Сборники статей


 Реферат RUS  Реферат ENG  Литература  Полный текст
УДК:617.7-007.681:615.849.19

Воздействие ультрафиолетового излучения эксимерных лазеров на склеральную ткань глаза человека в эксперименте


1Новосибирский филиал «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова Росмедтехнологии»
2Институт лазерной физики Сибирского отделения Российской академии наук
3Научно-исследовательский институт экспериментальной и клинической медицины

     Эксимерные лазеры давно и широко используются в офтальмологии. Наибольшее распространение они получили в коррекции аномалий рефракции [14], в лечении поверхностных форм герпетического кератита [13]. Ранее было изучено воздействие эксимерных лазеров с различными длинами волн на роговичную ткань [2, 4, 5, 9, 10]. По нашему мнению излучение ультрафиолетовой части спектра является эффективным инструментом для лечения глаукомы. Однако в литературе встречаются единичные описания взаимодействия этого излучения со склеральной тканью.

    Излучение с длиной волны 193 нм впервые было генерировано в 1976 г. Ражевым А.М. в лаборатории лазерной физики Института теплофизики СО РАН [4, 15]. Исторически сложилось, что именно эта длина волны первой исследовалась для применения в хирургии роговицы и с успехом начала применяться в рефракционной офтальмохирургии. Проведенные позднее исследования доказали, что излучение с длиной волны 223 нм имеет ряд преимуществ над традиционно используемым излучением с длиной волны 193 нм [6, 7, 9]. Несмотря на это излучение с длиной волны 193 нм сохранило свои лидирующие позиции в области хирургии глаза.

    Воздействие на склеру излучения с длиной волны 193 нм исследовалось в процессе разработки технологии эксимерлазерной непроникающей глубокой склерэктомии [1, 3, 8]. При использовании лазерного излучения поверхность склеры в области воздействия была более гладкой и однородной, чем при использовании алмазного ножа, что доказывалось методом электронной микроскопии. Местная воспалительная реакция при проведении эксимерной антиглаукоматозной операции была менее выражена по сравнению с реакцией после «ножевой» операции.

    Воздействие эксимерных лазеров с другими длинами волн на ткани склеры ранее не исследовалось.

    Важным является тот факт, что абляция склеральной ткани происходит одновременно с испарением жидкости, находящейся на поверхности операционной раны. Ранее считалось, что излучения всех эксимерных лазеров поглощаются жидкостями, в том числе физиологическим раствором. Однако жидкость имеет свой спектр поглощения в УФ области спектра. В связи с этим, в зависимости от длины волны, не вся энергия лазерного излучения может быть использована на абляцию склеральной ткани. Часть энергии теряется на нагрев и испарение жидкости, что, в свою очередь, влияет на качество абляции, вызывает необходимость постоянного подсушивания операционного поля. Поэтому выбор длины волны эксимерлазерного излучения играет важную роль при проведении антиглаукоматозных операций.

    В исследованиях [7, 11] были получены спектры пропускания дистиллированной воды и сбалансированного раствора в диапазоне 190-400 нм. В отличие от дистиллированной воды, сбалансированный раствор, содержащий соли NaCl, KCl и др., полностью поглощает излучение с длиной волны 193 нм и имеет заметное поглощение в диапазоне вплоть до 240 нм. При длинах волн 248 и 353 нм пропускание составляет соответственно 75 и 97% (рис. 1).

    При проведении антиглаукоматозных операций с использованием эксимерного лазера с длиной волны 193, нм в зоне операции абляция прекращается при появлении фильтрации внутриглазной жидкости [1]. По мнению авторов, это позволяет избегать микро- и макроперфораций трабекулодесцеметовой мембраны в зоне хирургического вмешательства. Однако, так как фильтрация внутриглазной жидкости появляется после вскрытия шлеммова канала, прекращение воздействия лазерного излучения затрудняет ход операции, вызывает необходимость постоянного подсушивания операционного поля, не позволяет выполнить абляцию юкстаканаликулярной ткани и добиться достаточного истончения трабекулодесцеметовой мембраны.

    Представляется важным изучение воздействия на склеральную ткань эксимерных лазеров с длинами волн свыше 240 нм, которые способны производить абляцию тканей на фоне фильтрации внутриглазной жидкости, не вызывая повреждения склеральной ткани.

     Цель

    Изучить в эксперименте воздействие эксимерлазерного излучения в

    ультрафиолетовом диапазоне с длинами волн 248, 308 и 353 нм. Определить пороговую энергию абляции

    и скорость абляции для этих длин

    волн. Определить спектр пропускания склеры в диапазоне 190-400 нм.

    Материал и методы

    Исследование проводилось на изолированных глазах. Толщина склеры в зоне эксимерлазерного воздействия определялась методом ультразвуковой биомикроскопии на аппарате VuMax 35/50 (Sonomed, США). Толщина склеры составила 740-750 мкм (рис. 2).

    Для проведения эксперимента были созданы несколько экспериментальных эксимерных установок, генерирующих излучение с длинами волн 248 нм (KrF), 308 нм (XeCl) и 353 нм (XeF) (рис. 3). Все лазеры имели одинаковые по компоновке оптические системы доставки излучения. На поверхность склеры лазерное излучение фокусировалось линзой с фокусным расстоянием 260 мм. За фокусом линзы на расстоянии 5-15 мм располагался металлический экран со щелевой диафрагмой размерами 0,1х0,4 мм. Вплотную к щели помещался лоскут склеральной ткани. Параметры излучения для всех трех длин волн лазерного излучения были одинаковыми и составляли: энергия излучения – 300 мДж/импульс, длительность импульсов – 20±2 нс, частота следования импульсов – до 10 Гц. Плотность энергии на поверхности склеры для всех лазеров могла изменяться в пределах от 0,1 до 15 Дж/см². Энергия импульса излучения лазера контролировалась каждый раз до и после облучения склеральной ткани. Измерение энергии проводилось при помощи пироэлектрического детектора PE50-SH-V2 (Ophir Optronics).

    Появление первых признаков абляции отмечали при наблюдении в бинокулярный микроскоп. Признаками абляции считали проседание профиля склеры в зоне воздействия. Наблюдение за областью испарения осуществлялось с помощью бинокулярного микроскопа (Karl Zeiss, Германия). Скорость испарения определялась методом подсчета импульсов, необходимых для испарения материала до заданной глубины при фиксированной плотности энергии лазерного излучения.

    Изучение спектров пропускания склеры излучения в ультрафиолетовом диапазоне проводилось на стандартном двулучевом спектрофотометре Schimadzu (Япония). Для проведения экспериментов была использована свежая склеральная ткань, а также подсушенные лоскуты склеральной ткани. Сравнивались результаты абляции этих образцов. При исследовании спектров пропускания ткань склеры помещалась в одно плечо спектрофотометра, другое плечо использовалось для получения опорного сигнала и сравнения с прошедшим через склеру сигналом.

    Также проводилось гистологическое исследование склеры, подвергнутой воздействию лазерного излучения с длинами волн 248, 308 и 353 нм.

    Для гистологического исследования образцы склеры фиксировали в 10%ном растворе нейтрального формалина, обезвоживали в серии спиртов возрастающей концентрации. Срезы толщиной 5 мкм, сделанные перпендикулярно поверхности лоскута, окрашивали гематоксилином и эозином, пикрофуксином по ван Гизону. Гистологический анализ образцов склеры проводили на микроскопе AxioImager A1 c фотокамерой AxioCam MRc5 (Carl Zeiss, Германия).

     Результаты и обсуждение

    Важным аспектом взаимодействия УФ лазерного излучения с тканью является сам процесс абляции ткани.

    Известно, что абляция связана с деструкцией, вызванной разрывом С-Н, связей в молекулах. Если этот процесс осуществляется одноквантово (для этого необходимы кванты с энергией 4 эВ и более), то механизм абляции, будет называться фотохимическим, а сам процесс абляции не будет сопровождаться коагуляционным и другими повреждающими эффектами. Для реализации таких возможностей необходимо лазерное излучение с длиной волны 310 нм или любое другое, излучение с длиной волны короче 310 нм. При абляции склеральной ткани лазерным излучением длиннее 310 нм процесс разрыва С-Н связей будет осуществляться многоквантово и приводить к нагреву ткани. Такой процесс уже будет называться тепловым и может вызвать нежелательное термическое повреждение склеральной ткани.

    Полученные в серии экспериментов данные представлены в виде графиков, выражающих скорость абляции (толщина испаренного за один импульс слоя склеры в зависимости от плотности энергии излучения).

    Пороговая плотность энергии эксимерного лазера с длиной волны 248 нм, при которой происходит первое значимое увеличение толщины испаряемого слоя, составила около 250 мДж/см² (рис. 4а). По мере увеличения плотности энергии увеличивалась толщина испаряемого слоя склеральной ткани. Максимальная толщина слоя склеры, испаряемого за один импульс – 2,6-2,8 мкм, достигалась при плотности энергии 5-6 Дж/см² и, при дальнейшем увеличении плотности энергии, менялась незначительно (рис. 4б).

    Порог абляции излучения 308 нм составил около 260 мДж/см² (рис. 5а).

    При возрастании плотности энергии толщина испаряемого слоя склеральной ткани постепенно увеличивалась. В диапазоне плотности энергии 8-12 Дж/см² скорость абляции снижалась и при дальнейшем увеличении плотности энергии выходила на «плато». Максимальная толщина слоя склеры, испаряемого за один импульс, составила 8-9 мкм (рис. 5б).

     Аналогично исследовалось взаимодействие со склеральной тканью лазерного излучения с длиной волны 353 нм. Было определено, что порог абляции находится в зоне плотности энергии 300 мДж/см² (рис. 6а). С увеличением плотности энергии толщина испаряемого слоя склеры возрастала и достигала максимума при плотности энергии 5-7 Дж/ см², что составляло 10-12 мкм за один импульс (рис. 6б). В дальнейшем, при увеличении плотности энергии, толщина испаряемого слоя склеральной ткани значимо не возрастала.

    Сравнивая скорость абляции для трех эксимерных лазеров с длинами волн 248, 308 и 353 нм, можно отметить:

    1. Порог абляции для всех трех длин волн лежит в диапазоне 250300 мДж/см². Для 248 нм порог абляции составил 250 мДж/см², для 308 нм – 260 мДж/см² и для 353 нм – 300 мДж/см² (рис. 7а). При увеличении плотности энергии нарастает толщина слоя испаренной склеральной ткани, что является скоростью абляции. Скорость абляции выше при использовании эксимерного лазера с длиной волны 353 нм, ниже – при использовании эксимерного лазера с длиной волны 248 нм. Промежуточное значение имеет скорость абляции для эксимерного лазера 308 нм (рис. 7б).

    2. Максимальная толщина испаренного лазером слоя склеральной, ткани за один импульс составила 1112 мкм для лазера с длиной волны 353, нм, 8-9 мкм – для 308 нм и 2,6-2,8 мкм, – при использовании лазера с длиной, волны 248 нм (рис. 7б).

    Очевидно, что скорость абляции, и толщина испаренного лазером за,один импульс слоя склеральной ткани, для длин волн 308 и 353 нм являются, наиболее приемлемыми для практического использования, так как позволят обеспечить более эффективные и быстрые параметры работы.

    Представляются крайне важными, результаты, полученные при исследовании спектра пропускания склеральной тканью ультрафиолетового излучения в диапазоне 190-400 нм.

    Склера практически полностью поглощает излучение с длинами волн, короче 300 нм. При увеличении длины волны поглощение становится, меньше, и лазерное излучение начинает проникать вглубь склеральной ткани. При длинах волн более 310 нм излучение проходит через всю толщину исследуемого образца склеры,, значительно рассеиваясь в подлежащих тканях. Следовательно, безопасным при воздействии на склеру является эксимерлазерное излучение с длиной волны менее 310 нм (рис. 8).

    Гистологическое исследование участка склеры, подвергнутого облучению эксимерным лазером с длиной волны 248 нм, выявило зону абляции с ровными краями, представленными коллагеновыми волокнами без признаков коагуляционных изменений.

     Очаги кровоизлияний и гемосидероза не визуализировались (рис. 9).

    При гистологическом исследовании препаратов склеры, подвергнутой воздействию излучения с длиной волны 308 и 353 нм, края борозд были представлены структурированными коллагеновыми волокнами без признаков коагуляционных повреждений и видимых патологических изменений (рис. 10, 11). Стенки артерий и венозных сосудов вокруг зон абляций и в краях лоскута на всем протяжении не повреждены, очаги кровоизлияний и гемосидероза отсутствуют. Перфораций зарегистрировано не было.

    Проведено экспериментальное исследование воздействия излучения эксимерных лазеров с длинами волн 248, 308 и 353 нм на склеральную, ткань глаза человека. Определены пороговые плотности энергии, скорость абляции для каждого излучения.

    Исследован спектр пропускания склеральной тканью ультрафиолетового излучения в диапазоне 190-400 нм. Выявлено, что приемлемыми для работы на склере глаза человека является эксимерлазерное излучения с длинами волн менее 310 нм.

    Проведено сравнение параметров воздействия на склеру исследуемых длин волн. Эксимерные лазеры с длиной волны 353 и 308 нм имеют более высокую скорость абляции и позволяют испарить за один импульс слой склеры значительно большей толщины, чем лазер с длиной волны 248 нм. Однако излучение с длиной волны 353 нм проникает через склеру и может оказывать повреждающее воздействие на глубжележащие ткани.

     Проведены гистологические исследования образцов склеры, подвергнутых облучению эксимерлазерного излучения трех длин волн: 248, 308, 353 нм. Полученные результаты показывают безопасность применения эксимерных лазеров исследуемых длин волн на тканях склеры, отсутствие коагуляционных и других патологических изменений.УФ-излучение способно вызывать mповреждение структуры ДНК. Ранее mбыло установлено, что степень риска таких повреждений меняется в большую сторону при использовании лазеров с длинами волн 193, 308 и 223 mнм [12]. Вместе с тем широкое использование лазера с длиной волны 308 нм mв дерматологии, сосудистой хирургии позволяет считать его излучение достаточно безопасным для использования в том числе и в офтальмологической практике.

    Таким образом, лазерное излучение с длиной волны 308 нм имеет эффективные параметры воздействия на склеральную ткань, обладает допустимой проникающей способностью вглубь ткани, не оказывает повреждающего воздействия на структуру соединительнотканных волокон, имеет низкое поглощение физиологическим раствором. Указанные свойства данного излучения позволяют рассматривать его как перспективный инструмент для прецизионного воздействия на склеру.


Страница источника: 98

Новые технологии в контактной коррекции.  В рамках  Всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии в офтальмологии - 2017»Новые технологии в контактной коррекции. В рамках Всеросси...

Новые технологии в офтальмологии -  2017 Всероссийская научно-практическая конференция Новые технологии в офтальмологии - 2017 Всероссийская научн...

XVI Всероссийская школа офтальмологаXVI Всероссийская школа офтальмолога

Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Современные технологии лечения витреоретинальной патологии - 2017»Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Современные тех...

Современные технологии лечения витреоретинальной патологии - 2017 ХV Научно-практическая конференция с международным участиемСовременные технологии лечения витреоретинальной патологии -...

«Живая хирургия» в рамках конференции «Современные технологии лечения витреоретинальной патологии - 2017»«Живая хирургия» в рамках конференции «Современные технологи...

Роговица I. Ультрафиолетовый кросслинкинг роговицы в лечении кератоэктазий Научно-практическая конференция с международным участиемРоговица I. Ультрафиолетовый кросслинкинг роговицы в лечении...

Сателлитные симпозиумы в рамках ХIV ежегодного конгресса Российского глаукомного обществаСателлитные симпозиумы в рамках ХIV ежегодного конгресса Рос...

Сателлитные симпозиумы в рамках конференции Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2016Сателлитные симпозиумы в рамках конференции Современные техн...

«Живая» хирургия в рамках конференции Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2016«Живая» хирургия в рамках конференции Современные технологии...

Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2016Современные технологии катарактальной и рефракционной хирург...

Сателлитные симпозиумы в рамках IX Российского общенационального офтальмологического форумаСателлитные симпозиумы в рамках IX Российского общенациональ...

На стыке науки и практикиНа стыке науки и практики

Федоровские чтения - 2016 XIII Всероссийская научно-практическая конференция с международным участиемФедоровские чтения - 2016 XIII Всероссийская научно-практиче...

Актуальные проблемы офтальмологии XI Всероссийская научная конференция молодых ученыхАктуальные проблемы офтальмологии XI Всероссийская научная к...

Восток – Запад 2016 Научно-практическая конференция по офтальмохирургии с международным участием Восток – Запад 2016 Научно-практическая конференция по офтал...

Белые ночи - 2016 Сателлитные симпозиумы в рамках Международного офтальмологического конгресса Белые ночи - 2016 Сателлитные симпозиумы в рамках Международ...

Невские горизонты - 2016 Научная конференция офтальмологовНевские горизонты - 2016 Научная конференция офтальмологов

Сателлитные симпозиумы в рамках научной конференции офтальмологов «Невские горизонты - 2016»Сателлитные симпозиумы в рамках научной конференции офтальмо...

Новые технологии в офтальмологии 2016 Всероссийская научно-практическая конференция Новые технологии в офтальмологии 2016 Всероссийская научно-п...

Витреоретинальная хирургия. Макулярный разрывВитреоретинальная хирургия. Макулярный разрыв

Современные технологии лечения витреоретинальной патологии - 2016 ХIV Научно-практическая конференция с международным участиемСовременные технологии лечения витреоретинальной патологии -...

Совет экспертов, посвященный обсуждению первого опыта использования новой офтальмологической системы CENTURION®Совет экспертов, посвященный обсуждению первого опыта исполь...

HRT/Spectralis* Клуб Россия 2015 – технология, ставшая незаменимой!HRT/Spectralis* Клуб Россия 2015 – технология, ставшая незам...

Три письма пациента. Доказанная эффективность леченияТри письма пациента. Доказанная эффективность лечения

Синдром «сухого» глаза: новые перспективыСиндром «сухого» глаза: новые перспективы

Многоликий синдром «сухого» глаза: как эффективно им управлять?Многоликий синдром «сухого» глаза: как эффективно им управлять?

Прошлое... Настоящее! Будущее?Прошлое... Настоящее! Будущее?

Проблемные вопросы глаукомы IV Международный симпозиумПроблемные вопросы глаукомы IV Международный симпозиум

Секундо В. Двухлетний личный опыт с линзами AT Lisa Tri и AT Lisa Tri ToricСекундо В. Двухлетний личный опыт с линзами AT Lisa Tri и AT...

Инновации компании «Алкон» в катарактальной и рефракционной хирургииИнновации компании «Алкон» в катарактальной и рефракционной ...

Применение устройств HOYA iSert Toric. Применение торических ИОЛ HOYA iSert Toric в рефракционной хирургии катарактыПрименение устройств HOYA iSert Toric. Применение торических...

Рейтинг@Mail.ru