Personalizacja rozwiązań w praktyce kontaktologicznej

Nowoczesna technologia umożliwia dopasowanie soczewek kontaktowych z wyjątkową precyzją. Dzięki zaawansowanym narzędziom diagnostycznym i innowacyjnym materiałom specjaliści mogą dziś tworzyć rozwiązania idealnie odpowiadające indywidualnym potrzebom pacjentów.

Hasło „personalizacja” podbija kolejne obszary nauk medycznych i o zdrowiu. Oznacza ono podejście, w którym zakłada się dostosowanie profilaktyki, diagnostyki i leczenia do indywidualnych cech pacjenta. Personalizacja może uwzględniać m.in. cechy lub czynniki biologiczne bądź osobnicze (np. genotyp, metabolizm, mikrobiota, biomarkery), czynniki środowiskowe (np. styl życia, dieta, aktywność fizyczna, ekspozycja na czynniki ryzyka), preferencje pacjenta (np. tolerancja na ryzyko, oczekiwania wobec terapii) oraz indywidualną historię choroby (np. wcześniejsze reakcje na leczenie, współistniejące schorzenia).

Pojawiają się nowe trendy, takie jak: zindywidualizowana farmakoterapia, w której dobór leków może zależeć np. od cech genetycznych, medycyna precyzyjna, stosująca terapie celowane, spersonalizowana profilaktyka, uwzględniająca naturalne predyspozycje, środowisko i styl życia, czy cyfrowe rozwiązania zdrowotne (ang. digital health), wykorzystujące technologie cyfrowe (telemedycyna, aplikacje mobilne, czujniki i sztuczna inteligencja), wspierające pacjentów w zarządzaniu swoim zdrowiem (np. monitoring parametrów zdrowotnych pacjenta i dostosowanie w czasie quasi-rzeczywistym)1, 2, 3.

Nowoczesna diagnostyka

Dość dawno minęły czasy, gdy za cały warsztat kontaktologiczny uchodził keratometr, umożliwiający pomiar promienia krzywizny przekroju rogówki, oraz lampa szczelinowa z filtrem żółtym oraz zapasem fluoresceiny. Współczesny gabinet kontaktologiczny może być bardzo szeroko wyposażony, dając o wiele większe możliwości diagnostyki i personalizacji soczewek kontaktowych.

Topografia (kształt powierzchni) i tomografia (przekrój) rogówki

Wprowadzenie w latach 80. pierwszych urządzeń wykonujących mapy topograficzne rogówki (zamiast mierzenia pojedynczych przekrojów) niewątpliwie było rewolucją. Zastosowano wtedy pierścienie Placido, które – choć dostępne są także inne metody pomiaru kształtu rogówki – nadal pozostają w użyciu. Sama powierzchnia tej struktury nie daje jednak pełnej informacji o funkcjonowaniu rogówki. Techniki, które umożliwiają równoczesną analizę kształtu przedniej i tylnej powierzchni rogówki (a także ich grubość), to m.in. kamera Scheimpfluga oraz optyczna tomografia koherencyjna przedniego odcinka oka (AS-OCT, ang. anterior segment optical coherence tomography). Przykładowe urządzenia to: Oculus Keratograph 5M (topografia Placido), NIDEK OPD-Scan III (topografia Placido), Tracey iTrace (topografia Placido), Oculus Pentacam AXL Wave (kamera Scheimpfluga), TOMEY Casia2 (OCT), ZEISS CIRRUS HD-OCT, CSO Sirius+ (topografia Placido oraz kamera Schempfluga), Medmont E300 (topografia Placido), Eaglet-Eye Eye Surface Profiler (profilometria prążkowa).

Wszystkie topografy rogówki są wyposażone w dodatkowe funkcje, które pozwalają na zaoszczędzenie czasu i pieniędzy, zapewniając informacje istotne dla doboru soczewek kontaktowych. Są to m.in.: pomiar grubości centralnej rogówki (pachymetria), autorefraktometria, aberrometria, pupilometria i biometria.

Analiza filmu łzowego i diagnostyka zespołu suchego oka

Stan powierzchni oka jest istotnym czynnikiem w dopasowaniu wszystkich typów soczewek kontaktowych. Większość topografów rogówki jest wyposażona także w układy obserwacyjne, które pozwalają na pomiar m.in. czasu przerwania filmu łzowego (BUT, ang. break-up time) w różnych wersjach oraz funkcjonowanie gruczołów Meiboma (fot. 1).

Gruczoły Meiboma od lat cieszą się niesłabnącą „sławą” wśród kontaktologów, ze względu na to, że ich dysfunkcja jest najczęstszą przyczyną ewaporacyjnego zespołu suchego oka. Duże wrażenie robi mnogość metod badania ich stanu. Z prostszych technik, oprócz wymienionego wcześniej czasu przerwania filmu łzowego, popularne są także: test Schirmera, obserwacja powiek w lampie szczelinowej (w poszukiwaniu nieregularnych brzegów powiek, przekrwienia, zatkania ujścia wydzieliny gruczołów łojowych czy teleangiektazji), wywoływanie wydzielania wydzieliny gruczołów poprzez ucisk powieki palcami czy obserwacja zachowania barwników fluorescencyjnych na powierzchni oka. Niektóre parametry mogą być mierzone również za pomocą urządzeń wyposażonych w kamerę (np. pomiar wysokości menisku łzowego, charakterystyka mrugania).

Nieco mniej popularne, za to bardziej nowoczesne techniki to przede wszystkim pomiar osmolarności płynu łzowego (korelacja wysokiej osmolarności z symptomami zespołu suchego oka jest znana co najmniej od lat 70. XX w.4, 5). Dla przypomnienia, osmolarność to miara stężenia wszystkich cząsteczek osmotycznie czynnych (czyli zdolnych do przyciągania wody) w danym roztworze. Wyraża się ją zwykle w jednostkach osmol/litr (osmol/l) lub mOsmol/l (mili-osmol/l). Przykładowo, sól – chlorek sodu (NaCl) dysocjuje, czyli rozpada się na jony Na+ i Cl–, więc 1 mol NaCl daje 2 osmol, a glukoza nie ulega dysocjacji, więc 1 mol glukozy daje osmolarność 1 osmol. Popularne urządzenia do pomiaru osmolarności płynu łzowego to TearLab oraz I-PEN.

Sporo uwagi poświęca się ostatnio badaniu samej warstwy lipidowej (fot. 2), stanowiącej najbardziej zewnętrzną, a przy tym bardzo cienką warstwę filmu łzowego (rzędu 40–100 nm). Jej zaburzenie może prowadzić do szybszego odparowania płynu łzowego, a co za tym idzie, zwiększać ryzyko wystąpienia zespołu suchego oka6, 7. To tym bardziej istotne zagadnienie, że nadal nie jest jasne, co dzieje się z warstwą lipidową podczas użytkowania soczewek kontaktowych. Dostępne są już urządzenia, które interferometrycznie umożliwiają pomiar grubości tej warstwy (TearScience LipiView II, Gausch iDea)8.

Aberrometria

Aberrometria przedniej powierzchni rogówki nie wymaga osobnego urządzenia – wyliczenie współczynników wielomianów Zernike’go odbywa się poprzez obliczenia matematyczne w oparciu o topografię przedniej powierzchni rogówki. W praktyce kontaktologicznej całkiem użyteczna może być aberrometria całkowitej wady refrakcji, bowiem przy zbliżonej topografii rogówki inne wady, wynikające z budowy oka, mogą determinować finalny typ dopasowanej soczewki kontaktowej. Na rynku jest sporo urządzeń, często łączących wiele innych funkcji z aberrometrią, np. Tracey iTrace (śledzenie promieni), Visionix VX120+ (topografia Placido+detektor Shacka-Hartmanna+tonometria+pachymetria), czy NIDEK OPD-Scan III (topografia Placido+skiaskopia).

Rozwój technologii

Warto zauważyć, że istnieją urządzenia ze specjalnym oprogramowaniem, dedykowane do analizy oka pod kątem konkretnych typów soczewek kontaktowych. Narzędzia te często zawierają wiele wyliczanych wskaźników stanu zdrowia powierzchni oka oraz bazy danych soczewek różnych producentów.

Oprogramowanie też może być uznane za urządzenie dla specjalisty. Skutkiem rozwoju technologii wytwarzania soczewek kontaktowych i wzrastającej liczby wytwórców jest m.in. powstanie oprogramowania do projektowania własnych zindywidualizowanych soczewek kontaktowych, głównie soczewek stabilnokształtnych, ortokorekcyjnych, specjalistycznych, protetycznych itp. Przykłady to: Wave Contact Lens Design System, EyeSpace, EyePrint czy Advance Focal Points. Warto zauważyć, że korzystanie z oprogramowania do projektowania soczewek kontaktowych zostało zawarte w rozporządzeniu Ministra Zdrowia regulującym zakres czynności zawodowych optometrystów („Projektowanie pomocy wzrokowych z uwzględnieniem indywidualnych potrzeb pacjenta”).

Rosnącym trendem wśród producentów urządzeń do diagnostyki jest zastosowanie sztucznej inteligencji (AI) do wspomagania rozpoznawania określonych zmian. AI w oparciu o informacje obrazowe (np. zdjęcie dna oka, przekrój OCT, mapa topograficzna czy zdjęcie refleksu źrenicznego) jest w stanie szybko i precyzyjnie podać prawdopodobieństwo wystąpienia różnych stanów patologicznych, wyliczyć wiele parametrów morfologicznych (np. procentowy ubytek gruczołów Meiboma), a nawet dokonać segmentacji zdjęcia (np. w chorobach rogówki)9, 10.

Powyższe zestawienie nie wyczerpuje oczywiście dostępnej oferty urządzeń, do których można by dodać np. mikroskopię śródbłonka czy biometrię oka.

Dobór materiału

Współczesna kontaktologia dysponuje bardzo bogatą biblioteką materiałów na soczewki. Co roku patentowane są nowe materiały polimerowe, a niektóre z nich znajdują zastosowanie w soczewkach. W przypadku cały czas popularnych soczewek hydrożelowych do klasycznych tworzyw HEMA/pHEMA dodaje się inne metakrylany (np. GMA/EDGMA/PEGMA), pirolidony (np. PVP) czy akrylamidy (np. DMA), tworząc mieszanki (z nazwami kończącymi się na „-filcon”), w których regulowana jest zawartość wody, elastyczność, zwilżalność czy tlenoprzepuszczalność.

W przypadku soczewek silikonowo-hydrożelowych powstają oryginalne warstwowe lub gradientowe konstrukcje, łączące polimery siloksanowe (TRIS/SiMA/FSiMA/TPM) z hydrożelami. W zależności od przewidywanego czasu noszenia, zastosowania czy wymogów specjalnych soczewki te mogą mieć np. modyfikowane powierzchnie w celu zmiany ich własności bądź zawierać substancje uwalniane podczas użytkowania.

Do wytworzenia soczewek stabilnokształtnych, ortokorekcyjnych lub hybrydowych poza powyżej wymienionymi materiałami używa się również bardziej złożonych kombinacji, takich jak np. fluoro-silikono-akrylany, czyli kopolimery fluoropolimerów, siloksanów i akrylanów, które są stosowane np. w materiałach Boston XO/EO, Paragon HDS, Menicon Z czy Hexa100.

Przyszłość personalizacji

Można wskazać kilka obiecujących kierunków w rozwoju personalizacji soczewek kontaktowych:

Indywidualne projektowanie geometrii soczewki na podstawie topografii rogówki, w tym oparte o AI. Coraz więcej producentów oferuje platformy do cyfrowego modelowania soczewek 3D, które są zintegrowane z urządzeniami pomiarowymi, co umożliwia pełną personalizację profilu tylnej i przedniej powierzchni. Rezultatem będzie optymalne dopasowanie w krótkim czasie.
Zindywidualizowana transmisja tlenu i grubości soczewki. Mając odpowiednie dane, np. o gęstości komórek śródbłonka, sposobie użytkowania soczewek czy budowie anatomicznej oka, można będzie (automatycznie) zaprojektować soczewki o zoptymalizowanej powierzchni, uzyskując największą tlenoprzepuszczalność przy zachowaniu funkcji optycznej i integralności mechanicznej.
Druk 3D. Powszechnie dostępna technologia druku 3D soczewek kontaktowych przy użyciu biokompatybilnych, utwardzalnych światłem fotopolimerów będzie niewątpliwie nowym rozdziałem w produkcji soczewek (fot. 3). W odróżnieniu od klasycznego formowania czy toczenia druk 3D umożliwia natychmiastowe wykonanie soczewek o dowolnej geometrii, bez potrzeby produkcji form. Być może kiedyś pozwoli to na tworzenie soczewek bezpośrednio w gabinecie, w oparciu o aktualne dane z topografii rogówki, z potencjalną możliwością integracji struktur funkcjonalnych (np. sensory, wyświetlacze, mikrosoczewki optyczne).
Personalizowane powierzchnie soczewek (powłoki i właściwości biologiczne). Inżynieria powierzchni soczewek stanie się kluczowym aspektem personalizacji. Znane już technologie plazmowej modyfikacji powierzchni będą z pewnością dalej rozwijane. Obecnie już powstają nowoczesne powłoki hydrofilowe (np. Tangible Hydra-PEG), opracowuje się także nanostruktury, które zredukują tarcie powiek, poprawią zwilżalność i ograniczą osadzanie się lipidów oraz białek. Będzie możliwa również personalizacja biologiczna, w tym pokrywanie powierzchni soczewek indywidualnie dobranymi peptydami, mukomimetykami czy probiotykami, by wspierać mikrobiom oka lub zmniejszać reakcje zapalne u osób z zespołem suchego oka.
Zintegrowane funkcje cyfrowe. Soczewki kontaktowe – poza spełnianiem roli pasywnego elementu korekcyjnego – coraz częściej wykorzystywane są jako aktywne platformy diagnostyczno-terapeutyczne. Już dziś testowane są prototypy zawierające zintegrowane mikrosensory glukozy lub ciśnienia śródgałkowego, a nawet wyświetlacze microLED. W przyszłości możliwe stanie się indywidualne programowanie soczewki, która nie tylko będzie korygować wzrok, ale również monitorować parametry fizjologiczne w czasie rzeczywistym, przesyłać dane do urządzeń mobilnych i wspierać terapię chorób przewlekłych – np. jaskry, cukrzycy czy zespołu suchego oka – w sposób spersonalizowany, ciągły i nieinwazyjny. Jest to jednak dopiero pieśń przyszłości, bo mimo opracowania wielu prototypów kwestie certyfikacji i kosztów produkcji nadal nie pozwalają na ich powszechne zastosowanie.

Podsumowanie

Powyższy krótki i niepełny przegląd wskazuje na obszerność tematyki nowoczesnej kontaktologii, która wchodzi w nową erę. Personalizacja soczewek kontaktowych staje się standardem opieki optycznej. Łącząc zaawansowaną diagnostykę z dostępnymi materiałami i narzędziami projektowymi, kontaktolog lub kontaktolożka może zaoferować pacjentowi indywidualne, bezpieczne i komfortowe rozwiązanie.

Personalizacja w kontaktologii

To koncepcja, która zakłada całkowicie indywidualne podejście do pacjenta w procesie doboru soczewek kontaktowych. Tradycyjny model, oparty na w miarę standardowych parametrach, coraz częściej okazuje się niewystarczający w obliczu złożoności układu optycznego oka i rosnących wymagań użytkowników. Personalizacja oznacza precyzyjne dopasowanie geometrii, materiałów i funkcji soczewki do kształtu i cech układu optycznego oka, ale także uwzględnienie np. stylu życia pacjenta, warunków pracy, składu filmu łzowego oraz oczekiwań dotyczących komfortu i szeroko rozumianej jakości widzenia.