Диссертация (1097617), страница 35
Текст из файла (страница 35)
В2010 были получены первые экспериментальные подтверждения увеличениягидропроницаемости для выделенных образцов трабекулярной ткани, подвергнутых200облучению эрбиевым волоконным лазером ЛС-1,56 («ИРЭ-Полюс», Россия) с длиной волны1,56 мкм [Монахова и др., 2010].Были проведены ex-vitro эксперименты лазерного воздействия с длиной волны 1,56мкм на склеру минисвиней Светлогорской популяции возрастом 2 года в проекции плоскойчасти цилиарного тела, при которых выделенные образцы исследовались на специальнойустановке по измерению гидропроницаемости, созданной Омельченко А.И.
(Рис. 6.41)[Монахова и др., 2010].Рис. 6.41. Установка для измерения гидропроницаемости [Монахова и др., 2010]:1 - кювета, 2 - капилляр. 3 - шприц, 4 - манометр.Интактные и подвергнутые лазерной обработке выделенные участки склерыминисвиней Светлогорской популяции помещались в кювету (Рис. 6.41, №1) сфизиологическим раствором так, чтобы ткань касалась раствора только своей нижнейчастью, чтобы избежать просачивания воды с боков.
Образцы прижимались к капилляру(Рис. 6.41, №2), давление в котором изменяли с помощью шприца (Рис. 6.41, №3) иконтролировали манометром (Рис. 6.41, №4). Для каждого образца в течение 15 минутрегистрировалась высота столба жидкости, просочившейся через трабекулярную ткань вкапилляр. Одновременно, давление в капилляре регистрировалось с помощью манометра.Динамику просачивания жидкости через облученную область регистрировали с помощьюфотоаппарата Canon PC 1192 (Япония).
С помощью измерения высоты столбика жидкостиоценивалось, какая ткань обладает большей гидропроницаемостью. Чтобы узнать, какойобъем жидкости соответствует высоте столбика жидкости в капилляре, измерялсявнутренний диаметр капилляра: dвнутр = 0,9 мм, то есть высоте столбика 1 мм соответствуетобъем 0,64 мм3.201Для выделенного образца склеры минисвиньи, облученного в течение 4 секунд смощностью 0,5 Вт результат представлен на Рисунке 6.42.Рис.
6.42. Изменение высоты столбика выделенного образца склерыминисвиньи за 1 минуту (слева) и за 15 мин (справа) [Монахова и др., 2010].Аналогичные эксперименты были проведены ex-vitro на выделенных глазахминисвиней Светлогорской популяции под контролем внутриглазного давления. Изучениединамики гидропроницаемости склеры при контактном воздействии на неё импульснопериодическим излучением 1,56 мкм в проекции плоской части цилиарного телапроизводили аналогично (Рис.
6.43).Рис. 6.43. Изменение высоты столбика на выделенных глазах минисвиньи за 15 минут дляинтактного (слева) и облученного места (справа).Проведенные эксперименты показали, что неоднородный нагрев импульснопериодическим лазерным излучением на 10-20° C градусов позволяет увеличитьгидравлическую проницаемость тканей трабекулярной области и склеры глаза в несколькораз. Эффект достигался только при относительно небольших значениях мощности202излучения, а при увеличении мощности излучения происходило уменьшение гидравлическойпроницаемости, что связано с денатурацией и уплотнением ткани [Соболь и др., 2013;Большунов и др., 2013]. Таким образом, диапазон лазерных параметров, в котороможидалось существование эффекта значительного увеличения гидропроницаемости склеры впаралимбальной области глаза для экспериментов ex vivo был обнаружен экспериментально.6.3.2.
Определение оптимального режима облучения склерыНа основе проведенной серии экспериментов ex-vivo было показано, что существуетоптимальный режим облучения, при котором достигается улучшение гидропроницаемостипаралимбальной области глаза (Рис. 6.44).высота столбика жидкости, cм0,60,50,40,30,20,10,002468101214Время, минРис. 6.44. Усредненные по образцам зависимости изменения высоты столбика жидкостиот времени для интактной (черный) и облученной в трех разных режимах ткани.Плотности мощности: 1.8 (зеленый), 2.7 (красный), 3.2 (синий) Вт/см2.Рис.
6.45. Сравнительное измерение гидропроницаемости склеры глаза кролика по высотестолбика жидкости для интактного (слева) и облученного (справа) образцов склеры[Аветисов и др., 2015].203Результаты измерения гидропроницаемости склеры при контактном воздействии нанеё импульсно-периодическим излучением 1,56 мкм лазера ex vivo (Рис. 6.45) показали, чтов выбранных диапазонах варьирования параметров лазерного воздействия максимальноеувеличение гидропроницаемости склеры глаз экспериментальных животных по сравнению синтактной тканью было достигнуто при плотности мощности 1.8 Вт/см2, при длительностиимпульсов T = 200 мс, частоте следования импульсов 2,5 Гц и времени облучения 4 с.Для предварительного определения режимов для in vivo экспериментовиспользовалась теоретическая модель (Глава 2) с учетом начальной температуры облучаемойткани равной 32°С.
На Рис. 6.46 представлены изменения во времени максимальнойтемпературы при лазерном воздействии с различной мощностью для одного и того жевременного режима: длительность импульсов 200 мс, частота следования импульсов 2,5 Гц,время облучения 4 с.
Суммарное время нахождения выше 70° C для мощности 0.7 Вт равное0.5 с, для мощности 0.9 Вт - 2 с и для мощности 1.1 Вт - 2.8 с, но при этомудовлетворительная средняя температура, позволяющая поддерживать нагрев около 70° Cбыла получена при облучении мощностью 0.9 Вт, в то время мощности излучения менее 0.8Вт был «недогрев», а при мощности выше 1 Вт был явный перегрев, приводящий кденатурации.100901802T,°C7036050403001234Время, сРис. 6.46. Динамика максимальной температуры при лазерном воздействии с мощностью(1) 1.1Вт, (2) 0.9Вт и (3) 0.7Вт для одного и того же временного режима: длительностьимпульсов 200 мс, частота следования импульсов 2,5 Гц, время облучения 4 с204Для выбранной средней мощности 0,9 Вт было проведено моделирование режимов сразличной скважностью.
На Рис.6.47 представлены изменения во времени максимальнойтемпературы при лазерном воздействии с мощностью 0,9 Вт для длительностей импульса300 мс (кривая №1), 200 мс (кривая №2) и 100 мс (кривая №3). Суммарное время нахождениявыше 70°С при длительности импульса 300 мс было равно 3,45с, для 200 мс - 2 с, м для 100мс кривая находилась ниже 70 °С все время воздействия. Удовлетворительная средняятемпература, позволяющая поддерживать нагрев около 70°С была получена только придлительности импульса 200 мс при частоте следования импульсов 2,5 Гц.110110090802T,°C 7060350403001234Время, сРис. 6.47 Динамика максимальной температуры при лазерном воздействии с мощностью0.9Вт для временных режимов с длительностью импульсов (1) 300мс, (2) 200 мс и (3) 100 мс,частота следования импульсов 2,5 Гц, время облучения 4 сТаким образом, оптимальным для экспериментов in vivo был выбран режимоблучения с мощностью 0.9 Вт, длительностью импульсов 200 мс, частотой следованияимпульсов 2,5 Гц, временем облучения 4 с оптоволокном с диаметром 600 мкм.Эксперименты in vivo проводили на 8 правых глазах (левые глаза служили контролем)8 кроликов породы шиншилла-серый весом 2÷2,5 кг под местной инстилляционнойанестезией 0.5% Sol.Alkaini.
Четырех животных выводили из эксперимента непосредственнопосле лазерного воздействия, остальных - через 45 суток путём введения 3,0 мл 0,25%водного раствора галоперидола в ушную вену. Изучение динамики гидропроницаемостиобразцов склеры in vivo (Рис. 6.48) при контактном воздействии на неё импульсно-205периодическим излучением 1,56 мкм в проекции плоской части цилиарного телапроизводили на экспериментальной установке (Рис.6.41).Рис. 6.48. Изменение гидропроницаемости склеры глаза кролика (высоты столбикажидкости) до и через 15 мин после лазерного воздействия.Расчет гидравлической проводимости К проводился на основании закона Дарси поформуле [Аветисов и др., 2015]:K = (Q / S ) /( ∆P / h) = l * h /( ∆P * t )Здесь Q-объем жидкости, проходящий за время t через поперечное сечение S склерытолщиной h, при перепаде давления в капилляре ∆P, l - соответствующая высота столбажидкости.В условиях эксперимента перепад давления составлял 15 мм рт.с.=1 КПа, времяизмерения t =4 мин; высота столба жидкости до и после лазерного воздействия составлялисоответственно l1=0,5 мм и l2=1,3 мм.
Соответствующие значения гидравлическойпроводимости К1= 6,25×10-9 м4/Нс, и К2= 16,25×10-9 м4/Нс.206Рис. 6.49. Высота столба жидкости, характеризующая коэффициент гидропроницаемостисклеры глаза при поддержании постоянного давления в капилляре до (1) и после (2) лазерноговоздействия [Аветисов и др., 2015].Таким образом, был определен режим облучения, при котором образец склерыобладал наибольшей гидропроницаемостью по сравнению с интактной тканью и образцами,облученными в других режимах. Лазерное воздействие в этом режиме позволило почти в 2,5раза увеличить гидравлическую проводимость склеры глаза [Аветисов и др., 2015].6.3.3. Исследование воздействия лазерного излученияна структуру биологической тканиСтруктурные изменения тканей склеры под действием неразрушающего ИКлазерного облучения в режиме увеличения гидропроницаемости исследовалисьгистологически [Baum et al., 2014; Аветисов и др., 2015], с помощью микроскопа атомныхсил (АСМ) [Baum et al., 2014; Аветисов и др., 2015], с помощью оптоаккустическойбиомикроскопии [Estrada et al., 2014] и микроскопии структурированного облучения свысоким разрешением.207Гистологическое исследование склеры в зависимости от расположенияпо отношению к источнику лазерного излученияТермомеханическое лазерное воздействие на образцы осуществлялось с помощьюволоконного лазера с длиной волны 1.56 мкм, работающего в импульсно-периодическомрежиме с мощностью до 5 Вт.
Режимы воздействия соответствовали условиям, при которыхнаблюдалось существенное увеличение гидропроницаемости склеры: мощность излучения0,9 Вт, длительность импульсов 200 мс, частота следования импульсов 2,5 Гц, времяоблучения 4 с [Baum et al., 2014].Гистологическое исследование склеры энуклеированных глаз выполняли в зонелазерного воздействия in vivo. Глаза фиксировали в холодном 2,5% раствореглютаральдегида в течение 2-8 часов. Затем глаза рассекали вдоль экватора, под оптическиммикроскопом находили места нанесения коагулятов и вырезали фрагменты стенки глазногояблока размерами 2х2 мм. Полученные образцы дофиксировали в 1% растворе осмиевойкислоты (1 час), обезвоживали в спиртах возрастающей концентрации и заливали в смесьэпоксидных смол эпон-аралдит.
Полутонкие срезы толщиной 0,5 - 1,5 мкм готовили на«Ультратоме-IV» (LKB, Швеция), окрашивали метиленовым синим и фуксином(полихромное окрашивание). Полученные гистологические препараты исследовали наФотомикроскопе-III («Opton», Германия). Фоторегистрацию изображений с оптическогомикроскопа осуществляли на цифровую фотокамеру в составе аппаратно-програмногокомплекса автоматической денситометрии ДиаМорф.Результаты гистологических исследований образцов склеры с увеличеннымипоказателями гидропроницаемости представлены на Рис.
6.50-6.58.Через 24 часа после лазерного воздействия наблюдали уплотненную базофильнуюзону вблизи центра лазерного пятна, затрагивающую всю толщу склеры в проекциивоздействия лазерным излучением. Более разреженная область наблюдалась на перифериилазерного пятна. Более плотная и гомогенизированная зона склеры в центре очагаотличалась компактностью, небольшой концентрацией коллагеновых волокон, повышеннойстепенью прокрашивания вследствие тепловой денатурации (Рис. 6.50).208Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
