Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Исторические предпосылки и основные аспекты лечения острого бактериальньного послеоперационного эндофтальмита (обзор литературы) 18
1.1. Определение и классификация эндофтальмита 18
1.2. Эпидемиология острого бактериального послеоперационного эндофтальмита 23
1.3. Микробиологический состав возбудителей острого бактериального послеоперационного эндофтальмита 25
1.4. Патологическая физиология острого бактериального послеоперационного эндофтальмита 26
1.5. Диагностика острого бактериального послеоперационного эндофтальмита 28
1.6. Клиника и дифференциальная диагностика острого бактериального послеоперационного эндофтальмита 30
1.7. Исторические предпосылки и основные аспекты лечения острого бактериального послеоперационного эндофтальмита 32
1.8. Современные аспекты лечения острого бактериальньного послеоперационного эндофтальмита .38
1.9. Факторы риска развития острого бактериального послеоперационного эндофтальмита 44
1.10. Профилактика развития острого бактериального послеоперационного эндофтальмита 48
1.11. Актуальность применения местных антибиотиков перед операциями на глазном яблоке 49
1.12. Современные способы определения концентрации ванкомицина 52
1.13. Особенности фармакокинетики и фармакодинамики современных антибиотиков, используемых для интравитреального введения при лечении острого бактериальньного послеоперационного эндофтальмита 54
1.14. Минимально ингибирующие и минимально бактерицидные концентрации, как залог адекватного дозирования лекарственного вещества в области его применения 57
1.15. Резюме 58
Глава 2. Материалы и методы исследования 59
2.1. Материалы и методы исследования, применяемые в изучении эффективности топического применения антибиотиков в подавлении бактериальной микрофлоры .59
2.2. Материалы и методы исследования, используемые в разработке технологии определения концентрации ванкомицина в витреальной полости 62
2.3. Материалы и методы исследования, применяемые в математическом моделировании витреальной полости глаза 64
2.4. Материалы и методы исследования, используемые в изучении остаточного объема витреальной полости глаза при силиконовой тампонаде 67
2.5. Материалы и методы исследования, используемые в изучении эффективности прецизионных доз антибиотиков в экспериментальной модели на лабораторных животных 68
2.6. Материалы и методы исследования, используемые в гистоморфологическом исследовании глазных яблок лабораторных животных 79
Глава 3. Клинические и физико-математические исследования (теоретические) исследования 80
3.1. Исследование эффективности местного применения антибиотиков в подавлении бактериальной микрофлоры 80
3.2. Разработка технологии определения концентрации ванкомицина в витреальной полости 90
3.2.1. Разработка экспресс-способа определения концентрации ванкомицина в витреальной полости в диапазоне 1 – 1000 мкг/мл методом спектрофотометрии в ультрафиолетовой области 90
3.3. Математическое моделирование витреальной полости глаза 95
3.3.1. Методика расчета объема цилиарного тела и передней камеры глаза 95
3.3.2 Методика расчета объема витреальной полости 102
3.3.3. Расчёт объёма витреальной полости глаза с использованием метода наименьших квадратов 102
3.3.4. Результаты расчёта объёма витреальной полости глаза с различными параметрами 106
3.3.5. Методика оценки случайной погрешности объёма витреальной полости 109
3.3.6. Оценка точности расчёта объёма витреальной полости глаза 113
3.3.7. Результаты статистической обработки выборочных данных 115
3.3.8. Построение корреляционной зависимости и градуировочных таблиц 118
3.3.9. Формирование корреляционной таблицы: объем витреальной полости в зависимости от длины глазного яблока 119
3.3.10. Исследование остаточного объема витреальной полости в глазах с силиконовой тампонадой 120
3.4. Разработка программы электронно-вычислительной машины для автоматического расчета прецизионный дозы антибиотика 123
3.4.1. Расчет дозы антибиотика и методика его разведения для интравитреального введения 123
3.4.2. Расчет дозы антибиотика в глазах с силиконовой тампонадой 133
3.4.3 Разработка программы электронно-вычислительной машины 135
Глава 4. Экспериментальное исследование. Эффективность прецизионных доз антибиотиков у лабораторных животных с индуцированным острым бактериальным послеоперационным эндофтальмитом 141
4.1. Период лечения. Результаты 141
4.2. Гистоморфологическое исследование энуклеированных глазных яблок лабораторных животных 146
Заключение 161
Выводы 176
Практические рекомендации 178
Приложение 180
Список сокращений 186
Список литературы 187
- Определение и классификация эндофтальмита
- Особенности фармакокинетики и фармакодинамики современных антибиотиков, используемых для интравитреального введения при лечении острого бактериальньного послеоперационного эндофтальмита
- Методика расчета объема цилиарного тела и передней камеры глаза
- Гистоморфологическое исследование энуклеированных глазных яблок лабораторных животных
Определение и классификация эндофтальмита
Понятие эндофтальмит (endophtalmitis; греч. end внутри + ophthalmos глаз + -it is - воспаление) характеризуется своим многообразием, однако терминологически опирается на ключевую понятийную фразу “воспаление внутренних оболочек глазного яблока”.
В свою очередь, большинство авторов акцентируют свое внимание на том, в какой анатомической области происходит воспаление и каков его субстрат.
Например, Недзвецкая О.В. характеризует эндофтальмит как гнойное воспаление оболочек заднего отдела глазного яблока, не акцентируя внимания на структурах передней камеры [17,24].
Белый Ю.А., Терещенко А.В., Юдина Н.Н., предлагают такое определение: эндофтальмит - гнойное воспаление внутренних оболочек глазного яблока с пропитыванием стекловидного тела или формированием абсцесса, которое может сопровождаться полным расплавлением внутренних оболочек глазного яблока [4,26].
По данным Южакова А.М., Гундоровой Р.А., эндофтальмит - гнойное воспаление внутренних оболочек глаза с поражением сосудистой и сетчатой оболочек и образованием абсцесса в стекловидном теле [21,31].
Исходя из данных ESCRS 2013 эндофтальмит представляет собой воспалительное заболевание глаза, предполагаемой причиной которого является инфекционный процесс вызванный бактериями, грибами, в редких случаях паразитами, проникшими в глаз в интраоперационном периоде [33,37]. Вероятно, что наиболее исчерпывающим для клинициста является следующее определение эндофтальмита: эндофтальмит - воспаление внутренних оболочек глазного яблока с образованием экссудата в витреальной полости и/или передней камере [42,78].
Приведем классификацию эндофтальмита по авторам [7,16,46]:
A. По способу проникновения инфекции
1. Экзогенный
а. Послеоперационный
б. Посттравматический
2. Эндогенный (метастатический)
Б. По срокам возникновения
1. Острый (до 6 недель)
2. Хронический
B. По степени тяжести
1. Умеренно выраженный
2. Тяжелый
3. Крайне тяжелый Г. По возбудителю
1. Бактериальный
2. Грибковый
3. Вирусный
4. Паразитарный
5. Факоанафилактический
6. Асептический (острый халькоз) 6. Не выясненной этиологии
Школой офтальмотравматологов Московского НИИ глазных болезней имени Гельмгольца была разработана подробная рабочая классификация эндофтальмита в зависимости от клинических форм, стадий патологического процесса, акустической плотности помутнений и электрофизиологических показателей, которая ориентирована в большей части на посттравматические эндофтальмиты, но имеет неоспоримое практическое значение [9], в ней эндофтальмит разделен на очаговый, диффузный, смешанный.
Очаговый эндофтальмит - абсцесс стекловидного тела.
1-я стадия. В стекловидном теле очаг помутнения серовато-белого цвета в месте расположения внутриглазного инородного тела или в зоне ранения. Рефлекс глазного дна несколько ослаблен. Офтальмоскопия удается. В передней камере преципитаты, может быть гипопион. Острота зрения: 0,2–0,01. Поле зрения нормальное. Ультразвук: ограниченное фиксированное помутнение соответственно локализации внутриглазного инородного тела или области ранения. Акустическая плотность 10–40 дБ.
2-я стадия. В стекловидном теле, чаще в его переднем отделе, воспалительный очаг в виде отграниченного конгломерата. Рефлекс глазного дна резко ослаблен или отсутствует. Офтальмоскопия не удается. Нередко видны мелкие новообразованные сосуды, прорастающие в очаг воспаления. В передней камере преципитаты, может быть гипопион. Острота зрения: счет пальцев у лица - или неправильная светопроекция. Поле зрения сужено на 20– 40 и более или отсутствует. Ультразвук: ограниченное фиксированное помутнение с высокой степенью акустической плотности (около 60 дБ).
Диффузный эндофтальмит
1-я стадия. Диффузное помутнение стекловидного тела серовато-белого цвета. Рефлекс глазного дна ослаблен. Офтальмоскопия затруднена. В передней камере преципитаты, может быть гипопион. Острота зрения: 0,1–0,01. Поле зрения нормальное или сужено на 10. Ультразвук: диффузные, преимущественно мелкие плавающие помутнения. Акустическая плотность 5–10 дБ.
2-я стадия. Диффузное помутнение стекловидного тела с желтоватым оттенком. Рефлекс слабый. Офтальмоскопия не удается. Может быть помутнение хрусталика. Гипопион. Острота зрения: счет пальцев у лица - или правильная светопроекция. Поле зрения сужено на 20–40. Ультразвук: диффузные плавающие и фиксированные помутнения. Акустическая плотность до 20 дБ.
3-я стадия. Диффузное помутнение стекловидного тела желтоватого цвета.
Рефлекс отсутствует. Офтальмоскопия не удается. Часто - помутнение хрусталика. Гипопион. Острота зрения: правильная - или неправильная светопроекция. Поле зрения сужено на 50 и более или отсутствует. Ультразвук: диффузные, преимущественно грубые фиксированные помутнения.
Акустическая плотность до 30 дБ.
4-я стадия. В стекловидном теле сплошной экссудат желтого цвета. Рефлекс отсутствует. Офтальмоскопия не удается. Хрусталик мутный. Гипопион. Клинически, дифференциальная диагностика между эндофтальмитом и панофтальмитом затруднена. Острота зрения: 0. Поле зрения отсутствует. Ультразвук: тотальное грубое фиксированное помутнение. Акустическая плотность до 40 дБ.
Смешанная форма
1-я стадия. На фоне диффузного помутнения в стекловидном теле очаг серовато-белого цвета. Рефлекс ослаблен. Офтальмоскопия затруднена. В передней камере преципитаты, может быть гипопион. Острота зрения: 0,1–0,01. Поле зрения сужено на 10. Ультразвук: наряду с ограниченным фиксированным помутнением определяются диффузные мелкие плавающие помутнения. Акустическая плотность до 20 дБ.
2-я стадия. На фоне диффузного помутнения в стекловидном теле очаг с желтоватым оттенком. Рефлекс слабый. Офтальмоскопия не удается. Может быть помутнение хрусталика. Гипопион. Острота зрения: счет пальцев у лица -или правильная светопроекция. Поле зрения сужено на 20–40. Ультразвук: наряду с ограниченным фиксированным помутнением определяются диффузные мелкие плавающие помутнения. Акустическая плотность до 25 дБ.
3-я стадия. На фоне диффузного помутнения в стекловидном теле очаг желтоватого цвета. Рефлекс отсутствует. Офтальмоскопия не удается. Часто -помутнение хрусталика. Гипопион. Острота зрения: правильная - или неправильная светопроекция. Поле зрения сужено на 50 и более или отсутствует. Ультразвук: наряду с ограниченным фиксированным помутнением определяются диффузные, преимущественно грубые фиксированные помутнения. Акустическая плотность до 25 дБ.
Особенности фармакокинетики и фармакодинамики современных антибиотиков, используемых для интравитреального введения при лечении острого бактериальньного послеоперационного эндофтальмита
Общеизвестно, что проникновение АБ к интраокулярным структурам чрезвычайно вариабельно и зависит от многих факторов. Например, местные и системные АБ не достигают адекватной терапевтической концентрации в витреальной полости из-за различных физиологических барьеров. За исключением системного применения фторхинолонов и линезолида [95,104].
Топическое применение АБ нивелируется разбавлением в слезной пленке и всасыванием в общий кровоток из конъюнктивальных капилляров, что приводит к заметному снижению биодоступности [282,283]. Эпителий роговицы имеет плотные контакты, что приводит к плохому проникновению ионных препаратов [279].
Известно, что гематоофтальмический барьер представлен ретинальным пигментным эпителием (РПЭ) и плотными стенками капилляров сетчатки.
В отличие от капиллярной сосудистой сети сетчатки, сосудистая сеть хориоидеи богато васкуляризированна, поэтому лекарственные препараты попавшие в системный кровоток попадают в экстравазальное пространство хориоидеи, но не могут пройти через РПЭ и ретинальный эндотелий [183].
Таким образом, интравитреальное введение АБ является единственным оправданным способом доставки АБ к интраокулярным структурам с гарантированным получением высоких терапевтических концентраций в витреальной полости в течение длительного периода времени [281].
При ИВВ препарат свободно диффундирует в витреальной полости, чему способствуют движение глазодвигательных мышц во время изменения позиции взора глазного яблока [184].
На скорость эвакуации лекарственного агента из витреальной полости влияют различные факторы, в свою терапевтическая концентрация АБ напрямую зависит от периода его полувыведения (полураспада) [187]. Совокупность факторов влияющих на фармакокинетику АБ можно условно разделить на несколько групп:
а. Эвакуации АБ может осуществляться через передней путь: пассивная диффузия через стекловидное тело, переднюю камеру и Шлеммов канал, к ним относятся крупные молекулы, такие как, ванкомицин, аминогликозиды, макролиды и рифампицин [194]. Задний путь эвакуации, осуществляется путем активного транспорта через РПЭ. Таким образом элиминируются лекарственные средства имеющие малый размер молекул, а именно бета-лактамы, клиндамицин и фторхинолоны [194].
б. Ионный характер молекулы лекарственного вещества влияет на скорость и путь эвакуации. Катионные препараты, такие как ванкомицин, аминогликозиды, эритромицин, рифампицин, эвакуируются методом простой диффузии через структуры передней камеры, их период полувыведения составляет около 24 часов [38,65,183]. Анионные препараты, такие как бета лактамы, цефалоспорины, клиндамицин, эвакуируются через увеальный кровоток путем активной диффузии с помощью насосной функции РПЭ, следовательно имеют более короткий путь полувыведения, который составляет около 8 часов. Фторхинолоны, являющиеся цвиттерионами, эвакуирующиеся двумя путями, имеют самый короткий путь полувыведения [216,217].
в. Коэффициент растворимости препарата определяет путь его эвакуации. Липофильные АБ, такие как фторхинолоны и хлорамфекникол, эвакуируются пассивной диффузией, водорастворимые, такие как бета-лактамы, элиминируются активным транспортом [38,182].
г. Наличие интраокулярного воспаления, оказывает существенное влияние на особенности фармакокинетики. В глазу с признаками воспаления, эвакуация АБ путем активного транспорта (бета-лактамы, цефалоспорины, клиндамицин) значительно замедляется, за счет токсического повреждения насосной функции РПЭ, что влечет за собой увеличение периода полувыведения, напротив, в здоровом глазу, передний путь эвакуации (ванкомицин, аминогликозиды, эритромицин, рифампицин) работает плохо, а состояние воспаления значительно увеличивает скорость их эвакуации [181,224,233].
д. Предшествующие операции так же влияют на скорость эвакуации АБ. В глазах с артифакий, период полувыведения АБ, эвакуирующегося путем пассивной диффузии через структуры передней камеры увеличивается, так же как увеличивается скорость эвакуации АБ элиминирующегося путем активного транспорта через РПЭ в авитреальных глазах [121].
е. Зависимость от молекулярной массы АБ также выражается в изменении периода полувыведения. Большинство АБ имеет молекулярную массу менее 500 Да и их период полувыведения составляет менее 72 часов, что может влиять на прогнозирование алгоритмов лечения в зависимости от клинической ситуации [233].
ж. Конденсация или разжижение стекловидного тела в различных отделах витреальной полости может влиять на период полувыведения лекарственного вещества из глазного яблока [233].
з. Важнейшим компонентом является плотность и удельный вес раствора. Если удельный вес раствора значительно больше плотности воды, его смещение в нижние отделы витреальной полости за счет силы тяжести или положения пациента лежа на спине, может привести к локальной токсичности препарата [138].
Таким образом, знание фармакокинетики АБ позволяет решить ряд вопросов связанных с оптимальной терапевтической дозой лекарственного вещества, которая зависит от концентрации раствора, кратности его введения и многих других факторов.
Методика расчета объема цилиарного тела и передней камеры глаза
В пределе бесконечного числа секторов, когда п -да , сумма (3.6) стремится к точному значению объёма цилиарного тела, обозначим его как С,exact .
Будем полагать, что параметры го;,Ь;,а;,Ь;,с; являются случайными величинами с нормальным (Гауссовым) распределением, флуктуирующими возле средних значений (их отклонения от средних значений могут быть обусловлены ошибками измерений, отсутствием у цилиарного тела чётких границ, естественными флуктуациями размеров самого тела). В этом случае случайную и относительную погрешности объёма цилиарного тела VС, который, согласно выражению (3.6), вычисляется как средняя по выборке величина, можно оценить стандартными методами [11]. Так как при малых флуктуациях параметров объём Vci можно считать случайной величиной с нормальным распределением, объём цилиарного тела Vc , согласно (3.6), является средней величиной, рассчитанной для выборки из п случайных значений (при п - оо , величина Vc стремиться к точному среднему значению, равному VCexact). Из-за конечного размера выборки среднее значение Vc отличается от точного объёма цилиарного тела VC,exact . Случайная погрешность средней выборочной величины определяется выражением
Точный объём цилиарного тела VC,exact с вероятностью 0,866 находится в интервале от 53 мм3 до 63 мм3 , и его отклонение от величины 58 мм3 с вероятностью 0,866 не превышает 9%.
Далее был выполнен расчет объема витреальной полости с последующим вычитанием изнего объема цилиарного тела.
Гистоморфологическое исследование энуклеированных глазных яблок лабораторных животных
Энуклеированные глазные яблоки были помещены в 10% раствор формалина, интраокулярно были заполнены 5% раствором формалина и отправлены на гистоморфологическое иcследование в лабораторию института иммунологии и физиологии Уральского отделения РАН. Кролики первой группы (без лечения)
При гистологическом исследовании энуклеированных глазныйх яблок кроликов первой группы установлено, что передняя и задняя камеры глаза заполнены гнойным экссудатом, представлены некротическими массами, лейкоцитарным инфильтратом и пиогенными клетками.
Экссудат прилегающий к роговице проникал трансмурально в структуру роговицы, разрушая десцеметову мембрану. Собственное вещество роговицы было инфильтрировано лейкоцитами, полнокровно, роговичный эпителий истончен. На рисунке 39 представлена роговица со стороны передней камеры, на рисунке 40 представлены признаки истончения эпителия и собственного вещества. Сетчатая оболочка с прилегающим гнойным экссудатом представлена на рисунке 41.
Таким образом, гистологическое исследование энуклеированных глазных яблок кроликов первой группы, не получавших лечения, демонстрирует вовлеченность в воспалительный процесс всех структур глазного яблока, который сочетается с глубокими необратимыми структурными повреждениями. Кролики второй группы (стандартная доза ванкомицина – 1 мг/0.1 мл)
Роговица: в области угла передней камеры (УПК), в месте перехода роговицы в склеру в волокнистом слое определялись полнокровные сосуды с признаками капилляростаза и наличием сладж-комплекса (рисунок 42).
Центральные отделы роговицы: эпителий не изменен, в строме роговицы наблюдались расширенные полнокровные сосуды и диффузная лимфоцитарная инфильтрация собственного вещества. Эндотелий и Боуменова мембрана с очаговой десквамацией и фрагментацией. (Рисунок 43).
Угол передней камеры: определялись фокусы деструкции цилиарного тела и его фрагментации, некротические массы, инфильтрированные сегментоядерными лейкоцитами (рисунок 44).
Стекловидное тело: В задней камере глаза определялись фокусы деструкции стекловидного тела с интенсивной инфильтрацией ПЯЛ (рисунок 45).
Сетчатка: В задней камере глаза определялись фрагменты деструктивно измененного стекловидного тела, частично контактирующего с сетчатой оболочкой, в которой определялась деструкция поверхностных слоев в виде кариопикноза и лизиса ядер, с их частичной десквамацией (рисунок 46).
Таким образом, при гистологическом исследовании энуклеированных глаз подопытных животных второй группы (получавших при лечении бактериального эндофтальмита стандартную дозу ванкомицина – 1 мг, в виде интравитреальной инъекции) установлено, что процессы альтерации определяются в роговице, склере, цилиарном теле, стекловидном теле и сетчатке. В роговице характер инфильтрата – лимфоцитарный, что указывает на пролиферативную фазу воспаления с участием иммунокомпетентных клеток. В цилиарном, стекловидном теле, склере и сетчатки, преобладали процессы альтерации и сохранялись признаки экссудативного воспаления с участием ПЯЛ, которые выполняли фагоцитарную функцию (фагоцитоз некротических масс).
Из этого следует, что роговица животных второй группы находилась в регенеративной фазе воспалительного процесса, а остальные структуры находились в фазе активной экссудации, которая носила повреждающий характер.
Кролики третьей группы (двойная доза ванкомицина – 2 мг/0.1 мл)
В центральной и периферической части роговицы определялись признаки отека, утолщения эпителия. В собственном веществе определялся умеренный интерстициальный отек, полнокровные капилляры (рисунок 47).
Сосуды цилиарного тела резко полнокровны с явлениями капилляростаза, с признаками умеренно выраженного интерстициального отека. В строме определялись единичные лимфоидные элементы (рисунок 48).
В области выхода зрительного нерва в сетчатой оболочке глаза (стрелка) определялись полнокровие сосудов с выраженным капилляростазом. Определялся умеренный отек сетчатой оболочки (рисунок 49).
На фрагментах сетчатки с сосудистой оболочкой определялось резко выраженное полнокровие сосудов с капилляростазом. Определялись фокусы лимфоидной инфильтрации с трансмуральным распространением на сосудистую и сетчатую оболочки (рисунок 50).
Стекловидное тело было представлено нитчатыми фрагментированными образованиями без признаков экссудативной реакции (рисунок 51).
Таким образом, у кроликов третьей группы, получавших двойную дозу ванкомицина в виде интравитреальной инъекции, в ходе гистологического исследования энуклеированных глазных яблок были выявлены признаки токсичкского повреждения интраокулярных структур, которые проявлялись в виде выраженных структурных изменений собственного вещества, без признаков экссудативной реакции.
Кролики четвертой группы (получавшие индивидуальную дозу ванкомицина рассчитанную на программе ЭВМ, равную 0,25 мкг/мл, что соответствует концентрации АБ в полости 147 мкг/мл).
Структурные изменения со стороны роговицы у кроликов четвертой группы были минимальны, роговичный эпителий и собственное вещество роговицы, как в центральной, так и в переферической части соответствовало гистологической норме. В области перехода роговицы в склеру обнаруживалось небольшое утолщение роговичного эпителия и полнокровие сосудов склеры (рисунок 52).
В сетчатой оболочке определялись выраженные слои. Клетки без видимых структурных изменений (рисунок 53).
В задней камере глаза определялись фрагменты стекловидного тела с признаками экссудативной реакции, однако в инфильтрате преобладали эозинофильные лейкоциты (рисунок 54).
Таким образом, в ходе гистологического исследования энуклеированных глазных яблок кроликов четвертой группы было выявлено отсутствие патологических изменений в интраокулярных структурах, в стекловидном теле визуализировались явления разрешения патологического процесса без вовлечения ретинальной ткани.