į dešimtmetes amžiaus grupes.
4 lentelė
Senatvine katarakta sirgusių pacientų pasiskirstymas pagal amžių Amžius
Lytis 46-55 56-65 66-75 76-85 86 ir > Iš viso
Vyrai n proc. 0 0 19,05 8 21 50 30,95 13 0 0 100 42 Moterys n proc. 1 1,67 7 11,67 29 48,33 20 33,33 3 5 60 100 Viso n proc. 1 0,98 15 14,71 50 49,02 33 32,35 3 2,94 102 100 5 lentelė
Diabetine katarakta sirgusių pacientų pasiskirstymas pagal amžių
Amžius
Lytis 16-25 26-35 36-45 46-55 56-65 66-75 76-85 Iš viso
Vyrai n proc. 2 7,14 2 7,14 4 14,29 5 17,86 10 35,71 4 14,29 1 3,57 28 100 Moterys n proc. 8 18,18 5 11,36 1 2,27 4 9,09 13 29,56 9 20,45 4 9,09 44 100 Viso n proc. 10 13,89 7 9,72 5 6,94 19 12,5 23 31,95 13 18,06 5 6,94 72 100 Kontrolinę grupę sudarė 34 asmenys (54 akys), kuriems oftalmologinio ištyrimo metu nenustatyti jokie regėjimo organo pakitimai. Tarp jų 15 vyrų (25 akys) ir 19 moterų (29 akys), kurių amžius 22–35 metai. Vyresnio amžiaus asmenų įtraukti į kontrolinę grupę negalėjome, nes jiems jau buvo nustatomi pradiniai lęšiuko drumstėjimo požymiai. Sudaryta kontrolinė grupė pagal amžių artima I tipo diabetinės kataraktos grupei. Abi akys tirtos ne visais atvejais, kadangi ne visi tiriamieji sutiko, kad būtų tiriama ir kita akis. Kontrolinės grupės asmenims tirtas ultragarso slopinimo koeficientas ir lęšiuko storis. Vandenyje tirpių baltymų kiekis ir lęšiuko branduolio kietumas netirtas, nes sveikų asmenų lęšiukai nebuvo šalinti.
Pagal lęšiuko drumsčių intensyvumą senatvine katarakta sergantys asmenys suskirstyti į sekančias grupes:
• pradinės kataraktos grupę (sudarė 30 vyrų ir 38 moterų, kurių amžius 56–86 metai, akys);
• nesubrendusios kataraktos grupę (sudarė 27 vyrų ir 45 moterų, kurių amžius 54–86 metai, akys);
Ramunė Raitelaitienė Akies lęšiuko ultragarsinių, biocheminių ir mechaninių savybių įvertinimas Kontingento charakteristika • subrendusios kataraktos grupę (sudarė 15 vyrų ir 22 moterų, kurių amžius 57–87
metai, akys).
Diabetine katarakta sergantys asmenys į grupes skirstyti pagal cukrinio diabeto tipą: • I tipo diabetinės kataraktos (juvenilinės) grupę (sudarė 10 vyrų ir 24 moterų, kurių
amžius 16–37 metai, akys);
• II tipo diabetinės kataraktos (suaugusiųjų) grupę (sudarė 20 vyrų ir 27 moterų, kurių amžius 43–83 metai, akys).
Tiriamų grupių charakteristikos pateiktos 6 lentelėje.
6 lentelė
Tiriamųjų grupių charakteristika Tirtų akių skaičius
Tiriamųjų grupė
n proc.
Amžiaus vidurkis, metais, X±SD
Kontrolinė 54 17,3 26,7±3,8
Pradinė katarakta 68 21,7 67,9±7,1
Nesubrendusi katarakta 72 23,1 73,7±7,2
Subrendusi katarakta 37 11,9 75,2±6,4
I tipo diabetinė katarakta 34 10,9 27,3±6,2
II tipo diabetinė katarakta 47 15,1 67,2±8,6
Viso 312 100 60,7 ±19,9
Į tyrimą įtraukti tik tie diabetine katarakta sergantys asmenys, kurių cukrinio diabeto trukmė 5 ir daugiau metų. I tipo diabetinės kataraktos atveju CD trukmė svyravo nuo 8 iki 28 metų, vidurkis 17,9±5,6 metai, o II tipo diabetinės kataraktos atveju – nuo 5 iki 35 metų, vidurkis 15,1±7,7 metai. Tiriamųjų pasiskirstymas pagal CD trukmę pateiktas 4 pav.
7 5 3 8 9 10 2 3 1 2 0 1 0 2 4 6 8 10 Tiriamųjų skaičius 5-9 10-14 15-19 25-29 30-34 35- CD trukm ė, metai s Moterys Vyrai 10
4 pav. CD sergančiųjų pasiskirstymas pagal ligos trukmę
3.2 EKSPERIMENTINIAI
TYRIMAI
Lęšiuko mechaninių savybių (kietumo) tyrimai eksperimento sąlygomis atlikti 10 šunų akių lęšiukų ir 18 senatvine branduoline katarakta sergančių žmonių akių lęšiukų branduolių. Tyrimams imtos 2–12 metų amžiaus, įvairios kūno masės, abiejų lyčių beveislių (mišrūnų) šunų akys. Kiekvienai akiai atlikta po 3 matavimus ultragarsine A skenavimo sistema. Diskretizuojant šiuos nedetektuotus signalus, gauti ultragarsiniai radiodažniniai signalai. Tolimesnis šių signalų apdorojimas atliktas bei ultragarso slopinimo koeficientas skaičiuotas naudojant Matlab programinį paketą.
Moksliniai tyrimai atlikti laikantis Lietuvos Respublikos gyvūnų globos, laikymo ir naudojimo įstatymo (Žin., 1997, Nr. 108–2728) bei lydimųjų teisės aktų – Lietuvos Respublikos valstybinės veterinarijos tarnybos direktoriaus įsakymų „Dėl laboratorinių gyvūnų veisimo, dauginimo, priežiūros ir transportavimo veterinarinių reikalavimų“ ( Žin., 1999, Nr. 49–1590) ir „Dėl laboratorinių gyvūnų naudojimo moksliniams bandymams“( Žin., 1999, Nr. 49–1591).
Oftalmologinių tyrimų bazė – Kauno medicinos universiteto Akių ligų klinika ir Kauno medicinos universiteto Biomedicininių tyrimų instituto Oftalmologijos laboratorija (vedėjas – prof. habil.dr. A.Paunksnis).
Ramunė Raitelaitienė Akies lęšiuko ultragarsinių, biocheminių ir mechaninių savybių įvertinimas Kontingento charakteristika
Vandenyje tirpių lęšiuko baltymų sudėties tyrimai atlikti Kauno medicinos
universiteto Biomedicininių tyrimų instituto Patochemijos laboratorijoje (vedėjas – habil.dr. L.Ivanov).
Ultragarsinių lęšiukų tyrimų duomenis apdorojo ir įvertino Kauno technologijos
universiteto Elektros ir valdymo inžinerijos fakulteto Taikomosios elektronikos katedros doc. A.Mačiulis ir Kauno technologijos universiteto Biomedicininės inžinerijos instituto doktorantė S.Kurapkienė, vadovaujama prof. A.Lukoševičiaus.
Lęšiukų mechaninių savybių tyrimo sistemą sukonstravo ir tyrimus atliko Kauno technologijos universiteto Telematikos laboratorijos inžinierius S.Burnovas.
Šunų akių lęšiukų tyrimai atlikti bendradarbiaujant su Lietuvos veterinarijos akademijos mokslo darbuotojais – M.Paunksniene, E.Svaldeniene, V.Babrauskiene.
Tyrimams buvo gautas Kauno regioninio biomedicininių tyrimų etikos komiteto leidimas (Nr. BE-2-06).
4. TYRIMO METODAI
4.1 OFTALMOLOGINIO TYRIMO METODAI
ApklausaTiriamieji buvo apklausti apie nusiskundimus dėl regėjimo aštrumo pablogėjimo ar kitų regėjimo organų veiklos sutrikimų, persirgtas akių ligas, akių traumas, operacijas, lašinamus vaistus, korekcinių akinių nešiojimą, sergamumą cukriniu diabetu ar kitomis sisteminėmis ligomis (Priedas Nr. 1).
Apžiūra
Regėjimo aštrumas buvo vertintas, naudojantis Landolto žiedais (C optotipais), pagal Sneleno principą. Tyrimas atliktas iš 5 metrų atstumo. Nustačius regos aštrumą mažesnį negu 0,1, tolimesnis tyrimas atliktas Poliako optotipais. Regėjimo aštrumas vertintas nuo šviesos jutimo (1/∞) iki 1,0. Esant sumažėjusiam regėjimo aštrumui, buvo taikomas siauro plyšio testas. Jei plyšys subjektyviai gerino regėjimo aštrumą, buvo parenkami korekciniai stiklai.
Akispūdis matuotas Schiotz’o tonometru (Riester, Vokietija), nuskausminus rageną 0,5 proc. proparakaino (Sol. Alcaini) tirpalu.
Akių dugnui įvertinti taikytas oftalmobiomikroskopijos metodas: naudota plyšinė lempa Topcon SL 8Z ir Super VitreoFundus Volk linzė (Volk Optical, Mentor, JAV).
Tyrimo rezultatai buvo įrašomi į specialiai paruoštą oftalmologinio ištyrimo anketą (Priedas Nr. 1).
Ramunė Raitelaitienė Akies lęšiuko ultragarsinių, biocheminių ir mechaninių savybių įvertinimas Tyrimo metodai Lęšiuko biomikroskopinis tyrimas ir drumsčių vertinimas
Išplėtus vyzdį 1 proc. ciklopentolato (Sol. Cyclogyli) tirpalu, lęšiukas apžiūrėtas plyšine lempa Topcon SL 8Z apšviečiant 2mm plyšiu 45° kampu ir raudono reflekso fone (retroiliuminacija). Pakitimai lęšiuke fotografuoti su video kamera Sony DZC 950P, gauti vaizdai išsaugoti kompiuterinėje duomenų bazėje (5–10 pav.).
5 pav. Žievinių sluoksnių katarakta 6 pav. Užpakalinių subkapsulinių sluoksnių katarakta
7 pav. Senatvinė pradinė branduolinė katarakta 8 pav. Senatvinė nesubrendusi branduolinė katarakta
Lęšiuko drumstys vertintos pagal LOCS III klasifikaciją, naudojantis standartiniais vaizdais skaidruolėje pagal Chylack metodiką [30]. Standartus sudaro šeši lęšiuko vaizdai branduolio intensyvumui, penki – žievinėms drumstims ir penki – užpakalinėms subkapsulinėms drumstims vertinti (11 pav.). Kataraktos intensyvumas išreiškiamas dešimtaine sistema ir apibūdinamas balais nuo 0,1 iki 6,9 branduolio drumstims ir nuo 0,1 iki 5,9 žievinėms ir subkapsulinėms drumstims.
11 pav. Lęšiuko drumsčių klasifikacija LOCS III
Lęšiuko žievinės drumstys buvo vertinamos kaip katarakta, jeigu jos buvo pastebėtos raudono reflekso fone ir atitinkančios standarto 2 ir daugiau balo, o subkapsulinės – 1 ir daugiau balo. Branduolinė katarakta buvo diagnozuota, kai lęšiuko branduolio optinis tankumas spalviniu atžvilgiu buvo žymiai didesnis negu aplinkinės žievės ir atitiko spalvą standartinėje fotografijoje 2 ir daugiau balo (11 pav.).
Pagal pakitimų intensyvumą senatvine katarakta sergantys asmenys suskirstyti į tris grupes: pradinės, nesubrendusios ir subrendusios kataraktos (diagnozę nustatė tiriamąjį gydantis oftalmologas). Pradinės kataraktos grupei priskirti pakitimai atitiko mažiau nei 4,0 LOCS III balų tiek branduolinių, tiek žievinių ir užpakalinių subkapsulinių drumsčių atveju,
Ramunė Raitelaitienė Akies lęšiuko ultragarsinių, biocheminių ir mechaninių savybių įvertinimas Tyrimo metodai nesubrendusios kataraktos – 4,0–5,9 balų branduolinių drumsčių atveju ir 4,0–4,9 – žievinių ir užpakalinių subkapsulinių drumsčių atveju, subrendusios kataraktos – 6,0 ir daugiau balų branduolinių drumsčių atveju ir 5,0 ir daugiau balų žievinių ir užpakalinių subkapsulinių drumsčių atveju.
Lęšiuko ultragarsinis tyrimas
Lęšiuko tyrimui in-vivo buvo taikomas ultragarsinis A-skenavimas. Tyrimas buvo atliekamas su oftalmologine ultragarsine A/B-skenavimo vizualizavimo sistema Mentor™ (Advent, Norwell, MA), naudojant 7 MHz dažnio A tipo keitiklį (13 pav.). Akis nujautrinama 1 proc. proparakaino (Sol. Alcaini) tirpalu, keitiklis nespaudžiant priglaudžiamas prie ragenos jos centrinėje dalyje (12 pav.).
UG keitiklis 7mHz Kompiuteris Skaitmeninis oscilografas Tektronix TDS 220 Signalų sinchronizatorius Ultragarsinis A/B skeneris Mentor Advent Akis
12 pav. Akies ultragarsinio tyrimo schema
13 pav. Ultragarsinė A/B vizualizavimo 14 pav. Skaitmeninis oscilografas Tektronix sistema Mentor™ TDS 220 ir PK
Ultragarsinis radiodažninis (RD) signalas (16 pav.) gaunamas diskretizuojant skenerio ultragarsinį detektuotą signalą (15 pav.) skaitmeniniu oscilografu Tektronix TDS 220 (14 pav.). Aido impulsinis signalas buvo skaitmenizuojamas 250 MHz diskretizavimo dažniu,
amplitudės skiriamoji geba 8 bitai, oscilografo dažnių juostos plotis 100 MHz. Diskretizuoto
signalo duomenys per RS232 sąsają išsaugomi personalinio kompiuterio atmintyje.
15 pav. A-skenerio ultragarsinis detektuotas signalas
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 x 10-5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Laikas, s A mplitud ė, m V Atspindžio signalas nuo užpakalinių akies apvalkalų (dugnas) Atspindžio signalas nuo ragenos Atspindžio signalas nuo priekinės lęšiuko kapsulės Atspindžio signalas nuo užpakalinės lęšiuko kapsulės
16 pav. Testinis RD signalas, užfiksuotas oscilografe, naudojant akies fantomą „A scan test bloc” dirbant „visos akies ilgio” tyrimo režime (Setup 2).
Ramunė Raitelaitienė Akies lęšiuko ultragarsinių, biocheminių ir mechaninių savybių įvertinimas Tyrimo metodai
17 pav. A-skenerio ultragarsinio signalo schema
17 paveiksle pateikta ultragarsinio A– schema, atitinkanti akies sandarą.
alą nuo tiriamojo audinio, būtina jį užfiksuoti metodiškai.
Sklera Rainelė Sklera Užpakalinė lęšiuko kapsulė Ragena Priekinė kamera Ragena Lęšis Tinklainė Geltonoji dėmė Optinis nervas Regėjimo ašis Priekinė lęšiuko kapsulė Tinklainė scan signalo
Diskretizavus šį signalą gautas radiodažninis signalas taip pat turi atspindėti akies vidines struktūras. Analizuojant ultragarsinį RD signalą galima stebėti tiriama kryptimi einančius akustinius netolygumus. Susiejus signalų pobūdį su akies sandara, galima netolygumus priskirti lęšiuko riboms bei vidinei struktūrai. Pagal amplitudės kitimą atspindžiuose nuo lęšiuko kapsulių bei atspindžių lęšiuko viduje buvimą galima spręsti apie lęšiuko branduolio savybes ir struktūrinius pokyčius.
Norint gauti patikimą sign
Prieš tiriant lęšiuką gyvoje žmogaus akyje, buvo fiksuojamas testinis ultragarsinis radiodažninis signalas tam tikrame oscilografo nustatyme. Oscilografo darbo režimų
