Реферат RUS  Реферат ENG  Литература  Полный текст

Расчет энергетических параметров серий коротких импульсов микроимпульсного режима лазера IRIS Medical IQ 810 для избирательного воздействия на пигментный эпителий сетчатки


1МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова Росмедтехнологии» Минздрава РФ
2Институт физики им. Б.И. Степанова национальной академии наук Беларуси

В настоящее время для микроимпульсного воздействия используются лазеры, генерирующие регулярные последовательности коротких импульсов излучения с длительностью порядка нескольких микросекунд. Излучение лазера поглощается мелано-протеиновыми гранулами пигментного эпителия (ПЭ) и преобразуется в тепло. По окончании импульса излучения процесс остывания сопровождается интеграцией температурных полей отдельных гранул и последующим выравниванием температуры внутри слоя ПЭ. Грамотный выбор мощности излучения, длительности отдельных импульсов и интервала между ними (частоты следования) может обеспечить селективный нагрев и термическую денатурацию ПЭ при сохранении фоторецепторов интактными.

Цель — рассчитать энергетические параметры микроимпульсного режима лазера «IRIS Medical IQ 810» для достижения избирательного воздействия на пигментный эпителий сетчатки.

Материал и методы
Расчет энергетических параметров проводили для инфракрасного диодного лазера «IRIS Medical IQ 810». Технические характеристики терапевтического пучка микроимпульсного режима следующие: длительность микроимпульса 25-1000 мкс, длительность интервала 1,0-9,5 мс, рабочий цикл 0,3-50%, длина пакета импульсов 10-9000 мс, мощность 50-1500 мВт.

Результаты
Многочисленные биофизические расчеты с привлечением методов численного моделирования на компьютере показали, что при указанных технических характеристиках лазера «IRIS Medical IQ 810» основным механизмом деструкции ткани является тепловая денатурация протеинов [Желтов, 2010].
Расчет необходимых параметров лазера «IRIS Medical IQ 810» для теплового селективного воздействия на ПЭ состоял из трех этапов:
1. Учет оптико-спектральных свойств среды, процессов распространения и поглощения лазерного излучения.
При длине волны 810 нм в мелано-протеиновых гранулах, сконцентрированных в первых 4 мкм слоя ПЭ, выделится около 25% первоначальной энергии лазера.
2. Лазерное воздействие на слой ПЭ, процессы нагревания и распространения тепла.
Диаметр пятна воздействия значительно больше толщины слоя гранул и расстояния, на которое распространится тепло за 25 мкс, поэтому пограничные эффекты практически не влияют на основную часть пятна. Отойдя от трехмерной модели одиночной гранулы в пространстве и перейдя к модели остывающего тонкого мелано-протеинового диска, можно избежать расчёта сложного перераспределения тепла между гранулами. Модель распространения тепла в одномерном стержне описывается уравнением теплопроводности в частных производных:
С p dT ⁄ dt = К d²T ⁄ dx² + F (x,t),
где: С — теплоемкость, 3100 Дж⁄кг °С; р — плотность, 1170 кг⁄м³; К — теплопроводность, 0,63 Вт⁄м °С; F (x,t) — объемная плотность источника энергии, при диаметре пятна 125 мкм составляет 7,5 1012 Вт⁄м³.
Данное уравнение решалось численно на компьютере, результаты моделирования показали:
А. При диаметре пятна 125 мкм в ПЭ достигается максимальная температура 73°С. Таким образом, зона мелано-протеиновых гранул формально попадает в температурно-временной диапазон, в котором идут процессы тепловой денатурации [Hayes, 1968; Roider, 1993].
Б. При диаметре пятна 75 мкм достигается максимальная температура 100°С. В данном случае существует зона однозначного термохимического разрушения белков вблизи слоя мелано-протеиновых гранул и повреждения клеток ПЭ.
В. Для заметного остывания слоя ПЭ достаточно около 1000 мкс. При таком интервале между микроимпульсами их действие будет слабо зависеть друг от друга.
3. Расчеты необходимой поверхностной плотности энергии (ED), количества микроимпульсов в пакете и параметров воздействия лазера.
Чтобы отобразить полученные результаты в виде значений ED, необходимо найти условия, при которых слой мелано-протеиновых гранул нагревается до 75°С и находится в указанном состоянии не менее 5 мкс. Расчеты показали, что минимальное необходимое ED для одиночного импульса при использовании лазера с длиной волны 810 нм и времени воздействия 25 мкс составляет около 490 мДж⁄см². Максимально достижимое ЕD на лазере «IRIS Medical IQ 810» при указанной длине импульса составляет: при диаметре пятна 75 мкм — 849 мДж⁄см²; при диаметре пятна 125 мкм — 306 мДж⁄см². Вследствие этого при диаметре пятна 75 мкм можно вызвать повреждение ПЭ за один импульс. При диаметре пятна 125 мкм значения ED недостаточно, в этом случае необходима серия микроимпульсов. Для импульсов, промежуток времени между которыми превышает время температурной релаксации ПЭ, существует формула, определяющая их суммарный эффект: N = (EDтребуемая ⁄ EDлазера)4, где N — количество импульсов [Roider, 1993]. Для удовлетворения данного условия был выбран интервал между импульсами длиной 1,25·10-3с, что соответствует рабочему циклу 2%. Из формулы следует, что при диаметре пятна 125 мкм для повреждения ПЭ требуется не менее 7 микроимпульсов.

Выводы
На основании проведенной работы предложены следующие параметры воздействия: мощность  — 1,5 Вт, длительность микроимпульса — 25 мкс, рабочий цикл — 2%, частота — 800 Гц, диаметр пятна — 75 или 125 мкм, время воздействия — 10-300 мс (8-240 микроимпульсов в пакете).

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