Что такое контактная линза в вашем представлении? Многие мои друзья, которые линзы не носят, почему-то считают, что они жесткие. И задают мне странные вопросы: «А глаза не царапает?». «А не больно?». И потом еще ежатся: «Бррр, как ты их надеваешь?». 

Я привык. В линзах я хожу почти четверть века (с 15 лет), так что меня не удивляют странные вопросы и диковатые предположения людей «не в теме». Когда-то давно линзы стали для меня настоящим спасением. Они куда удобнее очков, а мой постоянно растущий минус внезапно замер и не ухудшается те же 25 лет. 

В этой статье я хочу рассказать историю столь необычного и неочевидного медицинского гаджета. При том, что линзы настолько плотно вошли в нашу жизнь, что нас уже не удивляет, когда кто-то вставляет себе под веко кусочек пластика.

Кто первый додумался засунуть оптический прибор в глаз? И как он до этого додумался? Из чего были первые линзы? И почему сейчас через них можно даже дышать? Все ответы ниже.

 Да Винчи, Декарт и смелые мысли

Почти все слышали, что Леонардо да Винчи «изобрел контактные линзы». Было бы красиво, если бы автор Джоконды действительно придумал еще и это, но нет. В 1508 году да Винчи исследовал способность глаза фокусироваться на предметах с разного расстояния. Изобретатель сделал серию анатомических рисунков и заметок, которые сейчас объединяют под условным названием «Codex of the Eye». Там он описал, как жидкость, находящаяся перед глазом, может менять оптическую силу системы. 

Да Винчи не предлагал делать линзу, не описывал форму, не говорил о ношении какого-либо устройства. Его интересовала физиология фокусировки глаза и преломление света. Пожалуй, самый яркий рисунок оттуда: человек кладёт лицо в специальный сосуд с водой. Звучит странно, но таковы были научные эксперименты эпохи Возрождения.

В 1636 году Рене Декарт публикует свой трактат "Диоптрика". Там есть знаменитая иллюстрация: длинная трубка, заполненная водой, один конец которой приставлен к глазу, а на другом - линза. Так Декарт предложил конструкцию, где жидкая среда корректирует фокус. 

Важно понять, зачем Декарт это делал, ведь очки были известны уже четыре века, равно как и подзорные трубы. Дело в том, что ученый пытался объяснить близорукость и дальнозоркость с медицинской точки зрения. Декарт рассматривал проблемы со зрением как неспособность глаза самому правильно фокусировать лучи на сетчатке. 

Трубка с водой демонстрировала сам принцип, благодаря которому возможна коррекция. Добавляя или меняя линзу (воду) перед «глазом», можно искусственно сфокусировать изображение точно на сетчатке. Этим Декарт объяснил принцип действия в том числе очков на фундаментальном уровне. До него история с очками – это изобретение, рожденное опытным путем. 

А вот первым, кто предложил именно контактную линзу как медицинское устройство, был английский астроном Джон Гершель. Он описал идею роговичной линзы, которая должна надеваться прямо на глаз. Гершель назвал ее «оптической капсулой» и предположил, что материалом для изготовления может служить некий желеобразный материал. 

Астроном даже описал процесс снятия слепка с глаза. Таким образом, Гершель выделил основную характеристику правильной линзы - способность точно повторять форму глаза. Его идея опередила свое время, но только в теории. Реализовать подобное в то время было невозможно. 

Стеклодув Мюллер и реальные прототипы

Подбираемся к физическому воплощению линз. И здесь появляется легенда, которую любят пересказывать. Но стоит сделать оговорку: документальных подтверждений в виде патентов или статей нет. Только устные истории. 

Якобы в 1887 году немецкий стеклодув Фридрих Мюллер выдул первую контактную линзу для… пациента, у которого веко было удалено. Линза защищала глаз от высыхания. А пациентом этим был, по легенде, его друг-фармацевт, который, надев линзу, с удивлением обнаружил, что видит лучше. Это красивая история о случайном открытии, но относиться к ней нужно именно как к легенде. 

А вот что точно не легенда, так это работа швейцарского врача-офтальмолога Адольфа Фика. В 1888 году он независимо от слухов выше опубликовал труд "Контактные очки". Фик провел опыты на кроликах, а затем изготовил первые в мире рабочие контактные линзы для человека. Из чего? Из стекла. 

Они покрывали всю видимую часть глаза - и роговицу, и склеру (в народе – белок глаза). Толщина около 1-1.5 мм, вес весьма приличный. Как их надевали, спросите вы? Под местной анестезией с помощью кокаина. Медицина в те годы была такая, что сейчас и писать страшно.

Фик экспериментировал на собственных глазах. Он описывал чувство тяжести, давление, необходимость держать глаза открытыми, чтобы линзы не выпадали. Носить его изобретение дольше десяти минут было настоящей пыткой.

Однако, это был прорыв. Линза Фика была впервые рассчитана оптически, это реальное устройство, корректирующее зрение. Адольф Фик записал: «Я обнаружил, что могу улучшить зрение пациента при помощи стеклянной оболочки, надетой непосредственно на глаз».

Так родилась полностью медицинская технология контактных линз. Такая же ужасная, как и большая часть медицины своего времени.

Саттлер и стеклянные гиганты

В том же 1888 году (просто золотой год офтальмологии!)  Адольф Саттлер разработал собственную технологию изготовления стеклянных линз. Он делал их филигранным выдуванием, а затем тщательно шлифовал. Диаметр его линз доходил до 20-22 мм. Тут важно отметить, что линзы тех лет были склеральными, то есть опирались не на роговицу, а на склеру. Причин две:

• Распределение давления позволяло хоть как-то переносить стекло.

• О том, что роговица в принципе способна что-то удержать не знали. Но совсем скоро узнают.

Пока же полная непроницаемость для кислорода, отеки эпителия и чувство тяжести – неизменные спутники «линзариков» тех лет.

Однако, важно понимать контекст. Никто не использовал стеклянные линзы для улучшения зрения в том виде, в котором мы это делаем сейчас. Линзы тех лет – это диагностический инструмент. Но что именно пытались продиагностировать стеклом и кокаином?

Дело в том, что линза, прилегая к глазу и заполняясь жидкостью, выравнивала неровную поверхность роговицы. Это позволяло понять:

• Способен ли глаз видеть лучше при правильной коррекции. 

• Характер и степень деформации роговицы. Если после сглаживания роговицы зрение резко улучшалось, это подтверждало, что основная проблема - в её неправильной форме. А не в поражении сетчатки или зрительного нерва, например.

• Правильную рефракцию (истинную степень близорукости/дальнозоркости). Деформированная роговица искажала результаты обычной рефрактометрии, а сглаживающая линза позволяла измерить «чистую» рефракцию глаза.

Короче решали, поможет ли пациенту оптическая коррекция и не скрывается ли за ухудшением зрения какое-то более серьезное заболевание, нежели близорукость или дальнозоркость.

Советский вклад

Мало кто знает, но в СССР контактные линзы начали использовать уже в 1930-х годах.

Пионером стала академик Н. А. Пучковская, которая ввела склеральные линзы в клиническую практику и активно изучала их применение при кератоконусе (заболевание, вызванное истончением и заострением роговицы, с прогрессирующей миопией и астигматизмом).

В Москве и Киеве изготовлением занимались оптико-механические заводы, которые делали линзы по индивидуальным гипсам глазницы и слепкам роговицы.

Тут нужно пояснить, что чтобы изготовить склеральную линзу, нужно знать форму не роговицы (её всегда шлифовали под заданные параметры), а склеры и сводов конъюнктивы, чтобы линза не давила, не натирала, не вызывала боль и отёки.

Действовали так. Сначала снимали гипсовую маску лица - ровно такую же, какие тогда делали театральным актёрам для грима. Маска фиксировала положение век и рельеф глазницы. Она была нужна не глазу, а будущему мастеру, который шлифовал линзу вручную: чтобы понять, как она должна ложиться под веками, как распределять давление, как вести себя при моргании.

А вот «слепок глаза» был на самом деле слепком конъюнктивального свода — мягких тканей вокруг роговицы. Использовали не строительный гипс, а мягкие стоматологические и альгинатные смеси, которые застывали нежно, без нагрева и химии. Пациент закрывал глаз, веки формировали необходимый контур, и через минуту получалась модель внутренней поверхности век и склеры. Именно по ней создавали ту самую склеральную линзу - большую, плавно сидящую на белочной части глаза, а не на роговице.

Склеральные стеклянные линзы тех лет давно ушли в историю - они были тяжёлыми, непроницаемыми и требовали почти ювелирной индивидуальной обработки. Но идеи Пучковской оказались намного прочнее стекла.

Фактически, тогда родилась концепция индивидуального моделирования глаза. Сегодня топографию роговицы снимают лазером, строят 3D-карту склеры, печатают линзы на станках с точностью до микрон. Но фундамент, идея «повторить анатомию глаза максимально точно» родилась именно там, в 30-х, в кабинете Пучковской.

Судьба не обидела талантливого врача. Она стала одним из ключевых офтальмологов СССР, автором фундаментальных работ по контактной коррекции, кератоконусу и травматологии глаза. Её школа существует до сих пор: многие современные российские специалисты по склеральным линзам — прямые наследники ее подхода.

Милосердие приходит в офтальмологию: рождение ПММА

Стекло - материал оптически чистый, но совершенно не приспособленный для живого глаза. Оно тяжелое, твердое, не пропускает кислород и не прощает ошибок. Очевидно, что нужен был более подходящий материал. И он появился благодаря… проблеме, не имеющей никакого отношения к офтальмологии.

В 1930-х годах химики Карл Бауэр и Рудольф Зиглер из компании Röhm & Haas экспериментировали с прозрачными пластиками. Так был создан полиметилметакрилат (ПММА) - лёгкий, прозрачный и отлично подходящий для оптики.

Его использовали для самолетных фонарей, иллюминаторов, оптических деталей. Во время различных аварий выяснилось, что осколки ПММА, попадая в ткани, не вызывали воспаления - в отличие от стекла. Тут-то у офтальмологов и загорелись глаза (во всех смыслах): материал был биосовместим. Надо сказать, что идея вставлять в глаза не стеклянные линзы, а более безопасный пластик всем как-то сразу понравилась. Особенно тем, кому эти линзы вставляли.

В 1938 году Джон В. Терри изготовил первую полностью пластиковую склеральную линзу из ПММА. Она была легче стеклянной и позволяла носить её часами, а не минутами. 

Но у пластика была своя тёмная сторона: как и стекло, он совсем не пропускал кислород. Это с самого начала ограничивало период ношения. Терри понимал это, но других материалов не существовало.

Тем не менее, впервые в истории линза стала не мучением, а рабочим медицинским инструментом.

Могучие роговицы Туохи

В 1947 году оптик Кевин Туохи случайно (!) обломал часть склеральной линзы при полировке, оставив только центральный купол - роговичную часть. Вместо того чтобы выбросить заготовку, он попробовал её примерить. И обнаружил: линза может держаться только на роговице и не требует опоры на склеру.

Это открытие - одно из самых важных в истории офтальмологии XX века. Его автор не сразу поверил в чудо: Туохи думал, что линза выпадет или поцарапает глаз. Но она держалась - сила капиллярного связывания и геометрия кривизны делали своё дело.

Так родились первые роговичные контактные линзы. Сказать, что это был прорыв – не сказать ничего. Загибайте пальцы:

• Вес уменьшился в несколько раз.

• Диаметр сократился.

• Комфорт вырос на порядок.

• Производство стало проще.

«Линзарики» еще помнили стекло под кокаином, а им уже маячит почти современное офтальмологическое чудо. Одна беда. ПММА так и не дышит. Пациенты все равно получали отёк, туманность в глазах, покраснение. И все-таки шаг за шагом вперед, но дело двигалось.

Рождение кислородопроницаемых линз

В 1950-60-х годах офтальмологи всего мира начали замечать: у пациентов, которые носили ПММА-линзы постоянно, развиваются хронические отеки роговицы. Именно в этот период появляется концепция, которая сегодня кажется очевидной: линза должна пропускать кислород.

Да, до этого никто серьёзно не ставил такую задачу - просто не было материалов.

В 1971 году был создан жанр RPG материал RGP (rigid gas permeable). Это первый газопроницаемый жёсткий пластик - сополимеры ПММА и силикона. 

Появление RGP вновь изменило жизнь носителей контактных линз: 

• Исчезли хронические отеки.

• Увеличилось время комфортного ношения.

• Стали редкостью специфические раздражения.

• А вот ужас надевания никуда не делся.

Переход от ПММА к RGP - это, по сути, переход от эпохи «носить терпя» к эпохе «носить безопасно». Но проблем у линз было еще немало.

Токарь-офтальмолог шестого разряда

Про линзы обычно говорят как про медицинский инструмент, но забывают о другой ключевой части истории - технологии производства. До 1960-х годов линзы шлифовали почти вручную. Вручную! Мастер с опытом, вращал заготовку, контролируя кривизну «на глаз».

Первые токарные станки высокой точности, разработанные компаниями National Patent Development Corporation и American Optical, позволили создавать идеально стабильные поверхности. Это привело к:

• Стандартизации размеров.

• Появлению больших партий линз.

• Росту доступности.

• Повышению качества оптической поверхности.

У массовости есть отличное следствие. На массовом продукте легко оттачивать самые сложные технологии. Именно этот процесс и запустили офтальмологические токарные станки (сочетание-то какое…) 

Мягче и нежнее

Почти каждый «линзарик» уверен, что мягкие линзы - продукт 1990-х.

Но это не так. В 1950-е чешский химик Отто Вихтерле вместе с коллегой Драгославом Лимом синтезировал гидрогель HEMA (гидроксиэтилметакрилат) - материал, содержащий воду. Мягкий в сухом виде, но прекрасно набухающий до прозрачного геля. Так появились первые мягкие линзы.

И тут мы натыкаемся на удивительную, но милую историю. Есть легенда (и я подчеркиваю: легенда), что первые серийные мягкие линзы Вихтерле отливал… на детском конструкторе Merkur, приводимом в движение велосипедным генератором.

Самое приятное, что часть этой легенды - правда. Ученый действительно использовал самодельную центрифугу, сделанную на основе деталей конструктора, чтобы формовать линзы в условиях, когда доступ к промышленному оборудованию был ограничен. Но генератор был не велосипедный, а обычный лабораторный мотор низкой мощности.

Однако, сам факт того, что важный медицинский инструмент XX века родился на детском конструкторе - один из моих любимых эпизодов истории науки.

Итак, мы окинули взглядом историю появления линз и узнали, как они научились дышать. Во второй части узнаем, как офтальмологи окончательно перестали издеваться над несчастными пациентами и, наконец, сделали полностью комфортные линзы. О том, к чему это привело и как люди получили возможность снова видеть этот мир. А также в формате вопрос-ответ я расскажу как и чем живут “линзарики”. Вы нас не видите, но мы среди вас. И нас больше, чем вам кажется)