Автореферат (Лазерная функциональная модификация хрящевой ткани и тканей глаза), страница 9

Также как и для хрящевой ткани, лазерноиндуцированная релаксация напряжений в роговице глаза позволяетцеленаправленно менять ее форму, что является основой новой технологиикоррекции миопии, гиперметропии и астигматизма. Ранее, до начала настоящейработы экспериментально было показано, что локальное воздействие на склерус помощью непрерывного лазерного излучения с длиной волны λ = 1,56 мкмпозволяет изменить рефракцию глаза на несколько диоптрий.

Совместноевоздействие на роговицу и склеру, заключающееся в последовательном39лазерном облучении склеры и роговицы, приводит к более существенномуизменению рефракции глаза.В данной работе была построена теоретическая модель изменениярефракции глаза при неабляционном лазерном воздействии на склеру,приближенно описывающая растяжение роговицы вследствие изменениясуммарного объема ткани склеры при ее локальной коагуляции с учетомвозникающих давлений. Таким образом, по желаемому радиусу, можно оценитьдавления, которые возникнут сразу после лазерного облучения. Это позволилооптимизировать процедуру лазерного воздействия и определить безопасныйрежим облучения, который проверялся экспериментально на кроликах.Безопасность выбранных режимов была подтверждена конфокальноймикроскопией (на приборе «Confoscan-4»): к 8-му дню наблюдений in-vivo,конфокальная картина опытных и контрольных роговиц роликов практическине отличалась друг от друга.Динамика рефракции глаз кролика после лазерной коррекции с помощьюлазерной установки для коррекции формы биологических тканей с длинойволны излучения 1,56 мкм представлена на Рис.14.Рис.14.

Динамика рефракционных изменений глаз кроликов посленеразрушающего лазерного воздействия в течение полугода.Сравнение результатов экспериментов in vivo и in vitro показано, чтоучетом влияния внутриглазного давления, которое обычно в экспериментах invitro равно нулю, может существенно повлиять на изменение формы роговицыглаза при лазерном воздействии. Был сделан вывод, что контроль давленияуменьшает величину изменения рефракции, получаемую в экспериментах invitro, приближая результат к реальным значениям, которые могут бытьполучены в эксперименте in vivo.Результат лазерной коррекции формы роговицы зависит от геометрииприложения лазерного излучения. Несимметричное поточечное воздействиеприводит к несимметричной форме роговицы, что может вызвать астигматизм,но также может быть использовано для лечения астигматизма. Таким образом,на втором этапе исследований, начиная с 2010 года, для данного методакоррекции рефракции использовался кольцевой источник лазерного излучения с40длиной волны λ = 1,56 мкм.

Его применение обеспечивало осевую симметриювоздействия и исключало возникновение астигматизма, что было труднообеспечить при последовательном облучении отдельными лазерными пятнами.Исследование температурного поля (с помощью тепловизора Testo-875(Германия Testo AG)), создаваемого кольцевым источником облучения вплоскости расположения передней поверхности роговицы и температурнаягистограмма вдоль линии, проходящей через центр роговицы в моментнаибольшего нагрева, показали провал в центральной части гистограммы, этоприводит к нагреву роговицы на ее периферии и не затрагивает центральнуюзону. Исследование динамики перераспределения температурного поля за счеттеплопроводности (по модели из Главы 2), приводящей к нагреву в центральнойточке уже после окончания облучения, показало, что достигаемый максимум вцентре после отключения нагрева не превышает температуры на периферии вмомент окончания нагрева.Структурные исследования на основе атомно-силовой микроскопии дляинтактной роговицы и роговицы облученной кольцом в месте падениямаксимальной интенсивности кольцевого источника лазерного излучения, иисследование пористой структуры показали, что лазерно-индуцированнаярелаксация напряжений, приводящая к управляемому изменению формыроговицы, не вызывает каких-либо заметных изменений ее структуры.

Этирезультаты подтверждают неразрушающий характер нового метода иопределяют его безопасность.В заключении параграфа показано, что оптические методы регистрацииструктурных изменений в роговице глаза при лазерном воздействии могут бытьосновой создания контрольных систем с обратной связью для примененияданного метода в клинике. Так измерения динамики интенсивностейпроходящих видимого и ИК излучений (по методике, описанной в Главе 1)позволяют детектировать структурные изменения роговицы от обратимогопомутнения до денатурации. При облучении в оптимальном режиме роговицанагревается приблизительно до 50° C, и эти изменения остаются обратимыми.Это подтверждает полученные ранее данные о термостабильности роговицы.Предсказуемость же величины рефракции достигается применением специальноподобранной линзы, которая перед лазерным воздействием прижимается кроговице глаза и задает необходимую форму поверхности.

Показано, чтостабильный результат изменения формы роговицы может быть достигнут примощностях облучения, которые существенно меньше порогов поврежденияроговицы и эпителия, что гарантирует отсутствие повреждений роговицы иизменения ее коэффициентов поглощения и рассеяния в видимом диапазоне.Полученные результаты являются надежной основой новой лазернойтехнологии в офтальмологии для лечения миопии, гиперметропии, иастигматизма, а совокупность теоретических моделей и оптических методоврегистрации структурных изменений в роговице при лазерном воздействии41являются основой создания контрольных систем с обратной связью,обеспечивающих эффективность и безопасность лазерного лечения, в то времякак долговременность данного положительного эффекта является предметомдальнейших исследований.6.3 Нормализация внутриглазного давления за счет изменениягидравлической проницаемости склеры глаза.Первичная открытоугольная глаукома (ПОУГ) является наиболее частовстречаемым видом глаукомы, при которой повышение внутриглазногодавления связано с ухудшением оттока жидкости по дренажной системе глазаиз-за блокады Шлеммова канала и дистрофических изменений в трабекуле иинтрасклеральных каналах.

ПОУГ имеют 1-2 % населения старше 45 лет и 3-4%старше 60 лет, чем обусловлена актуальность и большая социальная значимостьпоиска новых методов нормализации ВГД.Известно, что наряду с массопереносом внутриглазной жидкости (ВГЖ)через Шлеммов канал, существует другой естественный путь оттока жидкости увеосклеральный, через который протекает до 50% ВГЖ у детей и менее 3% увзрослых.

Новизна изложенного в данном параграфе подхода к лечениюглаукомы заключается в возвращении изначальной функциональности склеры увеличение роли увеосклерального пути оттока жидкости.Настоящий параграф посвящен исследованиям воздействия лазерногоизлучения на гидропроницаемость склеры глаз животных in-vivo, намикропористую структуру склеры глаза человека и клиническим результатамгипотензивного эффекта повышения гидропроницаемости склеры.Как было показано для хрящевых тканей (см.

главу 5), неоднородныйлазерный нагрев способствует формированию микропористой системы.Новый подход к лечению глаукомы основан на термомеханическомлазерном воздействии на пористую структуру склеры глаза, при которомформируются интрасклеральные микроканалы, что приводит к значительномуувеличению оттока внутриглазной жидкости и нормализации внутриглазногодавления. В 2010 нами были получены первые экспериментальныеподтверждения увеличения гидропроницаемости для выделенных образцовтрабекулярной ткани, подвергнутых облучению эрбиевым волоконным лазеромЛС-1,56-ИРЭ-Полюс («ИРЭ-Полюс», Россия) с длиной волны 1,56 мкм.

Далеебыли проведены исследования с поддержанием уровня внутриглазногодавления, а затем исследования in-vivo. В процессе исследования был определенрежим облучения, при котором образец склеры приобретал наибольшуюгидропроницаемость по сравнению с интактной тканью и образцами,облученными в других режимах.Исследование возможных фазовых переходов в облучённой тканипроводилось с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК)в температурном интервале от 25-100° С.

На основе проведенных исследований42был сделан вывод о том, что при подобранном режиме облучения изменений,происходящие в облученной ткани, связаны со структурными изменениями, ане с коагуляцией коллагена.Результаты in vivo экспериментов на глазах экспериментальныхживотных продемонстрировали возможность существенного увеличениягидропроницаемости склеры без каких-либо повреждений тканей глаза послеконтактного воздействия на склеру импульсно-периодическим излучениемволоконного Er-glass лазера на длине волны 1,56 мкм.Проведенные эксперименты показали, что неоднородный нагревимпульсно-периодическим лазерным излучением всего на несколько градусовпозволяет увеличить гидравлическую проницаемость тканей паралимбальнойобласти склеры глаза в несколько раз. При этом эффект достигается только приотносительно небольших значениях плотности мощности излучения, а приувеличении плотности мощности происходит уменьшение гидравлическойпроницаемости, что связано с денатурацией и уплотнением ткани,подтвержденным атомно-силовыми исследованиями в режименаноиндентирования.С помощью атомно-силовой микроскопии (Рис.

15 и 16) показано, что воснове механизма увеличения гидропроницаемости склеры лежит лазерноиндуцированное формирование новых пор субмикронного размера без какихлибо существенных нарушений структуры склеры.Рис. 15. АСМ изображения склеры глаза интактной (1), и после лазерногооблучения: на периферии лазерного пятна (2) и под лазерным пятном по осираспространения излучения (3).43Рис. 16. Распределение пор по размерам в склере до и после лазерного облученияв режиме увеличения гидропроницаемости (соответствующее изображениям,приведенным на Рис.

15).В результате применения таких физических методов, как атомно-силоваямикроскопия, электронная микроскопия, дифференциально сканирующаякалориметрия, оптоакустическая биомикроскопия склеры, регистрациярассеяния и прохождения излучения через образцы интактной и подвергшейсялазерной обработке биологической ткани, гистологии и микроскопииструктурированного облучения с высоким разрешением была разработана новаятехнология лечения больных резистентной формой первичной открытоугольнойглаукомы.Измерение динамики интенсивности света, рассеянного в различныхнаправлениях, позволило определить условия облучения, при которыхрассеяние света достигало максимального значения.