Δυναμική ανάλυση της ενδοφθάλμιας πίεσης για τη μελέτη του ισοζυγίου ροών του υδατοειδούς υγρού στον ανθρώπινο οφθαλμό

Abstract

Purpose: The purpose of this study was the characterization of the relationship between IOP and the outflow facility coefficient of aqueous humor from the eye, using an invasive manometric method in healthy human eye. For each eye the ocular rigidity coefficient was also calculated by applying a novel mathematical method. To carry out the measurements an invasive device was developed - optimized for the recording of IOP and a software was developed for the acquisition and analysis of data.Method: Nineteen patients who undergo surgery cataract were enrolled in this study. For the measurements an intraoperatively device was used and controlled by specially designed software, consisting of micro-stepping pump and pressure sensor. At the beginning of the measurement, the anterior chamber of the eye was cannulated and the IOP was set to 15 mmHg. Subsequently, the IOP was artificially increased from 15 to 40 mmHg, in a step wise method, by the injection of aqueous solution. After each injection step, the IOP was recorded for a period of 2 sec with a frequency of 200Hz. When the eye IOP reaches 40 mmHg, the infusion stopped and the sensor records for a period of 4 min the decreasing IOP. The coefficient K is calculated from the pressure-volume record in each eye. The outflow facility coefficient C was calculated from the outflow IOP curve decay based on a specially designed mathematical model. This model calculates the pressure - dependent outflow facility coefficient using a method that eliminates errors for non-measurable macroscopic parameters such as the episcleral venous pressure, and the constant pressure – independent outflow, the model includes ocular rigidity and the steady state IOP for each patient. The calculation of outflow facility coefficient for each person was done at five different pressure levels in order to extract its relationship with IOP. Results: The mean ocular rigidity was 0.0283 ± 0.011mL-1. The outflow facility coefficient for the highest IOP value was 0.0672 ± 0.0296 ML / min / mmHg to 40 mmHg, the value of which increased to 0.2652 ± 0.1164 ML / min / mmHg at 20 mmHg. The value of R outflow resistance coefficient was respectively 17.9 ± 11.17 min mmHg / ML for IOP 40 mmHg and 4.51 ± 2.69 min mmHg / ML for IOP at 20 mmHg. A significant correlation was found between IOP and the outflow facility coefficient and the outflow resistance coefficient, with the values of the outflow facility coefficient having the lowest value at the highest IOP values.This behavior was evident in all examinees. Post hoc analysis demonstrated a significant statistical difference in outflow facility coefficient and outflow resistance to all IOP levels in which they were calculated (p <0.001).From the analysis of the data, outflow facility proved to have an non-linear relationship with the IOP. This dependence was described by an exponential mathematical relationship C = C0 e-b * IOP where C0 = 0.9907 ML / min / mmHg and b = 0.069 ML-1.

Σκοπός: Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι ο χαρακτηρισμός της σχέσης ανάμεσα στη ΕΟΠ και την ευχέριας εκροής του υδατοειδούς υγρού από τον οφθλμό με επεμβατική μανομετρική μέθοδο σε υγιείς ανθρώπινους οφθαλμούς. Παράλληλα για κάθε οφθαλμό έγινε ο προσδιορισμός της οφθαλμικής ακαμψίας και εφαρμόστηκε πρότυπη μέθοδος για τον υπολογισμό της. Για την διεξαγωγή των μετρήσεων αναπτύχθηκε - βελτιστοποιήθηκε η συσκευή για την καταγραφή της ΕΟΠ και αναπτύχθηκε το λογισμικό για την πρόσκτηση και ανάλυση των δεδομένων. Τέλος αναπτύχθηκε και μη επεμβατική συσκευή για την μέτρηση της οφθαλμικής ακαμψίας και καταγραφής της πίεσης με παράλληλη διεξαγωγή αρχικών πιλοτικών μετρήσεων.Μέθοδος: Δεκαεννέα ασθενείς που επρόκειτο να υποβληθούν σε επέμβασηκαταρράκτη συμπεριελήφθησαν στην παρούσα μελέτη. Για τις μετρήσεις, χρησιμοποιήθηκε διεγχειρητικά συσκευή ελεγχόμενη από ειδικά διαμορφωμένο λογισμικό, αποτελούμενη από μικροδοσιμετρική αντλία και αισθητήρα πίεσης. Στην αρχή της μέτρησης, καθετηριάζεται ο πρόσθιος θάλαμος του οφθαλμού και η ΕΟΠ του οφθαλμού ρυθμίζεται στα 15 mmHg. Aκολούθως, η ΕΟΠ αυξάνεται από τα 15 στα 40 mmHg, με βηματική έγχυση υδατικού διαλύματος. Μετά από κάθε βήμα έγχυσης, η ΕΟΠ καταγράφεται για διάστημα 2 sec με συχνότητα 200Hz. Όταν η ΕΟΠ του οφθαλμού φτάνει τα 40 mmHg, η έγχυση διακόπτεται και ο αισθητήρας καταγράφει για διάστημα 4 min τη φθίνουσα ΕΟΠ. Ο συντελεστής Κ υπολογίζετε από τις καταγραφές πίεσης-όγκου σε κάθε οφθαλμό. Ο συντελεστής ευχέριας εκροής C υπολογίστηκε από την καμπύλη εκροής με βάση ειδικά διαμορφωμένο μαθηματικό μοντέλο που δημιουργήθηκε. Το μοντέλο αυτό υπολογίζει τον πίεσο -εξαρτώμενο συντελεστή ευχέρειας εκροής εξαλείφοντας τα σφάλματα υπολογισμού για μη μετρήσιμες μακροσκοπικές παραμέτρους όπως η επισκληρική φλεβική πίεση, η σταθερή και πιεσο – ανεξάρτητη ευχέρεια εκροής ενώ ταυτόχρονα το μοντέλο περιλαμβάνει την οφθαλμική ακαμψία και την πίεση ισορροπίας του κάθε εξεταζόμενου. Ο υπολογισμός του συντελεστή ευχέρειας εκροής για κάθε εξεταζόμενο έγινε σε πέντε διαφορετικές πίεσης για να εξαχθεί η σχέση του με την ΕΟΠ. Αποτελέσματα: Η μέση του συντελεστή οφθαλμικής ακαμψίας ήταν 0.0283±0.011μL-1. Η τιμή του συντελεστή ευχέρειας εκροής για την υψηλότερη τιμή ΕΟΠ ήταν 0.0672 ± 0.0296 μL/min/mmHg στα 40 mmHg η τιμή της οποία αυξήθηκε στα 0.2652 ± 0.1164 μL/min/mmHg στα 20 mmHg. Η τιμή του συντελεστή αντίστασης R εκροής ήταν αντίστοιχα 17.9 ± 11.17 min mmHg/μL για ΕΟΠ 40 mmHg και 4.51 ± 2.69 min mmHg/μL ΕΟΠ 20 mmHg. Βρέθηκε σημαντική συσχέτιση μεταξύ της ΕΟΠ και της ευχέρειας εκροής αλλά και της αντίστασης εκροής, με την τιμή του συντελεστή ευχέρειας εκροής να έχει την μικρότερη τιμή στις υψηλότερες τιμές ΕΟΠ και το αντίστροφο για τις χαμηλές τιμές ΕΟΠ (p<0.001).Αυτή η συμπεριφορά ήταν εμφανής σε όλους τους εξεταζόμενους. Post hoc ανάλυση έδειξε σημαντική στατιστική διαφορά του συντελεστή ευχέρειας εκροής αλλά και της αντίστασης εκροής για για όλα τα επίπεδα ΕΟΠ στα οποία έγινε ο υπολογισμός (p<0.001). Από την ανάλυση των δεδομένων η ευχέρεια εκροής αποδείχτηκε να έχει μη γραμμική συσχέτιση με τη ΕΟΠ. Η εξάρτηση αυτή περιγράφηκε από μια εκθετική μαθηματική σχέση C=C0e-b*IOP όπου C0=0.9907 μL/min/mmHg και b=0.069 μL-1.