CC BY
39
—----------------------------—
Шифр специальности 14.01.07
MORPHOLOGICAL ANALYSIS OF RADIATION EXPOSURE OF LASER COAGULATOR — ON CORNEA: EXPERIMENTAL STUDY
Kazakova K.A., Frolov M.A., Gonchar P.A., Frolov A.M.
Peoples ’ Friendship University of Russia,
Department of eye diseases
Miklukho-Maklaya str., 8, Moscow, Russia, 117198
This article presents the results of experimental study of the effects of near-infrared laser coagulator on the cornea of laboratory animals at different energy ettings. The results confirmed the possibility of using this laser coagulator for selective effects on different layers of the cornea. This experimental model can be applied for both coagulation and therapeutic purpose (stimulation of the proliferation of keratocytes).
Keywords: cornea, laser, coagulation.
МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВОЗДЕЙСТВИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРНОГО КОАГУЛЯТОРА 1,44 МКМ НА РОГОВИЦУ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Казакова К.А., Фролов М.А., Гончар П.А., Фролов А.М.
Российский университет дружбы народов
Кафедра глазных болезней
ул. Миклухо-Маклая, 8, Москва, Россия
В статье описаны результаты экспериментального исследования по изучению воздействия лазерного коагулятора ближнего инфракрасного диапазона при различных энергетических параметрах на роговицу лабораторных животных. Проведен морфологический и морфометрический анализ. Полученные результаты подтвердили возможность применения лазерного коагулятора с длиной волны 1,44 мкм для избирательного дозированного воздействия на роговицу. Данная экспериментальная модель лазера может использоваться как для коагуляции роговицы, так и с терапевтической целью (стимуляция пролиферации кератоцитов).
Ключевые слова: роговица, лазер, коагуляция.
Введение. Заболевания роговицы в структуре глазной патологии составляют около 35% [2] и являются серьезной социальной проблемой, так как в основном поражают трудоспособное население, приводят к значительному временному или стойкому снижению остроты зрения вплоть до полной утраты зрительных функций и, следовательно, к затруднению социальной адаптации и резкому снижению качества жизни пациентов.
Среди воспалительных заболеваний переднего отрезка глаза особого внимания заслуживает язва роговицы, которая, не смотря на успехи современной офтальмологии, трудно поддается лечению и почти всегда приводит к значительному снижению остроты зрения.
Лечение гнойных язв роговицы остается одной из актуальных проблем современной офтальмологии, что объясняется сохранением высокой
частоты данной патологии и особой тяжестью течения заболевания, приводящего к значительному снижению зрения, а нередко и к гибели глаза [1, 3—5].
На сегодняшний день, несомненно, офтальмология добилась определенных успехов в лечении язвы роговицы, имеется большой выбор лекарственных средств и методов консервативного лечения. Лазерная терапия используется на всех этапах воспалительного процесса, выпускаются новые лазерные аппараты, которые вносят свой вклад в оптимизацию лечения язвенных кератитов.
Учитывая вышеизложенное, было решено изучить воздействие экспериментального лазерного коагулятора с длиной волны 1,44 мкм при различных энергетических параметрах прибора на роговицу, выбрать оптимальные соотношения мощности излучения и длительности импульса
—---------- —
~ 34 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС77-49390 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ)
—----------------------------—
с учетом безопасности применения и апробировать использование лазера в лечении язвы роговицы для коагуляции язвенного дефекта и последующей стимуляции заживления в эксперименте и клинической практике.
Целью данного этапа исследования было определить характер воздействия лазерного излучения длиной волны 1,44 мкм при различных энер-
гетических параметрах на интактную роговицу лабораторного животного (кролика).
Материалы и методы. В исследовании используется экспериментальная модель лазерного коагулятора на основе полупроводникового лазера с волоконным выводом излучения с длинной волны 1,44 мкм, разработанная в Институте общей физики им. А.М. Прохорова АН РФ (рис. 1).
Рис. 1. Экспериментальный лазерный коагулятор
Эксперимент проводили на 6 глазах кроликов породы Schinschilla массой 1,5—2,0 кг. После трехкратной инстилляции раствора Инокаина проводили однократное облучение центральной зоны роговицы в импульсном режиме с заданными значениями мощности и длительности излучения на расстоянии 1 мм от поверхности роговицы. Для стандартизации расстояния применяли специальный силиконовый ограничитель, надеваемый на наконечник волокна использовали два режима энергетических параметров: мощность лазерного излучения 150 мВт с длительностью импульса 1,3 сек и мощность 270 мВт с длительностью импульса
0,95 сек. Соответственно, доза облучения в эксперименте варьировалась 195 или 256,5 мДж. Выбор энергетических параметров лазерного излучения производился на основании результатов предыдущего исследования in vitro на роговице изолированного бычьего глаза. Соответственно с используемыми энергетическими параметрами сформировали 2 группы наблюдения. Животных первой группы выводили из опыта на 1, 7 и 16 день после лазерной коагуляции роговицы, второй группы —
на 1, 5, 9 сутки. Проводили морфологическое исследование роговицы, фоторегистрацию и морфометрический анализ изображений. Оценивали глубину поглощения, характер и степень повреждения роговицы в очаге воздействия и пограничных участках.
Результаты: в первой группе наблюдения (мощность лазерного излучения 250 мВт и длительность импульса 2,9 сек) через сутки после лазерной коагуляции в строме роговицы наблюдали очаг коагуляционного некроза в виде обратного конуса, доходящий до глубоких стромальных слоев, основанием 740,6 мкм и глубиной 412,6 мкм. В очаге воздействия происходила денатурация стромальных волокон. Ядра кератоцитов были сохранены, находились в состоянии пикноза, что говорит об отсутствии карбонизации. Имелась также переходная зона реактивных изменений стромы с нарушенной архитектоникой коллагеновых пластин обратимого характера. Эпителий в очаге воздействия неравномерной толщины, клетки в состоянии пикноза, вакуолизация цитоплазмы (рис. 2).
~ 35 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС77-49390 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ)
----------------------------------
Рис. 2. 1-е сутки после лазерной коагуляции. Неравномерное утолщение эпителия в очаге лазерного воздействия. В строме очаг коагуляционного некроза в виде обратного конуса. Здесь далее полутонкий срез, полихромное окрашивание. Ув.125
Десцеметова мембрана интактна на всем протяжении. В проекции излучения на протяжении меньшем, чем вершина конуса наблюдали признаки дезорганизации эндотелия: клетки увеличены
в размере за счет отека, изменены промежутки между клетками, часть ядер в состоянии пикноза, по площади диаметром 417,7 мкм (рис. 3).
Рис. 3. 1-е сутки после лазерной коагуляции. Интактная десцеметова мембрана. Отечность эндотелиальных клеток, часть ядер в состоянии пикноза. Ув. 250
На 7 сутки после лазерной коагуляции наблюдали следующую морфологическую картину: строма роговицы сжата в виде песочных часов, увеличение активности кератоцитов — пролиферация и синтез. Уменьшение толщины стромы компенсаторно восполняется за счет гиперплази-
рованного переднего эпителия и сформировавшейся ретрокорнеальной мембраны веретеновидной формы из фиброцеллюлрных компонентов без сосудов. Размеры мембраны — основание 502,5 мкм и выстояние 71,4 мкм (рис. 4).
Рис.4. 7-е сутки после лазерной коагуляции. Строма роговицы в форме песочных часов. Гиперплазия переднего эпителия. Ретрокорнеальная мембрана. Ув. 125
—------------ —■
~ 36 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС77-49390 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ)
—--------- —
На 16-е сутки после лазерной коагуляции сохраняется конфигурация роговицы в виде сглаженных песочных часов. Строма имеет дефект в передней трети, заполненный гиперплазиро-ванным эпителием, и менее выраженный дефект в задней трети, частично восполненный неболь-
шой ретрокорнеальной мембраной, с основанием 478,2 мкм и выстоянием 63,8 мкм, которая большей частью покрыта слегка измененным эндотелием. Наблюдается пролиферация кератоцитов, признаков некроза нет (рис. 5).
Рис. 5. 16-е сутки после лазерной коагуляции. Дефект передней трети стромы, заполненный гиперплазированным эпителием. Пролиферация кератоцитов. Небольшая ретрокорнеальная мембрана, слегка измененный эндотелий. Ув. 125
Таким образом, при воздействии эксперимен -тальным лазерным коагулятором при мощности 250 мВт и длительность импульса 2,9 сек произошла денатурация стромальной ткани, ее контракция и постепенное замещение новыми компонентами (пролиферация кератоцитов, гиперплазия эпителия, ретрокорнеальная мембрана) для воссоздания прежней архитектоники стромы.
Во второй группе наблюдения (мощность лазерного излучения 150 мВт, 1,3 сек и длительность импульса 1,3 сек) через сутки после лазерной коа-
гуляции в верхней трети стромы наблюдали очаг воздействия в виде неправильной пирамиды с пологим куполом, с основанием 149,3 мкм и глубиной 52,9 мкм. В очаге воздействия кератоциты отечны, сохраняют жизнеспособность. Эпителий в зоне воздействия в состоянии, близком к коагуляционному некрозу (рис. 6).
Отдельные эндотелиальные клетки увеличены за счет отека, грубых изменений эндотелия нет (рис. 7).
Рис. 6. 1-е сутки после лазерной коагуляции. Коагуляционный некроз эпителия. Кератоциты отечны, жизнеспособны. Ув. 125
Рис. 7. 1-е сутки после лазерной коагуляции. Отечность отдельных эндотелиальных клеток. Ув. 250
—---------- -----------
~ 37 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС77-49390 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ)
----------------------------—
К 9 суткам после лазерной коагуляции наблюдали утолщение передних слоев эпителия в виде фасетки. В строме в проекции очага воздействия пролиферация кератоцитов в зоне, где было максимальное повреждение лазерным излучением. Средние и глубокие слои стромы практически не изменены. В десцеметовой мембране небольшой дефект, который послужил входными ворота-
ми для миграции кератоцитов, сформировавших нежную ретрокорнеальную мембрану с основанием 143 мкм и выстоянием 26,7 мкм. Мембрана полностью покрыта неизменными эндотелиальными клетками, а отсутствие гидратации задних слоев стромы свидетельствует о сохранении барьерных свойств эндотелия (рис. 8).
Рис. S. 9-е сутки после лазерной коагуляции. Утолщение передних слоев эпителия. Пролиферация кератоцитов в зоне воздействия. Дефект десцеметовой мембраны. Ретрокорнеальная мембрана, покрытая неизмененными эндотелиальными клетками. Ув. 250
Выводы. Таким образом, имеющийся диапазон энергетических параметров прибора является достаточным для дозированного воздействия на роговицу и безопасного для других структур глаза. Морфологическая картина роговицы через различные сроки после лазерной коагуляции подтверждает возможность применения данного лазера как с коагуляционной, так и с терапевтической (стимуляция пролиферации кератоцитов) целью. При этом лазерное воздействие не оказывает влияния на общее состояние животных.
ЛИТЕРАТУРА
1. Астахов С. Ю. Офтальмологические фторхи-нолоны в лечении и профилактике глазных инфекций / С. Ю. Астахов, A.B. Вохмяков // Клиническая офтальмология. 2008. Т. 9. № 1. С. 28—30.
2. Душин Н.В. Клиническое изучение возможностей межслойной пересадки роговой оболочки: Авто-реф. дисс. ... канд. мед. наук. М., 1990. 25 с.
3. Захарова И.А. Изучение интерферонового статуса при проникающих ранениях глазного яблока / И. А. Захарова, В.Ю. Махмутов, Д. О. Найдюк // Клин. офтальмология. 2004. № 3. С. 102—104.
4. Маянский А.Н. Клинические аспекты фагоцитоза / А.Н. Маянский, О.И. Пикуза. Казань: Магариф, 1993. 192 с.
5. Першин К. Б. Комплексная оценка лазерного in situ кератомилеза (ЛАСИК). Осложнения и критерии эффективности / К.Б. Першин, Н.Ф. Пашинова, Л.В. Баталина // Рефракционная хирургия и офтальмология. 2002. № 1. С. 21—28.
6. Журнал научных статей. Здоровье и образование в XXI веке. 2010. Т. 12. № 1.
7. Электронный научно-образовательный вестник «Здоровье и образование в XXI веке». 2012. Т. 14. № 4.
REFERENCES
1. Astakhov S.Yu., A.B. Vokhmyakov. Klinicheskaya oftal'mologiya, 2008, vol. 9, no. 1, pp. 28—30.
2. Dushin N.V. Klinicheskoe izuchenie vozmozhno-stey mezhsloynoy peresadki rogovoy obolochki: Doctor’s thesis, Moscow, 1990, 25 p.
3. Zakharova I.A., Makhmutov V.Yu., Naydyuk D.O. Klin. oftal'mologiya, 2004, no. 3, pp. 102—104.
4. Mayanskiy A.N., Pikuza O.I. Klinicheskie aspekty fagotsitoza, Kazan', Magarif, 1993, 192 p.
5. Pershin K.B., Pashinova N.F., Batalina L.V. Re-fraktsionnaya khirurgiya i oftal'mologiya, 2002, no. 1, pp. 21—28.
6. Zdorov'e i obrazovanie v XXIveke, 2010, vol. 12,
no. 1.
7. Zdorov'e i obrazovanie v XXIveke, 2012, vol. 14, no. 4, available at: http://e-pubmed.org/isu14-4.html
—---------- —
~ 38 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС77-49390 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ)
