Фролов М.А.

Кафедра глазных болезней медицинского факультета Российского университета дружбы народов, Москва

Гончар П.А.

Российский университет дружбы народов

Казакова К.А.

Российский университет дружбы народов

Михайлов В.А.

Санкт-Петербургский научно-исследовательский психоневрологический институт им. В.М. Бехтерева, Санкт-Петербург

Федоров А.А.

Московский областной НИИ акушерства и гинекологии

Фролов А.М.

Кафедра глазных болезней медицинского факультета Российского университета дружбы народов, Москва

Калачев Ю.Л.

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН

Щербаков И.А.

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН

Морфологические особенности воздействия излучения экспериментального лазерного коагулятора ближнего инфракрасного диапазона на роговицу in vitro

Журнал: Вестник офтальмологии. 2012;128(6): 41-44

Просмотров : 6

Загрузок :

Как цитировать

Фролов М. А., Гончар П. А., Казакова К. А., Михайлов В. А., Федоров А. А., Фролов А. М., Калачев Ю. Л., Щербаков И. А. Морфологические особенности воздействия излучения экспериментального лазерного коагулятора ближнего инфракрасного диапазона на роговицу in vitro. Вестник офтальмологии. 2012;128(6):41-44.

Авторы:

Фролов М.А.

Кафедра глазных болезней медицинского факультета Российского университета дружбы народов, Москва

Все авторы (8)

В настоящее время лазеры широко применяются в офтальмологии для диагностики, терапевтического и хирургического лечения различных патологий. Изучению влияния лазерного излучения ближнего инфракрасного (ИК) диапазона (1,06—2,99 мкм) на ткани переднего отдела глаза посвящено большое количество работ отечественных офтальмологов [1—4, 6].

ИК-излучение в области 1,40—1,56 мкм поглощается водой в слое от 0,3 до 0,7 мм и не повреждает более глубокие слои, поэтому именно такой вид излучения может быть эффективен для лечения заболеваний роговицы, склеры, трабекулопластики [5]. В связи с этим на кафедре глазных болезней РУДН совместно с Институтом общей физики им. А.М. Прохорова РАН проводятся исследования воздействия излучения новых лазерных установок на ткани глаза.

Цель исследования — определить характер воздействия лазерного излучения на длине волны 1,44 мкм при различных энергетических параметрах на ткань роговицы изолированного (in vitro) бычьего глаза.

Материал и методы

В выполненных исследованиях использовалась разработанная в Институте общей физики им. А.М. Прохорова РАН экспериментальная модель лазерного коагулятора с длиной волны 1,44 мкм на основе полупроводникового лазера с волоконным выводом излучения (рис. 1).

Рисунок 1. Лазерный коагулятор с длиной волны 1,44 мкм.

Конец волоконного вывода излучения лазера располагался перпендикулярно к поверхности роговицы на расстоянии 1 мм. Диаметр сердцевины кварцевого волокна составлял 600 мкм. На конце волоконного наконечника использовали специальный силиконовый ограничитель, обеспечивавший во всех экспериментах одинаковое расстояние от конца волокна до поверхности роговицы (рис. 2).

Рисунок 2. Силиконовый ограничитель на волоконном наконечнике.
Облучение роговицы осуществляли импульсами при изменении значений мощности и длительности излучения — мощность лазерного излучения от 150 до 270 мВт с длительностью импульсов 2,9, 1,3, 0,37 с. Соответственно доза облучения в экспериментах варьировалась дискретно от 56 до 780 мДж.

Анатомические эксперименты проводили на 6 бычьих глазах, энуклеированных через 5—6 ч после смерти животного (рис. 3).

Рисунок 3. Энуклеированный глаз животного.
Исследование на трупной роговице проводилось с целью оценить степень непосредственно механических и термических повреждений от лазерного излучения в остром периоде без рефлекторного ответа со стороны нервной и сосудистой (краевая петлистая сеть) систем. Сразу после облучения в зоне лазерного воздействия вырезали кусочки роговицы размером 0,5×0,5 см, фиксировали в 2% растворе глутаральдегида и 1% растворе осмиевой кислоты. После обезвоживания в спиртах образцы заливали в смолу (эпон-аралдит). Полутонкие срезы (толщиной 1—1,5 мкм) окрашивали метиленовым синим и фуксином и исследовали на Фотомикроскопе III («Opton», Германия). Фоторегистрацию и морфометрический анализ изображений проводили с помощью программного обеспечения фирмы «Мекос». Оценивали глубину поглощения, характер и степень повреждения роговицы в очаге воздействия и пограничных участках.

Результаты и обсуждение

При максимальной дозе облучения 780 мДж (270 мВт, 2,9 с) в зоне лазерного воздействия в результате выраженной внутриклеточной вапоризации происходило увеличение объема клеток переднего эпителия роговицы и его отслойка. При этом толщина эпителия в центре очага достигала 290 мкм. По периферии очага, где парообразование отмечалось лишь в базальном слое клеток, толщина эпителия резко уменьшалась (до 150 мкм) и через узкую переходную зону (реактивных изменений) протяженностью до 180 мкм постепенно приобретала свое нормальное значение — в среднем 126 мкм (рис. 4).

Рисунок 4. Выраженная вапоризация и отслойка переднего эпителия (1). Зона коагуляционного некроза стромы в виде обратного конуса (2). Зона реактивных изменений в эпителии — до 180 мкм и строме — 80—90 мкм (показана стрелками). Ув. 125. Здесь и на рис. 5—8: полутонкий срез, полихромное окрашивание.

Очаг повреждения стромы носил характер коагуляционного некроза и имел вид обратного конуса размером 514,7 мкм в основании и глубиной 151,4 мкм. Внутри очага стромальные пластины были спаяны между собой, гомогенизированы, базофильно окрашены с пикнотически измененными ядрами кератоцитов. Признаки карбонизации отсутствовали. Переходная зона реактивных изменений стромы шириной 80—90 мкм отличалась нарушенной архитектоникой коллагеновых пластин и метахроматической восприимчивостью к окрашиванию (рис. 5).

Рисунок 5. Область коагуляционного некроза стромы в очаге воздействия лазерного излучения (1) и переходная зона реактивных изменений (показана стрелками).

При уменьшении экспозиции воздействия лазерного излучения до 0,37 с и мощности излучения 270 мВт клетки переднего эпителия в меньшей степени подвергались вапоризации и толщина их увеличивалась до 155 мкм. Переходная зона толщиной 75—80 мкм представляла собой область более компактного расположения жизнеспособных эпителиоцитов со слабо различимыми межклеточными границами. В то же время зона очага лазерного воздействия в подлежащей строме имела вытянутую куполообразную форму с меньшим основанием — 358,7 мкм, но большей глубиной проникновения — до 192 мкм (рис. 6, а).

Рисунок 6. Общий вид роговицы в области воздействия лазерного излучения при мощности 270 мВт и экспозиции 0,37 с с разным увеличением. Стрелками указана переходная зона. а: 1 — передний эпителий; 2 — поверхностная строма. Ув. 200.
В ней можно было различить поверхностную (на глубину до 150 мкм) зону коагуляционного некроза и глубжележащую зону обратимых некробиотических изменений. Последнюю отличали меньшая степень изменений ядер кератоцитов и метахроматическое окрашивание экстрацеллюлярного матрикса. Переходная зона до нормальной неизмененной стромы была уменьшена почти в 2 раза — 40—50 мкм. В целом в зоне очага площадь измененного эпителия несколько превышала площадь некротически измененной поверхностной стромы (рис. 6, б).
Рисунок 6. Общий вид роговицы в области воздействия лазерного излучения при мощности 270 мВт и экспозиции 0,37 с с разным увеличением. Стрелками указана переходная зона. б: 1 — зона вапоризации в эпителии; 2 — зона коагуляционного некроза в поверхностной строме; 3 — зона некробиотических изменений. Ув. 500.

При минимальных значениях дозы лазерного излучения 56 мДж (150 мВт, 0,37 с) основные изменения происходили в переднем эпителии роговицы в виде незначительного увеличения его толщины за счет умеренной вапоризации цитоплазмы клеток глубоких слоев, в частности базального (рис. 7).

Рисунок 7. Состояние роговицы при минимальной использованной в данном эксперименте дозе лазерного излучения. Неравномерная толщина эпителия, отсутствие термического повреждения стромы. Ув. 120.

В результате эпителиальный покров в зоне лазерного воздействия становился неравномерным по толщине, достигая 140 мкм в центре (для сравнения толщина эпителия вне зоны облучения 108,4 мкм). В подлежащей строме видимых изменений не обнаружено, за исключением локального нарушения параллельности хода поверхностных стромальных пластин без признаков метахромазии (рис. 8).

Рисунок 8. Вапоризация цитоплазмы в глубоких слоях эпителия (1). Нарушение параллельности хода поверхностных стромальных пластин (показано стрелками). Ув. 400.

Следует отметить, что ни в одном из препаратов мы не обнаружили изменений средних и глубоких стромальных слоев, а также заднего эпителия роговицы.

Таким образом, при уменьшении дозы воздействующего лазерного излучения (мощность излучения 150 мВт, время экспозиции 2,95 с) глубина проникновения лазерного излучения в роговицу уменьшалась. При этом коагуляционный эффект лазерного воздействия сменялся тепловым.

Заключение

Полученные результаты подтверждают возможность использования диодного лазерного коагулятора с излучением на длине волны 1,44 мкм для избирательного воздействия на различные слои роговицы без повреждения соседних тканей. Имеющийся диапазон энергетических параметров прибора является вполне достаточным для достижения дозированного лазерного воздействия как с тепловым, так и коагуляционным эффектом, и в дальнейшем возможно применение данного лазера в клинике как с коагуляционной, так и с терапевтической целью.

Планируется продолжить начатые исследования на роговице лабораторных животных in vivo.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail