Диссертация (1097617), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Для этих трех зон проведены АСМ-исследования, результаты которыхпредставлены на Рис.6.62.217Рис. 6.62. АСМ изображения склеры глаза донора интактной (1 - зона 1 на Рис. 6.61), ипосле лазерного облучения: на периферии лазерного пятна (2 - зона 2 на Рис. 6.61) и подлазерным пятном по оси распространения излучения (3 - зона 3 на Рис. 6.61)[Baum et al., 2014].В результате математической обработки полученных АСМ-изображений с помощьюпрограммы NanoScopeSoftware 810 были обнаружены различия в распределениях пор поразмерам в склере донорского глаза до и после лазерного воздействия в режиме увеличениягидропроницаемости (Рис. 6.63).
АСМ- исследования лазерно-индуцированных структурныхизменений в склере глаза человека продемонстирировали формирование новыхмикропористых структур, которые значительно повышают её гидропроницаемость.Рис. 6.63. Распределение пор по размерам в склере донорского глаза человека до и послелазерного облучения в режиме увеличения гидропроницаемости (соответствующееизображениям, приведенным на Рис. 6.61) [Baum et al., 2014].Для интактной ткани (зона №1, Рис. 6.61), средний размер микропор составляет14±3мкм, в то время как для ткани находящейся непосредственной под местом лазерногооблучения (зона №2, Рис. 6.61) размер микропор составляет 25±5мкм и на перифериилазерного облучения (зона №3, Рис. 6.61), где напряжения были максимальны, среднийразмер микропор составляет 35±5 мкм.218На рисунке Рис.
6.64 представлено наложение сечения разности компонент лазерноиндуцированного поля термонапряжений на сечение ультразвуковой картины, проходящейчерез ось распространения лазерного излучения (Рис. 6.59 d), полученной методомоптоакустической биомикроскопии склеры после лазерного облучения. Видно расширениетолщины склеры в местах наибольшей разницы угловой и радиальной компонент(аналогично реберному хрящу - Глава 4).Рис.
6.64. Наложение сечения разности компонент лазерно-индуцированного полятермонапряжений на сечение ультразвуковой картины, проходящей через осьраспространения лазерного излучения (Рис. 6.59 d),Для склеры, как и для реберного хряща, из корреляции между теоретическимиданными (Рис. 6.64) и данными атомносиловой микроскопии (Рис. 6.63) следует, что ширинаи положение максимума распределения лазерно-индуцированных пор по размерам в склереопределяются разницей между угловой и радиальной компонентами тензора термическихнапряжений, возникающих при неоднородном лазерном нагреве ткани, что такжеподтверждается увеличением толщины склеры, зафиксированной с помощью ультразвуковой219микроскопии (Рис.
6.64 и 6.59 d). Максимальная ширина распределения возникает в местенаибольшей разницы (σθ−σr).Ниже на Рис. 6.65 и Рис. 6.65 представлены изображения рельефа склеры подлазерным пятном непосредственно на оси распространения излучения (в оптимальномрежиме облучения), полученные с помощью АСМ и с помощью электронной микроскопии.Рис. 6.65. Атомносиловая микроскопия склеры, под центром лазерного пятна,ширина кадра 10 мкм.Рис. 6.66.
Электронная микроскопия склеры, центр лазерного пятна.220АСМ-исследование поверхностного рельефа позволило исследовать периодичностьструктуры поперек и вдоль коллагеновых волокон для случаев интактной ткани (Рис. 6.67) иткани в области наибольших напряжений после лазерного воздействия (Рис. 6.68).Рис. 6.67 АСМ-профиль поверхностного рельефа интактной склеры:вдоль (а) и поперек (б) структуры по линиям, изображенным на рельефе.Рис.
6.68 АСМ-профиль поверхностного рельефа образца склеры в зоне максимальныхнапряжений после лазерного облучения в «оптимальном» режиме:вдоль (а) и поперек (б) структуры по линиям, изображенным на рельефе.221Представленная периодичность хорошо согласуется с литературными данными (Рис.6.69) [Yamamoto et al., 2000]. При этом сравнение данных, представленных на Рис. 6.67 иРис. 6.68, показывает, что увеличиваются межволоконные расстояния, а периодичностьвдоль волокна сохраняется.Рис.6.69.
Строение волокон роговицы и склеры [Yamamoto et al., 2000].Таким образом, результаты структурных исследований впервые показали, чтолазерное излучение ведет к образованию дополнительных пор и увеличению размера ужесуществующих пор на периферии зоны лазерного облучения, в области, где термическиенапряжения максимальны, а также приводит к более разряженному расположению волокон,что хорошо соответствует данным гистологии и обуславливает механизм усиленияувеосклерального оттока и нормализации ВГД.Зоны изменений упругих свойств склеры при лазерном воздействииУпругие свойства образцов исследовались с помощью АСМ в режименаноиндентирования. Используемый кантеливер был откалиброван и имел Spring Constant =29 Н/м (в описании кантеливера указан разброс 21-78 Н/м).Для интактного образца склеры (Рис.
6.70) и для облученного образца склеры в местемаксимальных напряжений (Рис. 6.71) были выбраны места, показывающие рельефповерхности, и для этих мест получены пространственные картины силового поля.222Рис. 6.70. Атомно-силовая микроскопия: изображения поверхностной картины рельефаповерхности (слева) и поверхностной картины силового поля (справа) для образцаинтактной склеры донорского глаза донора. Поле шириной 2 мкм разбивалось на 32×32элемента.Рис. 6.71.
Атомно-силовая микроскопия: изображения поверхностной картины рельефаповерхности (слева) и поверхностной картины силового поля (справа) для образца склеры вместе максимальных напряжений склеры глаза донора. Поле шириной 2 мкм разбивалось на32×32 элемента.При пересчете величины отклонения кантеливера от положения равновесия благодарявзаимодействию с поверхностью образца были получены абсолютные величины модуляЮнга на сжатие. Для интактного образца величины модуля Юнга давали разброс нагоризонтальных «макушках» образца (то есть перпендикулярно плоскости движения223кантеливера) от 1 до 1.2 GPa.
Для образца в месте максимальных напряжений наблюдалосьувеличение модуля Юнга и он составлял от 2.2 до 5.2 GPa.Разницу механических свойств можно объяснить возникновением остаточныхнапряжений после исчезновения градиента температурного поля, благодаря растяжениюколлагеновых волокон за счет увеличения объема образца. Такое растяжение подтвержденокак гистологическими исследованиями, так и оптоаккустической биомикроскопией склерыпосле лазерного воздействия.Аналогичные исследования были проведены также в режиме перегрева при мощностиизлучения, на 30% большей, чем в «оптимальном» режиме.
На рисунке 6.72 приведенаатомно-силовая микроскопия поверхностного рельефа поверхности с абсолютнымивеличинами модуля Юнга. Видно, что коллаген сильно «оплавлен», структура потерялапериодичность, поверхность имеет большой разброс в величинах модуля Юнга.Рис. 6.72. Атомно-силовая микроскопия: изображения поверхностной картины рельефаповерхности с абсолютными величинами модуля Юнга в режиме перегрева склерыдонорского глаза человека.Таким образом, после воздействия на склеру в «оптимальном» режиме наблюдаетсянекоторое изменение механических свойств коллагеновых фибрилл образца, связанных свозникновением дополнительных натяжений. В то же время при перегреве наблюдается«оплавление» коллагеновых волокон и соответствующее увеличение Модуля Юнга.224Измерение тепловых эффектовОбразцы склеры минисвиней Светлогорской породы, интактные и облученные в«оптимальном» режиме, исследовали с помощью дифференциальной сканирующейкалориметрии (ДСК). Для этого готовили по 3 образца: образцы интактной склеры и образцыоблученной в «оптимальном» режиме ткани; запись кривых ДСК проводили втемпературном интервале 25-100° С, данные представлены в таблице 6-2.Таблица 6-2.
Данные ДСКОбразцы склерыQ, мДжИнтактные94±13Облученные129±7Результаты показали, что при облучении в найденном «оптимальном» режиме непроисходило фазовых переходов, связанных с коагуляцией коллагена, при этом происходилиструктурные изменения ткани. Отсутствие коагуляции подтверждено с помощью фермента трипсина [Монахова и др., 2010], который действует только на денатурированный коллаген.Для проведения гидролиза 25 мг трипсина растворили в 25 мл водного раствора,содержащего в себе 0,15 М NaCl и 0,02% (по массе) NaN3 («Sigma», США). В полученныйраствор с концентрацией белка 1 мг/мл помещали ранее взвешенные интактные иоблученные образцы на 2 дня при поддержании температуры 37° C.
Затем образцывынимались из раствора, высушивались при комнатной температуре и взвешивались.Уменьшение массы образцов: для интактной ткани 3,3 мг, для облученной ткани 4,0 мгпоказало, что при облучении в «оптимальном» режиме в ткани не происходит денатурация.6.3.4. Клинические результаты гипотензивного эффекта повышениягидропроницаемости склерыКлинические исследования проводили на базе Федерального государственногобюджетного учреждения «Научно-исследовательский институт глазных болезней» (ФГБУ“НИИ ГБ”) [Аветисов и др., 2015; Хомчик, 2013]. В группу исследования вошли 76 глаз 76пациентов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
