Диссертация (1174288), страница 11
Текст из файла (страница 11)
С учетом среднего возраста пациентов, включенных в диссертационноеисследование (64,7± 9,6 лет, M±s) и обычных оптических потерь в переднемотрезке глаза [170, 172] мощность излучения, поглощаемая в ХРК, принята равной0,035 Вт. В этом случае при радиусе пучка R = 50 мкм облученность тканей вплоскости ВПМ составляет - Е ≈ 4.5٠106 Вт/м2. Форма импульса лазерногоизлучения (в уравнении она определяет функцию Q(t)) принята прямоугольной.3.2.2 Динамика формирования и дальнейшая эволюция температурного поляпри облучении сетчатки лазерным импульсомПо результатам расчета распределения температуры на оси лазерного пучка(r = 0) T(Z) =0,05 - кривая 1 (Рисунок 2) отражает уровень нагрева тканей (функцияT (Z, r=0)) к моменту окончания лазерного импульса.
При этом, усреднённыйпоказатель оптического поглощения РПЭ для излучения длины волны желтогоспектра - kРПЭ имеет порядок 3٠10-4м-1. В этом случае, примерно 30% энергиипадающего излучения поглощается пигментными гранулами РПЭ, далее 70%распространяется в капиллярный слой и хороидею, поглощается гемоглобиномкрови, вызывая адекватный нагрев тканей.59Рисунок 2 - Зависимость нагрева тканей сетчатки от длительности импульса.Координаты Z (r=0) толщины ХРК к моменту окончания импульса излучения,t = 0.05 c (1) и в процессе остывания через 0.09 с (2), 0.2 с (3) и 0.3 с (4) от началаоблучения.В прилежащей к РПЭ области хороидеи создается зона повышенного нагрева,превышающего температуру РПЭ.
Эта область является своеобразным буфером,обеспечивающим направленное распространение теплового фронта к внутреннимслоям нейроэпителия. При этом, она не только препятствует отводу тепловойэнергии от РПЭ в сторону хороидеи, но и осуществляет «подпитку» направленногоквнутреннимобластямнейроэпителияпотокатепла.Изанализапоследовательности зависимостей T(Z) t=0,09, t=0,2, t=0,3 (Рисунок 2) приостывании, в рассматриваемых условиях, тепловой фронт достигает ВПМпримерно, через 0,3 с после начала облучения. В дальнейшем, процесс остыванияпродолжается несколько секунд и стимулирует, таким образом, фототермическуюстимуляцию процессов регенерации всех структурных элементов нейроэпителия.60Также, необходимо отметить, что относительно невысокий (в частности, посравнению с ki зеленой области спектра) показатель поглощения излучения kРПЭснижает критичность лучевой стойкости тканей глазного дна к индивидуальнойстепени пигментации пациентов.
Это качество крайне важно для современнойофтальмохирургии, с учетом отсутствия поглощения желтой линии спектрамакулярными пигментами.На Рисунке 3 представлена динамика нагрева и остывания тканей T (t, Z, r=0)в отдельных слоях сетчатки вблизи оси лазерного пучка, согласно физическоймодели (Рисунок 1) [12]. На графике отражены области, соответствующиеопределенному, доминирующему оптотермическому воздействию излучения наткани сетчатки.Рисунок 3 - Динамика нагрева и остывания T (t, Zi, r=0) в зонах сетчатки,соответствующих Zi.
1 — ретинальный пигментный эпителий (0.0 мкм), 2 — линиясочленения наружных и внутренних сегментов фоторецепторов (60 мкм), 3 —наружный ядерный слой (110 мкм), 4 — внутренний ядерный слой (200 мкм), 5 —внутренняя пограничная мембрана (260 мкм).61По результатам исследований Желтова Г.И. [12, 48] выяснено, чтоимпульсный нагрев в течение 0,05 с, примерно, на 35оС выше физиологическойнормы приводит к термической коагуляции белков РПЭ и сенсорной сетчатки.Расчетная степень коагуляции (доля белковых молекул, необратимо поврежденныхв результате нагревания) при этом имеет порядок 70%. Указанное значениетемпературы для рассматриваемых условий называется пороговым.
Повышениетемпературы над пороговым значением усугубляет необратимые деструктивныеизменения тканей. Область нагрева тканей, расположенная выше пороговойтемпературы, определена термином «denaturation» (Рисунок 3).Импульсный нагрев тканей в интервале от 10 до 25оС не вызываетнеобратимых изменений структуры тканей. При этом имеет место терапевтическоевоздействие, включающее стимуляцию регенеративных процессов в тканяхсетчатки. Эта область определена термином «Photothermal stimulation» (Рисунок 3).Промежуточный интервал импульсного нагрева 25-35оС - характеризуетсяконкуренцией деструктивных и репаративных процессов. Любые оценки степенидоминирования одного из этих процессов могут иметь не более чем оценочныйхарактер. Математическое моделирование не обеспечивает приемлемой точностиэтих оценок.
Указанная область названа «промежуточной» («The staging area»)(Рисунок 3).Таким образом, при выбранных энергетических режимах облучения сетчаткимодель прогнозирует коагуляцию тканей РПЭ (Рисунок 3, Кривая 1) и локальнуюили частичную коагуляцию сенсорной сетчатки.Наиболееэффективноетерапевтическоефототермическоедействиеизлучения на ткани реализуется в области наружного и внутреннего ядерного слоеви захватывает частично внутренний сетчатый и ганглионарный слои. Такженеобходимо отметить, что длительность терапевтического нагрева указанныхобластей определяется процессом остывания тканей в облучаемой области. Времяостываниявданномслучаевомногоразпревышаетдлительностьнепосредственного лазерного воздействия и имеет порядок нескольких секунд. В62области сетчатки, близкой к ВПМ и формирующейся ЭРМ, вероятностьэффективной фототермической стимуляции существенно снижается (Рисунок 3).Это обстоятельство практически исключает непосредственную фотостимуляциюроста ЭРМ.Дляиллюстрациирадиальногораспределениятемпературыврассматриваемых условиях приведены изотермы для 10, 25 и 35оС в плоскости r, Z(Рисунок 4), при этом выбранные интервалы температур соответствуют данным,отображенных на Рисунке 3.Рисунок 4 - Распределение уровня нагрева (а) и уровня остывания (б) тканейсетчатки T(r,Z) в сагиттальной плоскости к моменту окончания лазерногоимпульса t=0,05, с и при остывании для t=0,3c.Таким образом, уменьшение длительности импульса до 0,03 с сдвигаетобласть эффективной фототермической стимуляции ближе к внутреннемуядерному слою.
Увеличение длительности импульса до 0,07 с, наоборот, углубляетзону терапевтического нагрева, охватывает ЭРМ и может непосредственностимулировать ее рост. Таким образом, обоснованным выбором длительности63лазерного импульса при мощности лазерного воздействия 50 мВт является t=0,05с.Таким образом, на основе биофизического анализа отклика тканевых структурхориоретинального комплекса на непрерывное лазерное излучение был разработанклинический протокол: длина волны 577 нм, мощность лазерного излучения 50мВт, длительность лазерного импульса 0,05 сек, диаметр пятна 100 мкм, расстояниемежду лазерными аппликатами 150 мкм.Учитывая механизм действия низкоэнергетического лазерного излучения наткани ХРК, для увеличения клинического эффекта у пациентов с начальнымистадиями иЭРМ дополнительно к лазерной коагуляции по типу «решетки» вторымэтапом может быть использовано СМЛВ.3.3 Требования к энергетическим параметрам субпороговогомикроимпульсного лазерного воздействияДлительность микроимпульса.
Известно [13], что с уменьшениемдлительности лазерного микроимпульса, селективность воздействия на клеткиРПЭ увеличивается, а область повреждения становится меньше. Минимальновозможная длительность импульса, доступная на лазерной установке «IRIDEX IQ577» (IRIDEX Corporation, Mountain View, США), составляет 50 мкс.Длительность пакета микроимпульсов. Основываясь на мировом опытелечения различных патологий макулярной зоны, в основном, в клиническойпрактике используется длительность пакета микоимпульсов от 10 до 200 мс.
Сцелью исключения процесса накопления температуры в структуре ХРКнеобходимо использовать минимальную длительность пакета импульсов. В нашейработе изначально была выбрана длительность пакета 30 мс, как минимальновозможная и используемая в клинической практике на предложенной лазернойустановке.64Мощность лазерного воздействия. Для выполнения лазерного воздействияв макулярной зоне была использована минимально возможная мощность налазерной установке «IRIDEX IQ 577» (IRIDEX Corporation, Mountain View, США)- 50 мВт.Диаметр лазерного аппликата. При работе в центральной зоне диаметрлазерного аппликата, как и в выполнении первого этапа лечения-лазернойкоагуляции по типу «решетки», был выбран 100 мкм.Скважность (рабочий цикл). Рядом мировых исследований определено[109, 115, 136], что селективность лазерного воздействия сохраняется при условиииспользования небольшого диаметра лазерного пятна и скважности, непревышающей 5%. В данной исследовательской работе был использован рабочийцикл равный 4,7%.Расстояние между лазерными аппликатами.
Лазерные аппликатынаносились по всей поверхности ЭРМ с расстоянием 150 мкм.3.2.1 Анализ термомеханического действия микроимпульсного лазерногоизлучения на структуры сетчаткиВоздействие коротких импульсов сопровождается генерацией механических(акустических) колебаний. Для импульсов длительностью 50 мкс, мощностилазерного излучения 50 мВт, с использованием длины волны желтого спектра,амплитуда колебаний имеет порядок десятых долей бар (1 бар ≈ 1 атм). При этом,порог механического (кавитационного) разрушения биоткани имеет порядок 30-40бар [136, 182].При мощности лазера 50 мВт и длительности лазерного импульса 50 мкснагрев на оси лазерного пучка в самой горячей точке РПЭ не превышает 0,15оС.При частоте следования 1000 Гц следующий короткий импульс прибывает через10-3 с (1 мс).
В промежутке между импульсами клетки РПЭ не остывают полностьюи от импульса к импульсу происходит накопление нагрева. За период 0,03 с65формируется постоянная составляющая нагрева - 2оС. Нагрев и остывание дляструктур сетчатки идут по законам, аналогичным непрерывной лазернойкоагуляции (Рисунок 2 - 4), однако, в данном случае, нагрев в 20 раз ниже.Таким образом, представленные энергетические параметры лазерногоизлучения позволяют получить достаточно «легкое» термическое и механическоевоздействие на ткани ХРК.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
