Що таке віскоеластики або OVD — склад, властивості та призначення в офтальмології

З перших операцій на очах стало зрозуміло — потрібен матеріал, що підтримуватиме об’єм, захищатиме рогівковий ендотелій та не заважатиме маніпуляціям в оці. Свого часу роль такого матеріалу виконували: стерильне повітря, фізіологічний розчин, БСС, середовище 199 та навіть 10% желатин. Але на заміну їм прийшли віскоеластики або OVD, створені наприкінці 70-х минулого сторіччя.

За ISO їх офіційно названо офтальмологічним віскохірургічним засобом/пристроєм.

Тому назва “віскоеластик” часто змушує гугл думати про еластичні подушки та рідко фігурує в закордонних джерелах. Там скоріше використовують скорочення “OVD” — ophthalmic viscosurgical device.

Це клас неактивних, прозорих, гелеподібних хімічних сполук з еластичними та в’язкими властивостями. І сьогодні — цілком звичний засіб у хірургії ока.

OVD мають цілий ряд особливостей завдяки хімічній будові. Ці особливості дозволяють захищати ендотелій рогівки від механічних травм та зберегти внутрішньоочний простір навіть за відкритого розрізу. 

Їх можна класифікувати за складом, а можна — за фізичними властивостями.

Когезивні та дисперсні, високов’язкі та низьков’язкі, псевдопластичні,  на основі гіалуронату натрію, гідроксипропілметилцелюлози чи комбіновані...

Всі класифікації доповнюють одна одну, і зробити вибір на основі лише однієї просто неможливо. Тому пропонуємо поглянути на класифікацію OVD детальніше, щоб з хірургічною точністю підібрати необхідний саме вам матеріал. 

Склад OVD — найвідоміші варіанти головних компонентів та переваги кожного

Гіалуронова кислота

Фактично — піонер всіх віскоеластиків, адже перший OVD (1979 р.) був запатентований саме на основі її похідного —  гуалуронату натрію. Це і сьогодні золотий стандарт OVD, який використовується найширше.

Виділили й вперше ізолювали цей полісахарид Карл Мейер та Джон Палмер у 1934 році з ока корови. Виділили, та назвали гіалуроновою кислотою, за що косметична та медична індустрії вдячні їм до сьогодні.

Ця природна біологічна речовина зустрічається у всіх хребетних (включно з людиною), а також у деяких бактерій. Високі концентрації гіалуронової кислоти містяться у сполучній тканині людини та оці (склистому тілі, кортексі, трабекулярній сітці). Менші — у водянистій волозі камери ока та ендотелії рогівки. Тому гіалуронова кислота — цілком фізіологічна для ока та нашого організму.

Хондроїтин сульфат 

Як і гіалуронова кислота, хондроїтин сульфат є біологічною речовиною. Вона присутня у позаклітинному матриксі, в основному — твердих тканинах (хрящовій тканині або рогівковій стромі). А для використання в якості OVD цей полісахарид в основному отримують з хряща акулячого плавника.

Метилцелюлоза 

Це дисахарид з бічними ланцюгами, які роблять молекулу більш гідрофільною ніж гіалуронат. В офтальмології метилцелюлозу використовують як мастильний матеріал — вона добре зволожує й вкриває поверхню. 

Її багато в бавовні та деревині, але не у людини чи тварин. Для організму людини метилцелюлоза не фізіологічна, тому не повністю метаболізується та може викликати імунну відповідь.

Комбінований варіант

Це, наприклад, поєднання гіалуронату натрію та хондроїтин сульфату в одному OVD.

Реологічні властивості —  в’язкість, еластичність, псевдопластичність, когезивність та поверхневий натяг

Довжина ланцюжка, внутрішньоланцюгові і міжланцюгові молекулярні взаємодії OVD формують реологічні властивості —  в’язкість, еластичність, псевдопластичність, когезивність та поверхневий натяг.

Вони визначають, яке завдання OVD найкраще виконують —  утриманням простору, мінімізація взаємодії тканини та інструментів, покриття ендотелію рогівки тощо.

Еластичність 

Еластичність —  це здатність матеріалу повернутися у свою початкову форму після маніпуляцій і обійтися без руйнації своєї структури. Вона дозволяє передній камері відновити форму. Нееластичний матеріал, як от БСС, так не зможе.

Рівень еластичності матеріалу збільшується разом зі збільшенням молекулярної маси та довжини молекулярних ланцюгів.

Але порівнювати OVD тільки за рівнем еластичності не варто — різні виробники використовують власні значення та способи їх вираження.

В’язкість

Відображає опір матеріалу до розтікання. Тобто, наскільки швидко тектиме матеріал, і чи взагалі буде розтікатися.

Чим більш в’язкий матеріал — тим краще він тримає форму. Речовина з низькою в’язкістю нагадує швидше водичку. А чим більша молекулярна вага, тим більше речовина чинить опір розтіканню. 

Дилема в’язкості OVD 

З в’язкістю пов'язана одна з дилем OVD. Щоб бути ідеальним, він мусить одночасно:

- мати високу в’язкість, щоб підтримувати простір та захищати клітини ендотелію

- мати помірну в’язкість, щоб дозволити інструментам рухатися всередині ока або допомогти розкритися лінзі

- мати низьку в’язкість, щоб потрапити в око через маленьку канюлю 

Псевдопластичність

Це здатність матеріалу трансформуватися під тиском з гелеподібного в рідкий стан. Чим псевдопластичність більша — тим швидше матеріал з високов’язкого стану спокою перейде у рідкий розчин з високою швидкістю зсуву молекул.

З клінічної точки зору, псевдоеластичний OVD: 

- з високою в’язкістю у стані спокою діятиме як чудове мастило, захищаючи тканину та підтримуючи простір;

- під тиском він стане еластичною субстанцією, що амортизуватиме маніпуляціям в оці;

- а при найвищому тиску — проходженню через канюлю, легко потрапить в око без надмірного спротиву.

Поверхневий натяг 

В нашому випадку — здатність OVD до покриття контактної поверхні. Його можна оцінити, вимірявши кут крапельки OVD на плоскій поверхні (контактний кут). Менший контактний кут = низький поверхневий натяг = краща здатність до покриття. 

Розчин гіалуронату натрію має значно більший поверхневий натяг і контактний кут, ніж розчин хондроїтин сульфату, гіалуронату натрію і хондроїтин сульфату в комбінації, гідроксипропілметилцелюлози — це означає, що перелічені розчини мають кращу здатність “вкривати” контактну поверхню, ніж чистий гіалуронат.

Когезивність

Або протидія фрагментації. Молекули висококогезивного матеріалу тримаються міцно одна одної, а низькокогезивного — навпаки. Високогезивний матеріал потрапляє в око однією масою, тримається разом і лишає око так само — разом і весь. А от низькокогезивний “розбігається” у просторі, і його складніше потім прибрати (згадайте промивання ока від дисперсного віскоеластика).

Когезивні VS Дисперсні OVD 

Щоб допомогти нам краще зрозуміти взаємодії реологічних властивостей OVD між собою та їх клінічну користь,  Стів Аршинов та Масуд Джафарі розділили віскоеластики на 2 великі категорії: когезивні та дисперсні (адгезивні). 

Когезивні OVD мають:

- високу в’язкість

- високу молекулярну вагу

- високий ступінь псевдопластичності 

- високий поверхневий натя

Висока в’язкість забезпечується їх молекулами, які міцно прилипають одна до одної через молекулярні зв’язки або сплетіння і чинять опір руйнуванню. 

Переваги:

- створює та підтримує простір

- переміщує та стабілізує тканини

- стискає передню камеру

- забезпечує ясне бачення задньої капсули у процесі факоемульсифікації

Недоліки:

- швидко покидає передню камеру під час факоемульсифікації

- неоптимальний захист ендотелію

- не дозволяє розділити простори

До когезивних OVD належать: CrownVisc 1,0%, Neocrown 1.4%

Дисперсні OVD мають протилежні характеристики  

У порівнянні з когезивними матеріалами ці матеріали легше руйнуються і мають менші: молекулярну масу, поверхневий натяг та псевдопластичність. Вони мають меншу в'язкість і добре прилипають до зовнішніх поверхонь — тканин та інструментів. 

Переваги:

- прилипає до корнеального ендотелію під час факоемульсифікації 

- робить рухи більш виборчими 

- розділяє простори

Недоліки:

- недостатньо добре підтримує простір

- нерегулярна гранична фракція затемнює огляд задньої камери

- складніше видалити наприкінці процедури

До дисперсних OVD на основі гіалуронату натрію належать: CrownVisc 1,6%, CrownVisc 3,0%.

До дисперсних OVD на основі гідроксипропілметилцелюлози належать: CrownGel 2,0%, Occugel 2,0%, Op’Cover.

Хоча когезивність і дисперсність не є вимірюваними реологічними властивостями, вони є корисними концепціями для розгляду клінічної поведінки OVD, як показано нижче.

З концепції поділу на когезивні та дисперсні OVD постає логічне питання: який варіант найкращий? Але насправді вибір одного лишає нас переваг іншого.

Найкращою відповіддю на це питання стала техніка soft-shell, яку вперше описав Стів Аршинов. Вона дозволяє використовувати два OVD одночасно.

Спершу вноситься невелика кількість дисперсного для покриття ендотелію рогівки. Потім — когезивний по центру, щоб вирівняти капсулу передньої лінзи, поглибити передню камеру і міцніше притиснути дисперсний OVD до рогівки.

Таким чином посилюються переваги та нівелюються недоліки кожного виду. Тож обирати просто не доводиться.

Сподіваємось, що цим матеріалом ми бодай трохи зробили різні класифікації OVD зрозумілішими. 

Проте якщо маєте запитання або потребуєте поради у виборі матеріалу саме для ваших потреб — ми на зв’язку та з радістю допоможемо :)

Використані джерела:

1. Ophthalmic Viscosurgical Devices (OVD): Physical Characteristics, Clinical Applications, and Complications. Stephen S. Lane

2. OPHTHALMIC VISCOSURGICAL DEVICES. SIVATEJA CHALLA

3. History of Ophthalmic Viscosurgical Devices. Sibylle Scholtz, PhD

4. Dispersive-cohesive viscoelastic soft shell technique. MD, FRCSC Steve A.Arshinoff