УДК 617.713:591.87:617.75-089

 Д.С. МАЛЬЦЕВ, Е.В. КУДРЯШОВА, А.Н. КУЛИКОВ, А.Ю. МАРЕЙЧЕВ

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова МО РФ, 194044, г. Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, д. 6

Мальцев Дмитрий Сергеевич ― кандидат медицинских наук, врач-офтальмолог отделения лазерной хирургии клиники офтальмологии, e-mail: glaz.med@yandex.ru

Кудряшова Елена Витальевна ― заведующая отделением лазерной хирургии клиники офтальмологии, e-mail: kudryashovaelen@yandex.ru

Куликов Алексей Николаевич ― доктор медицинских наук, доцент, начальник клиники офтальмологии, e-mail: alexey.kulikov@mail.ru

Марейчев Артем Юрьевич ― клинический ординатор отделения лазерной хирургии клиники офтальмологии, e-mail: mareychev@mail.ru

 Проведен анализ взаимосвязи толщины эпителия с толщиной роговицы у здоровых и больных после лазерного кератомилеза in situ (LASIK). Обследованы 83 здоровых добровольца (83 глаза) и 47 пациентов (93 глаза) через 1 сутки и 1 месяц после лазерного кератомилеза in situ (LASIK). Обследование проводилось путем оптической когерентной томографии (ОКТ) на томографе Copernicus REVO. Для анализа использовали значения толщины роговицы и эпителия в центральной зоне без учета слезной пленки. Выявлена прямая связь между толщиной роговицы и толщиной роговичного эпителия (r=0.53, p<0.001), коэффициент отношения толщины эпителия к толщине роговицы (эпителиально-пахиметрический коэффициент (ЭПК)) в норме составил 10.1±0.6%. Через 1 сутки и через 1 месяц после LASIK ЭПК составил, 12.5±1.0% и 13.8±1.9%, соответственно. Площадь под кривой для ЭПК как диагностического критерия выполнения LASIK по поводу близорукости составила 0.996. У здоровых толщина эпителия составляет 10.1% толщины роговицы. Коэффициент отношения толщины эпителия к толщине роговицы может служить диагностическим критерием, позволяющим установить факт выполнения рефракционного вмешательства на роговице по поводу близорукости.

Ключевые слова: роговица, эпителий роговицы, толщина роговицы, оптическая когерентная томография, LASIK.

D.S. MALTSEV, E.V. KUDRYASHOVA, A.N. KULIKOV, A.Yu. MAREYCHEV

S.M. Kirov Military Medical Academy, 6 Akademik Lebedev Str., St. Petersburg, Russian Federation, 194044

 Correlation between epithelial and corneal thickness in normal subjects and in patients after laser keratomileusis in situ

 Maltsev D.S. ― Cand. Med. Sc., ophthalmologist of the Laser Surgery Department of Ophthalmology Clinic, e-mail: glaz.med@yandex.ru

Kudryashova E.V. ― Head of the Laser Surgery Department of Ophthalmology Clinic, e-mail: kudryashovaelen@yandex.ru

Kulikov A.N. ― D. Med. Sc., Head of the Ophthalmology Department, e-mail: alexey.kulikov@mail.ru

Mareychev A.Yu. ― resident doctor of the Laser Surgery Department of Ophthalmology Clinic, e-mail: mareychev@mail.ru

 Analysis was carried out of the correlation between epithelial and corneal thickness in normal subjects and in patients after laser keratomileusis (LASIK) in situ. The study included 83 healthy subjects (83 eyes) and 47 patients (93 eyes) who underwent LASIK. The patients were examined 1 day and 1 month after laser keratomileusis (LASIK) in situ. The examination was carried out using optical coherence tomography with Copernicus REVO device. The analysis included the thickness of the cornea and epithelium in the central zone without the tear film. We found positive correlation between corneal thickness and corneal epithelium thickness (r=0.53, p<0.001) with the normal epithelial-pachimetry coefficient (ECR) of 10.1±0.6%. One day postoperatively and one month postoperatively ECR was 12.5±1.0% and 13.8±1.9%, respectively. The area under curve for ECR as a diagnostic criterion for previously performed myopic LASIK was 0.996. In healthy subjects, corneal epithelium constitutes 10.1% of corneal thickness. The epithelial to corneal thickness ratio may serve as a reliable criterion allowing to figure out the fact of previously performed myopic LASIK.

Key words: cornea, corneal epithelium, corneal thickness,optical coherence tomography, LASIK

Эпителий роговицы является пластичной структурой и оценка его биометрических характеристик имеет важное прикладное значение. Наиболее часто оценивается толщина эпителия, включая толщину в центре роговицы. Изменение толщины эпителия показано при кератоконусе [1], синдроме сухого глаза (ССГ) [2] и после рефракционной хирургии роговицы [3]. Однако этот показатель существенно варьирует в норме (от 48 до 60 мкм) и его однократная оценка не всегда позволяет заподозрить патологическое утолщение или истончение. В связи с этим, желательно знать факторы, определяющие толщину эпителия в норме. Ряд исследований не смогли установить выраженной зависимости толщины эпителия от ряда факторов у здоровых [4-7], хотя это позволило бы выделить группы лиц с исходно более толстым/тонким эпителием, корректно оценить магнитуду толщины между нормой и патологией и сделать оценку толщины эпителия более точным диагностическим критерием. Толщина роговицы также может варьировать в норме от 480 до 630 мкм. Однако взаимоотношение толщины эпителия с толщиной роговицы не изучено.

 Цель исследования ― изучить взаимосвязь между толщиной эпителия и толщиной роговицы в норме и после лазерного кератомилеза in situ (LASIK).

 Материал и методы

Проведено исследование, включившее здоровых добровольцев и пациентов перед выполнением LASIK для оценки связи толщины роговицы и толщины эпителия в норме. Кроме того, в исследование включили пациентов через 1 день и 1 месяц после LASIK по поводу близорукости для оценки изменения соотношения толщины роговицы и толщины эпителия после LASIK. Критериями исключения для контрольной группы были возраст моложе 18 или старше 70 лет, ношение мягких контактных линз, любые заболевания или травмы роговицы, любые воспалительные, инфекционные или аллергические заболевания переднего сегмента, хирургические вмешательства на глазном яблоке или вспомогательных органах глаза, применение любой местной капельной терапии. Для группы пациентов послеLASIK, критериями исключения были любые интра- или послеоперационные осложнения, кроме того, для пациентов, обследованных через 1 месяц после LASIK дополнительными критериями исключения были выраженный послеоперационный ССГ, использование местных капельных стероидов или антибиотиков более 10 суток после операции, а также применение лубрикантов с консервантом. Всем пациентам контрольной группы выполняли авторефрактометрию, кератометрию и оптическую когерентную томографию (ОКТ). Всем прооперированным пациентам авторефрактометрию выполняли до операции, а ОКТ ― через 1 сутки или 30±3 суток после операции. У каждого пациента в исследование включали только один глаз, каждый пациент включался в исследование однократно только в одну из групп.

Оптическую когерентную томографию выполняли на спектральном томографе Copernicus REVO (Optopol, Польша). Каждому пациенту выполняли один В-скан (усредненный на основании 50 В-сканов, 1064 А-скана каждый, длиной 5 мм) непосредственно ниже центрального блика. Толщина роговицы и эпителия оценивалась в трех точках в пределах центрального участка шириной 1 мм, для анализа использовали средние значения. В измерения не включали толщину слезной пленки, определенной как низкоконтрастная тонкая полоса на передней поверхности роговицы (кпереди от высококонтрастной полосы соответствующей эпителию).

LASIK выполняли по стандартной методике два хирурга (МДС, ЕВК). Для формирования роговичного лоскута использовали механический микрокератом MK-2000 (NIDEK, Япония) с запланированным диаметром лоскута 8.5 мм и толщиной 130 мкм. Абляция выполнялась на эксимерном лазере EC5000 (NIDEK). После операции все пациенты получали местную капельную терапию фиксированной комбинацией антибиотика и глюкокортикоида (Декса-Гентамицин)

Статистический анализ проводили с помощью MedCalc 18.4.1 (MedCalc Software). Данные представлены как среднее ± стандартное отклонение. Для оценки выраженности связи использовали коэффициент корреляции Спирмена, оценку влияния кофакторов на связь толщины эпителия и толщины роговицы проводили с помощью многофакторного корреляционного анализа. Порогом статистической значимости считали p<0.05. Статистическую значимость различий соотношения толщины эпителия и толщины роговицы (эпителиально-пахиметрический коэффициент (ЭПК)) у здоровых добровольцев, пациентов через 1 сутки и 30 суток после LASIK проводили с помощью одностороннего t-теста с поправкой Бонферрони на множественность сравнений (порог статистической значимости p<0.025). Для оценки работоспособности ЭПК как диагностического критерия факта выполнения LASIK использовали ROC-анализ. В анализ включили здоровых добровольцев и пациентов через 1 месяц после LASIK.

 Результаты

В исследование включили 83 здоровых добровольцев и 47 пациентов после LASIK в возрасте от 19 до 57 лет (68 мужчин и 62 женщины). Базовая характеристика групп представлена в таблице.

 Таблица.

Базовая характеристика групп исследования

Средняя толщина эпителия в центре роговицы составила 54.2±3.1 мкм, средняя толщина роговицы составила 539.4±33.7 мкм. Была выявлена прямая корреляционная связь между толщиной роговицы и толщиной эпителия (r=0.53, p<0.001) (рис. 1), при этом ЭПК составил 0.101±0.006, таким образом, толщина эпителия составляет в среднем 10.1±0.6% толщины роговицы.

Рисунок 1.

График корреляции толщины эпителия и толщины роговицы в норме

Анализ соотношения толщины эпителия и толщины стромы (толщина стромы = толщина роговицы — толщина эпителия) также показал наличие между ними прямой корреляционной связи (r=0.46, p<0.001). Многофакторный корреляционный анализ при включении в анализ значений возраста, пола, рефракции, кератометрии и толщины роговицы выявил единственный фактор определяющий толщину эпителия ― толщина роговицы (β=0,03624, p=0.001).

Значение ЭПК по сравнению с показателем у здоровых добровольцев с близорукостью статистически значимо увеличивалось до 12.5±1.0% (p<0.001) через 1 сутки после операции и до 13.8±1.9% (p<0.001) к 1 месяцу после операции (рис. 2). При этом характер корреляционной связи между толщиной эпителия и толщиной роговицы через 1 месяц после LASIK меняется на обратный (r=-0.25, p<0.001).

Рисунок 2.

Изменение эпителиально-пахиметрического коэффициента через 1 день и 1 месяц после LASIK

ROC-анализ показал, что чувствительность и специфичность ЭПК, как критерия позволяющего отличить нормальный глаз от прооперированного по поводу миопии по методуLASIK, достигает 97.4% и 95.2%, соответственно. Площадь под кривой и значение отсечки, соответственно, 0.996 и >11.1% (рис. 3).

Рисунок 3.

ROC-анализ эпителиально-пахиметрического коэффициента как диагностического критерия выполнение LASIK по поводу близорукости

Обсуждение

Данное исследование показало, что толщина эпителия и толщина роговицы находятся в прямой линейной зависимости, таким образом, относительная толщина эпителия (ЭПК) является постоянной величиной, составляющей 10.1±0.6% толщины роговицы. По результатам данного исследования толщина эпителия не зависит от возраста, пола, рефракции или кератометрии, и толщина роговицы является независимым фактором, определяющим толщину эпителия.

Ранее с помощью спектрального ОКТ Wu Y. и соавторы показали наличие слабой корреляционной связи между толщиной эпителия и роговицы [4]. Однако авторы использовали автоматическую сегментацию, которая может обуславливать неточности оценки толщины эпителия. Кроме того, в анализе использовалось среднее значение для всей центральной зоны диаметром 2 мм, что также может сказываться на точности оценки связи. В этом исследовании не проводился детальный анализ взаимоотношения толщины эпителия и толщины роговицы, и диагностическая ценность данного показателя соотношения не была показана. И хотя интуитивно понятно, что более толстый эпителий будет увеличивать толщину роговицы в целом, вариабельность толщины эпителия относительно невелика (46-61 мкм) и вносит лишь небольшой вклад в связь между толщиной эпителия и роговицы. Это подтверждает анализ связи между толщиной эпителия и стромы, которой присущи те же закономерности, что и для связи между толщиной эпителия и роговицы в целом. Биологический смысл постоянства относительной толщины эпителия может заключаться в поддержании средней оптической плотности роговицы, поскольку этот показатель различается у эпителия и стромы. Но объяснение механизма поддержания постоянства соотношения толщины эпителия и роговицы не лежит на поверхности.

Объяснением такой зависимости может быть дистанцирование эпителия более толстой стромой от действия хемокинов влаги передней камеры. Другим объяснением может быть связь между толщиной роговицы и ее формой [8], которая определяет морфологию эпителиального слоя, но это находится в противоречии с отсутствием связи между показателями кератометрии и толщиной эпителия в нашем исследовании. Возможно, существует кофактор не проанализированный в данном исследовании, который влияет одновременно на толщину эпителия и роговицы.

По данным нашего исследования, ЭПК в норме является высокооднородным параметром, это позволяет предположить его высокую диагностическую ценность. Это подтверждается анализом изменений ЭПК после LASIK. Ремоделирование эпителия после рефракционной хирургии роговицы хорошо известно, после LASIK по поводу миопии этому соответствует увеличение относительной толщины эпителия на 7-15 мкм (что находится в пределах разброса нормального значения). Наше исследование показало, что соотношение толщины эпителия и роговицы претерпевает существенные изменения после LASIK по поводу близорукости достигая 14.0% через месяц после операции. ROC-анализ продемонстрировал высокую чувствительность и специфичность относительной толщины эпителия, как диагностического критерия позволяющего подтвердить факт выполнение лазерной коррекции зрение, что может быть использовано при решении экспертных вопросов.

Ранее ряд исследований не смогли выявить зависимости толщины эпителия от возраста [5, 6], рефракции [5, 7] и показателей кератометрии в норме [4]. В то же время, в ряде работ показано, что толщина эпителия несколько меньше в старшей возрастной группе [9] и у женщин [5] среди взрослых и, наоборот, увеличивается с возрастом и у лиц мужского пола среди детей [10].

Кроме того, толщина эпителия меняется при ряде патологических состояний. Толщина эпителия уменьшается при кератоконусе, преимущественно в крутой зоне [2], что соответствует общей закономерности истончения эпителия над выступами стромы. Изменения соотношения толщины эпителия и роговицы при кератоконусе также могут иметь клиническое значение. Еще одной область применения может является диагностика эндотелиально-эпителиальной дистрофии роговицы [11].

Соотношения толщины эпителия и роговицы может оказаться более чувствительным критерием для диагностики ССГ, чем просто толщина эпителия как это предложено Kannelopulus J. и соавторами [3]. В данной работе показано, что при ССГ толщина эпителия увеличивается, однако это может быть незаметно у пациентов с исходно тонким эпителием, так как даже при утолщении у пациентов с тонкой роговицей толщина эпителия может не выходить за пределы нормальных значений.

Данное исследование имеет ограничения. Первое, включено небольшое число гиперметропов, поэтому выраженность связи между толщиной эпителия и толщиной роговицы у лиц этой категории необходимо уточнить на большей выборке. Второе, мы не использовали А-сканирование, поэтому не проанализирована связь исследуемых параметров с аксиальной длиной глаза. Это может быть важно, так как связь между толщиной эпителия и роговицы может быть разной при осевой и рефракционной близорукости. Третье, мы не исследовали закономерности связи толщины эпителия за пределами центральной зоны. Это, в первую очередь, обусловлено использованием ОКТ вместе высокочастотного ультразвука, точность которого в измерении толщины эпителия для периферии роговицы снижается.

Важной стороной этого исследования является использование ручных измерений, вместо измерений на основании автоматической сегментации и, таким образом, исключаются ошибки, связанные с некорректной сегментацией. В то числе, из анализа исключена слезная пленка, что может влиять на результаты измерения толщины эпителия роговицы спектральным ОКТ.

Результаты данного исследования показали, что в норме толщина эпителия составляет 10.1% толщины роговицы. Коэффициент отношения толщины эпителия к толщине роговицы (эпителиально-пахиметрический коэффициент) может служить диагностическим критерием, позволяющим установить факт выполнения рефракционного вмешательства на роговице по поводу близорукости.

 ЛИТЕРАТУРА

1. Reinstein D.Z., Srivannaboon S., Gobbe M., et al. Epithelial thickness profile changes induced by myopic LASIK as measured by Artemis very high-frequency digital ultrasound // J. Refract. Surg. ― 2009. ― 25 (5). ― P. 444-450.
2. Zhou W., Stojanovic A. Comparison of corneal epithelial and stromal thickness distributions between eyes with keratoconus and healthy eyes with corneal astigmatism ≥2.0 D // PLoS One. ― 2014. ― 9 (1). ― P. e85994.
3. Kanellopoulos A.J., Asimellis G. In Vivo 3-Dimensional Corneal Epithelial Thickness Mapping as an Indicator of Dry Eye: Preliminary Clinical Assessment // Am. J. Ophthalmol. ― 2014. ― 157 (1). ― P. 63-68.e2.
4. Wu Y., Wang Y. Detailed Distribution of Corneal Epithelial Thickness and Correlated Characteristics Measured with SD-OCT in Myopic Eyes // J. Ophthalmol. ― 2017. ― Vol. 2017. ― Article ID 1018321. ― 8 p.
5. Kim B.J., Ryu I-H., Lee J-H., Kim S.W. Correlation of Sex and Myopia With Corneal Epithelial and Stromal Thicknesses // Cornea. ― 2016. ― 35 (8). ― P. 1078-1083.
6. Yang Y., Hong J., Deng S.X., Xu J. Age-Related Changes in Human Corneal Epithelial Thickness Measured With Anterior Segment Optical Coherence Tomography // Invest. Ophthalmol. Vis Sci. ― 2014. ― 55 (8). ― P. 5032-5038.
7. Wang X., Dong J., Wu Q. Corneal thickness, epithelial thickness and axial length differences in normal and high myopia // BMC Ophthalmol. ― 2015. ― 15. ― P. 49.
8. Tahra AlMahmoud, David Priest, Rejean Munger, W. Bruce Jackson; Correlation between Refractive Error, Corneal Power, and Thickness in a Large Population with a Wide Range of Ametropia // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. ― 2011. ― 52 (3). ― P. 1235-1242.
9. Yang Y., Hong J., Deng S.X., et al. Age-related changes in human corneal epithelial thickness measured with anterior segment optical coherence tomography // Invest. Ophthalmol. Vis Sci. ― 2014. ― 55. ― P. 5032-5038.
10. Ma Y., He X., Zhu X., et al. Corneal Epithelium Thickness Profile in 614 Normal Chinese Children Aged 7-15 Years Old // Sci Rep. ― 2016. ― 6. ― P. 23482.
11. Boiko E.V., Yan A.V., Maltsev D.S. Midinfrared Laser Pancorneal Coagulation as a Method of Treatment for Painful Bullous Keratopathy // Cornea. ― 2013. ― 32 (10). ― P. 1349-1353.

REFERENCES

1. Reinstein D.Z., Srivannaboon S., Gobbe M., et al. Epithelial thickness profile changes induced by myopic LASIK as measured by Artemis very high-frequency digital ultrasound. J. Refract. Surg, 2009, 25 (5), pp. 444-450.
2. Zhou W., Stojanovic A. Comparison of corneal epithelial and stromal thickness distributions between eyes with keratoconus and healthy eyes with corneal astigmatism ≥2.0 D. PLoS One, 2014, 9 (1), pp. e85994.
3. Kanellopoulos A.J., Asimellis G. In Vivo 3-Dimensional Corneal Epithelial Thickness Mapping as an Indicator of Dry Eye: Preliminary Clinical Assessment. Am. J. Ophthalmol, 2014, 157 (1), pp. 63-68.e2.
4. Wu Y., Wang Y. Detailed Distribution of Corneal Epithelial Thickness and Correlated Characteristics Measured with SD-OCT in Myopic Eyes. J. Ophthalmol, 2017, vol. 2017, article ID 1018321. 8 p.
5. Kim B.J., Ryu I-H., Lee J-H., Kim S.W. Correlation of Sex and Myopia With Corneal Epithelial and Stromal Thicknesses. Cornea, 2016, 35 (8), pp. 1078-1083.
6. Yang Y., Hong J., Deng S.X., Xu J. Age-Related Changes in Human Corneal Epithelial Thickness Measured With Anterior Segment Optical Coherence Tomography. Invest. Ophthalmol. Vis Sci, 2014, 55 (8), pp. 5032-5038.
7. Wang X., Dong J., Wu Q. Corneal thickness, epithelial thickness and axial length differences in normal and high myopia. BMC Ophthalmol, 2015, 15, p. 49.
8. Tahra AlMahmoud, David Priest, Rejean Munger, W. Bruce Jackson; Correlation between Refractive Error, Corneal Power, and Thickness in a Large Population with a Wide Range of Ametropia. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci, 2011, 52 (3), pp. 1235-1242.
9. Yang Y., Hong J., Deng S.X., et al. Age-related changes in human corneal epithelial thickness measured with anterior segment optical coherence tomography. Invest. Ophthalmol. Vis Sci, 2014, 55, pp. 5032-5038.
10. Ma Y., He X., Zhu X., et al. Corneal Epithelium Thickness Profile in 614 Normal Chinese Children Aged 7-15 Years Old. Sci Rep, 2016, 6, pp. 23482.
11. Boiko E.V., Yan A.V., Maltsev D.S. Midinfrared Laser Pancorneal Coagulation as a Method of Treatment for Painful Bullous Keratopathy. Cornea, 2013, 32 (10), pp. 1349-1353.