Сборники статей


 Реферат RUS  Реферат ENG  Литература  Полный текст
УДК:617.741-089.87

Температурные характеристики работающих наконечников в процессе энергетической хирургии катаракты


1МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова» Минздрава РФ
2Институт радиотехники и электроники Российской академии наук

    Энергетическая хирургия катаракты вытеснила традиционную мануальную технологию интра- и экстракапсулярной экстракций катаракты. Малые самогерметизирующиеся разрезы позволяют сократить общий перечень и количество осложнений. Расширяются показания в хирургии осложненных катаракт [2, 3].
    Вместе с тем, внесение энергии в замкнутую малообъемную полость глаза вызывает настороженность по поводу возможного побочного воздействия, т.к. разрушение хрусталика осуществляется в тесном соседстве с такими чувствительными зонами глаза, как роговица, радужка и цилиарное тело.
    Наибольшая вероятность функциональных и органических изменений внутренних структур глазного яблока возникает при удалении плотных катаракт, когда увеличивается мощность воздействия и время экспозиции [4, 6].
    Одним из повреждающих факторов энергетического воздействия является нагревание рабочего наконечника. Оно может вызвать повреждение роговицы в зоне прямого контакта, а также усиливает перекисное окисление липидов, приводит к образованию высокоактивных свободных радикалов в полости глаза. Биологические мембраны клеток заднего эпителия роговицы повреждаются свободными радикалами, что приводит к их гибели [15, 18].
    Цель работы — с помощью инфракрасной термографии (ИКТГ) изучить в эксперименте степень нагревания работающих наконечников, используемых в современной энергетической хирургии катаракты при различных режимах и значениях мощности приборов, определить характер распространения теплового воздействия в зоне работающих наконечников.

Материал и методы
    Тепловизометрические исследования выполнены совместно с Институтом радиоэлектроники РАН с использованием портативного компьютерного термографа «ИРТИС 2000», который представляет собой оптико-механический сканер с высокочувствительным ИК-приемником с точностью измерений 0,02°C. Программное обеспечение позволяет произвести отображение, анализ и распечатку термограмм, представить распределение и распространение температуры во времени, измерить температурные значения в любой точке термоизображения.
    В первом эксперименте проведено 16 термографических исследований работающих на воздухе иглы факоэмульсификатора «Миллениум» (В&L) и наконечника отечественной лазерной установки «Ракот». Регистрация инфракрасного излучения выполнялась с расстояния 45 см от исследуемого объекта. Проводилось сравнение термографических картин при работе наконечников от указанных приборов в разных режимах. Изучали 2 режима работы факоэмульсификатора — непрерывный и импульсный при максимальной (100%) и средней мощности (40%). Импульсный режим прибора «Миллениум» изучали при 10 импульсах в секунду Работу наконечника лазерной установки «Ракот» исследовали в импульсном режиме (30 импульсов в секунду) при максимальной (300 мДж) и средней энергии (150 мДж)
    Во втором эксперименте выполнено 37 термограмм наконечников тех же приборов работающих в среде сбалансированного солевого раствора в стеклянной емкости. Система ирригации и аспирации отключена. Использованы указанные выше режимы работы ультразвука и лазерного излучения. Уровень раствора, с поверхности которого проводились измерения температуры, находился в пределах 5-7 мм.
    В третьем эксперименте изучены термограммы, снятые с поверхности роговицы при проведении факоэмульсификации и лазерной экстракции катаракты в изолированных свиных глазах при использовании указанных параметров энергетического воздействия при включенной ирригации и аспирации.
    В четвертом эксперименте работающие наконечники ультразвукового прибора «Миллениум» и лазерного экстрактора «Ракот» помещались в полиэтиленовую емкость объемом 10 мл. Термограммы снимались с поверхности термопрозрачных стенок емкости в процессе работы утразвукового и лазерного приборов на исследованных ранее режимах с использованием ирригации и аспирации сбалансированного солевого раствора. Высота источника ирригации (90 см), уровень вакуума (200 мм рт.ст.) были такими же, как и в третьем эксперименте.

Результаты
     В первом эксперименте регистрация теплового излучения факоиглы в воздушной среде имитировала бимануальную технику «холодного фако» в момент окклюзии полости иглы фрагментами хрусталика, то есть когда отсутствует аспирационный поток жидкости по внутреннему каналу иглы. В этом случае проблемным является участок роговицы в зоне прохождения ультразвуковой иглы.
    Изучение работы факоиглы в непрерывном режиме на воздухе при 100% ультразвуке показало, что за 22 с происходит максимальный разогрев иглы до температуры 44,21± 0,04°C. С увеличением времени работы наконечника дальнейшего повышения температуры не происходит. При импульсном режиме работы прибора и 100% ультразвуке эта же температура достигается за 34 с. Следовательно, при работе ультразвука в импульсном режиме разогревание рабочей части иглы происходит в 1,5 раза медленнее, чем в непрерывном режиме.
    При исследовании работы факоиглы в непрерывном режиме при 40% мощности ультразвука на воздухе максимальная температура была ниже. Она регистрировалась через 19 с и достигла 31,54±0,05°C (рис. 1). При работе факоиглы в импульсном режиме (10 импульсов в секунду) на 40% мощности температура нарастала до 28,63±0,04°C в течение 32 с и далее тепловыделение и теплопотери на воздухе оставались стабильными. При использовании импульсного режима в сравнении с непрерывным режимом при 40% мощности генерация тепла происходит медленнее в 1,7 раза. Максимальная температура вначале регистрируется на кончике иглы и постепенно распространяется в направлении рукоятки. Отмечено также, что при длительном применении 100% ультразвука (более 22 с) происходит теплогенерация самой рукоятки СХ 7000 в области расположения пьезоэлементов.
    Исследование лазерного наконечника прибора «Ракот» показало, что на воздухе на всех режимах работы разогрев наконечника с лазерным кварц-кварцевым световодом на всем его протяжении не происходит. Однако на конце световода регистрируется мгновенное локальное повышение температуры воздушной среды (рис. 2).
    Во втором эксперименте при изучении работы ультразвукового и лазерного наконечников в среде сбалансированного солевого раствора без ирригации и аспирации температурные показатели снимались с поверхности водной среды вокруг рабочей части наконечников соответствующих приборов. Термограммы демонстрируют характер распространения тепла в водной среде. Исходная температура исследуемого раствора — 18,83± 0,04 °С. После включения 100% мощности ультразвука в непрерывном режиме термограмма регистрирует вихревые потоки распространения тепла по всей площади жидкости в чашке. За 20 с работы ультразвука температура всего объема жидкости повышалась в пределах до 1°C. В это же время температура работающего наконечника на входе в водную среду повышалась на 4-5°C. При 40% мощности ультразвука в непрерывном режиме характер распространения тепла тот же, но вихревые потоки распространения тепла менее контрастны (рис. 3).
    При работе лазерного наконечника термограмма демонстрирует другой характер распространения тепла в водной среде. Повышение температуры происходит локально вокруг конца работающего наконечника. Отсутствуют вихревые потоки распространения тепла по всей площади исследуемого сосуда. Имеется четко обозначенная граница зоны нагревания водной среды (рис. 4). Через 19 с температура воды в этой зоне без аспирации повысилась на 3,9°C.
    В третьем эксперименте при моделировании ультразвуковой факоэмульсификации и лазерной экстракции хрусталика в изолированных свиных глазах было отмечено, что термографическая картина, снятая с поверхности роговой оболочки глаза, не отражает реальных процессов термопродукции, происходящих в полости глаза. Рабочие части приборов работали в полости глаза по 2 мин при указанных выше режимах. Статистически значимых изменений температуры в центре роговицы при стабильном ирригационноаспирационном потоке отмечено не было. Динамику температурных процессов скрывает роговица и объем жидкости в передней камере глаза. Чтобы нейтрализовать экранирующий эффект роговицы был выполнен следующий эксперимент.
    В четвертом эксперименте процесс ультразвуковой факоэмульсификации и лазерной экстракции катаракты моделировался в ограниченной емкости объемом 10 мл, заполненной сбалансированным солевым раствором. Температурные показатели снимались с поверхности этой емкости, выполненной из термопрозрачной пленки при включенной функции ирригации и аспирации. Это позволило зарегистрировать изменения температуры вокруг работающих энергетических наконечников в условиях стандартного режима ирригации и аспирации. В предыдущем эксперименте не удалось зафиксировать эти данные с поверхности роговицы. Исследования показали эффективность системы ирригации-аспирации в отведении тепла из зоны работающих наконечников. Исходная температура ирригационного раствора 18,93±0,04°C. После включения 100% ультразвука в непрерывном режиме температура растет и к 34-й секунде составляет 28,23±0,04°C, а после выключения ультразвука через 2-3 с возвращается к исходному значению. При 100% импульсном ультразвуке (10 импульсов в секунду) с коаксиальной ирригацией повышение температуры прекращается к 26-й секунде исследования и не превышает 24,58±0,04°C. После выключения ультразвука происходит быстрое остывание жидкости в интервале между регистрацией термограмм, что составляет 1,5±0,6 с. В процессе работы ультразвука на 40% мощности ирригационно-аспирационный поток почти полностью гасит теплогенерацию ультразвуковой иглы в непрерывном режиме до 23,08±0,04°C., а при импульсном до 21,57±0,04°C.
    Лазерный световод погружался в емкость совместно с ирригационно-аспирационным наконечником. При работе лазера с энергией 300 мДж температура раствора вокруг кончика световода поднималась до 29,7±0,05°C, а после выключения лазера сразу снижалась до исходных значений температуры ирригационного раствора.

Обсуждение
    Проведенные исследования отражают состояние теплогенерации ультразвукового и лазерного наконечников, характер распространения тепла, эффективность ирригационно-аспирационных потоков в эвакуации тепла в процессе энергетической хирургии хрусталика. Оценку экспериментальных данных по степени нагревания работающих наконечников в процессе ультразвуковой и лазерной хирургии глаза необходимо проводить с учетом исходного температурного фона. В отличие от мануальной хирургии энергетические методы экстракции катаракты происходят в условиях сниженной, искусственно заданной температуры. Это обусловлено тем, что используемый в процессе операции ирригационный раствор имеет температуру ниже температуры открытого глаза. Обычно она не превышает 18-20°C. Объем ирригационного раствора, используемый во время операции, многократно превышает объем переднего отдела глаза. Кроме того, ирригационный раствор вытекает на поверхность глазного яблока, дополнительно охлаждая его. Снижению температуры глазного яблока способствует открытое положение глаза, так как веки удерживаются блефаростатом. В обычных физиологических условиях веки являются тепловой защитой глаза, так как температура век выше температуры открытого глаза. По данным С.Л. Антончик и С.А. Рухловой, температура век регистрируется в пределах 34,0-35,5°C [1]. С учетом всех указанных факторов температура переднего отрезка открытого глаза в процессе операции к началу энергетического этапа постепенно понижается до 22,07-23,92°C. На этом температурном фоне начинают работать наконечники, несущие ультразвуковую или лазерную энергию. По нашим данным, работающий в непрерывном режиме 100% ультразвука наконечник факоэмульсификатора «Миллениум» без ирригационной защиты разогревает иглу максимально до 44,21±0,04°C, а при работе в импульсном режиме нагревание иглы до той же температуры происходит в 1,5 раза медленнее. При импульсном режиме работы и стандартных значениях 40% ультразвука нагревание факоиглы происходит еще медленнее (в 1,7 раза) и не достигает предельных значений. По данным других авторов, максимальный разогрев наконечника на воздухе у входа в роговицу регистрируется в пределах от 39 до 55°C при работе ультразвуковых наконечников различных факоэмульсификаторов [10-12, 17]. Проблемным участком является место прямого контакта факоиглы с роговицей, если в какой-то момент недостаточен или отсутствует поток охлаждающей жидкости. Однако зарегистрированная нами максимальная температура при короткой экспозиции не вызовет ожога роговицы. По данным Mencucci R. et al., деструктивные изменения появляются от более высокой температуры [16]. Глубокое стромальное повреждение роговицы возникает при воздействии температуры более 50°C, если это воздействие длится более 10 с. Использование ирригационных растворов в процессе факоэмульсификации при разных режимах работы иглы с коаксиальным ирригационным рукавом эффективно снижает температуру до безопасных для тканей глаза значений.
    Лазерное разрушение хрусталика сопровождается интенсивным выделением тепла, но при этом сам лазерный световод и поверхность наконечника лазерного экстрактора «Ракот» в процессе работы не разогреваются и не нуждаются в охлаждении. Образовавшееся тепло в ограниченном объеме жидкости вокруг световода уносится потоком сбалансированного раствора раньше, чем генерируется следующий импульс с выделением тепла. Это происходит благодаря тому, что лазерные импульсы следуют с интервалом, который существенно (в сотни раз) превышает длительность импульса [7-9]. Холодный режим работы наконечника дает возможность полной герметизации разреза в процессе операции. Эту важную особенность лазерной экстракции катаракты отмечают и другие авторы [13, 14].
    Выявленное нами кратковременное повышение температуры внутриглазной жидкости при работе энергетических наконечников благодаря эффективному механизму ирригации и аспирации не достигает опасных значений. Сходные данные отмечены в работе В.В. Черных с соавт. при проведении термографического исследования в условиях клиники [5].
    Распространение тепловой энергии от работающих наконечников в водной среде имеет свои характерные особенности. При работе ультразвукового наконечника происходит равномерное перемешивание раствора с постепенным незначительным увеличением его температуры по всему объему сосуда (даже в пределах всей чашки Петри). При включении лазерного наконечника повышение температуры происходит в большем диапазоне, но локально, только в зоне работы лазерного световода в центре экспериментального сосуда.

Заключение
    В экспериментах, моделирующих разные ситуации в работе сложной технологии ультразвуковой и лазерной хирургии глаза, комбинирующей одновременно энергетический процесс разрушения хрусталика, связанный с выделением тепла, и работу ирригационно-аспирационной системы в замкнутом объеме глаза, не выявлено значительных подъемов температуры, способных вызвать термическое повреждение тканей глаза при использовании достаточного ирригационного потока в сочетании с 40% ультразвуком как в непрерывном, так и в пульсовом режиме. Используемые при лазерной хирургии катаракты режимы удаления твердых катаракт являются термобезопасными. Следует также учесть, что в живом организме процесс теплообмена и тепловой защиты более совершенный, чем в эксперименте за счет функции сосудистого русла глаза.
    Выявленный локальный характер распространения тепла вокруг лазерного световода является одним из факторов, защищающих соседние с хрусталиком ткани глаза от нежелательного воздействия тепла.
Поступила 21.03.08

Фемтосекундные технологии в офтальмологии Юбилейная всероссийская научно-практическая конференцияФемтосекундные технологии в офтальмологии Юбилейная всеросси...

Федоровские чтения - 2017 XIV Всероссийская научно-практическая конференция с международным участиемФедоровские чтения - 2017 XIV Всероссийская научно-практичес...

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

Актуальные проблемы офтальмологии XII Всероссийская научная конференция молодых ученыхАктуальные проблемы офтальмологии XII Всероссийская научная ...

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