Реферат RUS  Реферат ENG  Литература  Полный текст

Новые подходы к рефракционному кератомоделированию на основе модификации полимерно-коллоидной структуры роговицы


1Национальный медико-хирургический Центр им. Н.И. Пирогова Министерства здравоохранения Российской Федерации

Возможность усиления или ослабления рефракции роговицы без разрезов, коагуляции или абляции ее стромы представляется чрезвычайно важной практической задачей в восстановительной коррекции первичных и вторичных индуцированных аметропий, а также сопутствующих им оптических аберраций [1-9].
Цель обоснование новых подходов к рефракционному кератомоделированию на основе модификации полимерно-коллоидной структуры стромы роговицы.
Материал и методы
Для обоснования новых подходов к рефракционному кератомоделированию были использованы данные литературы об анатомо-физиологических особенностях роговицы, изменения ее структур при температурных, компрессионных и лазерных воздействиях. Кроме того, были проанализированы собственные многолетние экспериментальные и клинические исследования после воздействия лазерным излучением различного спектрального диапазона, включая исследования других авторов по интрастромальному воздействию излучением фемтосекундного лазера. Кроме того, были проведены экспериментальные исследования in vitro и in vivo на роговицах кролика, свиньи и человека по лазерно-температурному воздействию без и в сочетании с дозированной компрессией.
Результаты
Основу новых подходов к рефракционному кератомоделированию составило предложенное нами рассмотрение роговицы как сложного биополимера со своеобразной гидроколлоидной структурой. Уникальность данной структуры заключается в способности изменять свои объемные характеристики в зависимости от соотношения свободной и связанной воды. Как известно, молекулы гликозаминогликанов (ГАГ) способны активно впитывать и удерживать воду. Содержание воды в строме роговицы колеблется от 75 до 80% и составляет в среднем 78%. Боковые цепи протеогликанов, состоящие из ГАГ, переплетаются с волокнами коллагена и создают плотную трехмерную сетку, которая обеспечивает как избирательный проход через нее различных макромолекул, так и прочную пространственную структуру. За счет своей высокой гидрофильности цепи ГАГ сорбируют воду, и внутри роговицы формируется герметизированная система. Необходимо отметить, что существует четкое соответствие между интенсивностью обмена ГАГ и коллагена, а синтез ГАГ и протеогликанов всегда предшествует синтезу коллагена. В состоянии гидратации активное участие принимает протеокератансульфат роговицы. Мы полагаем, что биомеханические свойства роговицы определяют перекрестно-сшитые структуры ее стромы. Причем, если уровень перекрестного сшивания определяется средней молекулярной массой коллагена, протеогликанов и гликопротеинов, то плотность поперечных сшивок предопределяет такие свойства роговицы, как степень набухания, проницаемость, диффузию и, в конечном итоге, механическую прочность и эластичность. Для многих гидрогелей эти качества могут быть высчитаны экспериментально или теоретически.
Таким образом, строму роговицы можно представить как гидрофильный поперечно-сшитый биополимер, который способен формировать нерастворимую объемную сеть. Объемная структура данной сети является результатом поперечных сшивок в коллагене, протеогликанах и гликопротеинах. В норме сеть остается в равновесии со свободной и связанной водой, и при этом наблюдается баланс эластичных сил поперечно-сшитых биополимеров стромы роговицы с осмотическими силами ее тканевой жидкости. Химический состав и молекулярный вес биополимеров роговицы определяют плотность поперечных сшивок, которая, в свою очередь, влияет на набухание и объем стромы роговицы. В зависимости от того, как изменятся данные характеристики в том или ином слое и участке стромы роговицы под влиянием облучения лазерными фотонами, температуры и дозированной компрессионной нагрузки будет наблюдаться пластическая деформация коллагеновых структур, увеличение или уменьшение связывания воды протеогликанами и гликопротеинами с соответствующими объемными изменениями. Это с учетом топографии воздействия может привести к изменению профиля кривизны передней поверхности роговицы, усилить или ослабить ее рефракцию. Заслуживает внимания тот факт, что передние слои стромы роговицы содержат больше связанной воды, чем задние. При изменении степени связывания воды в передних слоях стромы роговицы, возникающий отек и уменьшение или увеличение объема ее гидроколлоидных структур являются состоянием более постоянным. Это обусловлено особенностью распределения в ней специфических протеогликанов. Глубокие слои стромы роговицы обладают более выраженной способностью абсорбировать воду, однако большая ее часть не связана, и возникающий там при гидратации отек является не стабильным. Имеющиеся в литературе данные указывают на то, что при изменении состава межклеточного вещества появляется возможность воздействовать на форму и объем ткани [3-5].
Вышеизложенное позволяет наметить новые подходы к рефракционному кератомоделированию без разрезов, коагуляции и абляции ткани роговицы. На наш взгляд, наиболее перспективным в этом направлении является применение лазерного излучения различного спектрального диапазона в энергетических дозах, лежащих ниже порога коагуляции и абляции ткани роговицы. При таких воздействиях возможна полимеризация, агрегации (сшивки) макромолекул, а также деполимеризация, которая получила название лазерного свеллинга [9]. Так, например, при воздействии определенными режимами ультрафиолетового (УФ), видимого и инфракрасного (ИК) лазерного излучения можно вызвать как сшивки, так и разрывы пептидных связей без и с локальными оптомеханическими микроразрушениями. При этом увеличивается способность коллагена, протеогликанов и глипротеинов абсорбировать свободную воду в строме роговицы и изменять ее объем и биомеханические свойства. В данном случае все будет зависеть только от того, как будет изменена молекулярная масса в определенном ее участке под влиянием фотонов лазерного излучения.
При определенных режимах воздействия это сопровождается полимеризацией или деполимеризацией коллагена, протеогликанов, гликопротеинов и сопровождается увеличением или уменьшением их молекулярной массы. Так уменьшение или увеличение молекулярной массы сопровождается изменениями осмотического давления в облученном участке роговой оболочки. При повышении осмотического давления в эту зону устремляется тканевая жидкость. Давление набухания, возникающее в том или ином облученном участке роговицы, может преодолевать значительное сопротивление и вызывать соответствующие изменения в соседних участках необлученной роговицы. Это приводит к изменению объемных соотношений между коллагеновыми структурами, протеогликанами и гликопротеинами. Пространственная структура протеин-полисахаридных комплексов, а также характер их взаимодействия с коллагеновыми волокнами играют важную роль в обеспечении прочностных биомеханических свойств ткани роговицы. При этом образуется своеобразное молекулярное сито, регулирующее диффузию воды и низкомолекулярных продуктов питания и обмена. Таким образом, под влиянием определенных режимов лазерного излучения в зависимости от длительности воздействия и суммарной энергетической дозы облучения может происходить деполимеризация (разрывы) или полимеризация (сшивки) в коллагене, протеогликанах, гликопротеинах роговичной стромы. Это сопровождается изменениями молекулярной массы и соответственно осмотического давления, степени гидратации, объема и биомеханических свойств в облученном участке стромы роговицы. Данные изменения в зависимости от формы и места аппликаций на роговице приводят к увеличению или уменьшение кривизны ее передней поверхности и соответственно рефракции роговицы [4, 5, 8].
При сочетании лазерного облучения с дозированной компрессионной нагрузкой и температурными воздействиями, не вызывающем повреждения коллагена и основного вещества стромы роговицы, возможно достичь определенной пластической деформации с увеличением или уменьшением кривизны передней поверхности роговицы, от изменения состояния которой зависит ее преломляющая сила [9].
Общим для УФ лазерного излучений ниже порога абляции и ИК лазерного излучения ниже порога коагуляции является воздействие на гидроколлоидные структуры стромы роговицы и изменение их объемных характеристик. Это указывает на возможность применения для рефракционного кератомоделирования комбинированного УФ и ИК лазерного воздействия в определенном энергетическом диапазоне. Особый интерес для модификации полимерно-коллоидной структуры роговицы представляет применение видимого и ИК диапазона фемтосекундного лазерного излучения в пороговых и субпороговых энергетических режимах [9].
Изменение степени гидратации, особенно на уровне поверхностных слоев роговицы, может оказывать существенное влияние на рефракционные показатели. Данный факт получил объективное подтверждение в ходе динамической видеокератографии за пациентами с различной патологией роговицы, а также при воздействии на роговицу УФ излучение эксимерного лазера ниже порога абляции и ИК лазерного излучением в энергетических дозах ниже порога коагуляции ткани роговицы [5-7].
Выявленное нами в ходе экспериментов in vitro и in vivo усиление пластической деформации облученной ткани роговицы при компрессионном воздействии открыло еще один новый подход к рефракционному кератомоделированию. Суть данного подхода сводилась к комбинированному лазерно-компрессионному воздействию. Возможны самые разнообразные технические решения при лазерном, компрессионном и дозированном температурном воздействии на роговицу для рефракционной модификации полимерно-коллидной структуры ее стромы с целью изменения кривизны ее передней поверхности и получения определенного рефракционного эффекта [9]. Последующие исследования в этом направлении должны ответить на вопрос об эффективности каждого из вышеперечисленных подходов или их комбинаций в рефракционном кератомоделировании без разрезов, коагуляции и абляции cтромы роговицы.
Выводы
1. Модификацию коллоидно-полимерной структуры стромы роговицы можно рассматривать как основу для рефракционного кератомоделирования.
2. Лазерное излучение различного спектрального диапазона ниже порога коагуляции, абляции и интрастромальной фотодеструкции может быть использовано для модификации коллоидно-полимерной структуры стромы роговицы с целью рефракционного кератомоделитрования без коагуляции, абляции и разрезов стромы роговицы.
3. Для рефракционного кератомоделирования может быть применено сочетание щадящих режимов лазерного излучения различного спектрального диапазона с дозированными компрессионными и температурными воздействиями, не вызывающими повреждения коллагена, протеогликанов и гликопротеинов роговицы.

Федоровские чтения - 2017 Сателлитные симпозиумы в рамках XIV Всероссийской научно-практической конференцииФедоровские чтения - 2017 Сателлитные симпозиумы в рамках XI...

Восток – Запад 2017 Международная научно-практическая конференция по офтальмологииВосток – Запад 2017 Международная научно-практическая конфер...

Белые ночи - 2017 Сателлитные симпозиумы в рамках Международного офтальмологического конгресса Белые ночи - 2017 Сателлитные симпозиумы в рамках Международ...

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