Проведено дослідження корекції рефракції ока під дією неруйнівного ІК лазерного випромінювання при контролі внутрішньоочного тиску. Розглянуто фізичні процеси і механізми лазеро- індукованого зміни рефракції. Результати досліджень динаміки зміни кривизни поверхні рогівки показують перспективність нового методу корекції аномалій зору і необхідність контролю внутрішньоочного тиску в процесі лазерного впливу.

Анотація наукової статті з нанотехнологій, автор наукової роботи - Баум О. І., Болинунов А. В., Омельченко А. І., Польова Р. П., Сипливий В. І.


CORNEA EYE REFRACTION CORRECTION UNDER NONDESTRUCTIVE LASER ACTION ON THE CORNEA AND SCLERA TAKING INTO ACCOUNT THE INTRAOCULAR PRESSURE

The possibility of the cornea eye refraction correction under nondestructive laser action on the cornea and sclera with the consideration of intraocular pressure is studied. The physical processes and mechanisms of laser induced modification of the refraction are considered. The result of the study of dynamic of cornea surface curvature during laser treatment allows determining the laser settings for desirable changes in refraction and necessity of monitoring of the intraocular pressure during laser irradiation.


Область наук:

  • нанотехнології

  • Рік видавництва: 2008


    Журнал: Альманах клінічної медицини


    Наукова стаття на тему 'Корекція рефракції ока під дією неруйнівного лазерного випромінювання на склеру і рогівку з урахуванням внутрішньоочного тиску'

    Текст наукової роботи на тему «Корекція рефракції ока під дією неруйнівного лазерного випромінювання на склеру і рогівку з урахуванням внутрішньоочного тиску»

    ?КОРЕКЦІЯ РЕФРАКЦІЇ ОЧІ ПІД ДІЄЮ НЕРУЙНІВНОГО ЛАЗЕРНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ НА склери та рогівки З УРАХУВАННЯМ ВНУТРІШНЬООЧНОГО ТИСКУ.

    Баум О.І.1, Большунов А.В.2, Омельченко А.І.1, Польова Р.П.2, Сипливий В.І.2, Соболь Е.Н.1 1) Інститут проблем лазерних і Інформаційних технологій РАН , 142190, г.Троицк, вул. Піонерська 2 + 2) Науково-Дослідний Інститут очних хвороб РАМН, 119121, м.Москва, вул. Россолимо 11 Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Проведено дослідження корекції рефракції ока під дією неруйнівного ІК лазерного випромінювання при контролі внутрішньоочного тиску. Розглянуто фізичні процеси і механізми лазеро- індукованого зміни рефракції. Результати досліджень динаміки зміни кривизни поверхні рогівки показують перспективність нового методу корекції аномалій зору і необхідність контролю внутрішньоочного тиску в процесі лазерного впливу.

    Робота присвячена дослідженням нового підходу до зміни рефракції ока шляхом неруйнівного лазерного впливу на рогівку ока з урахуванням підвищеного внутрішньоочного тиску.

    Попередні дослідження показали, що локальна дія на склеру за допомогою безперервного лазерного випромінювання з довжиною хвилі X = 1,56 дш дозволяє змінити рефракцію ока на кілька діоптрій [1, 2]. Спільний вплив на рогівку і склеру, що полягає в послідовному лазерне опромінювання склери і рогівки призводить до більш істотної зміни рефракції ока [3].

    Методика послідовного лазерного впливу на склеру і рогівку привела до зміни рефракції, пов'язаного з уплощением рогівки. Дослідження ex-vivo на очах кроликів і поросят показали, що опромінення склери викликає зміна рефракції приблизно на 3 діоптрії, а подальше опромінення рогівки збільшує рефракцію до 7 діоптрій [3]. Надалі в експериментах in vivo було показано [4], що середнє значення зміна рефракції нижче, ніж в експериментах in-vitro і на 10 добу після лазерного впливу окремо на склеру становило 2,5 ± 0,5 діоптрій. При цьому у всіх описаних експериментах для опромінення використовувався волоконний ербієвий лазер на довжині хвилі 1,56 мкм.

    Відкритим питанням для порівняння експериментів in vivo і in vitro є вплив внутрішньоочного тиску, яке зазвичай в експериментах in vitro дорівнює нулю, що може істотно вплинути на зміну форми рогівки ока.

    Інвазивні лазерні втручання на передній відрізок ока, з метою формування Шлемова каналу, здатні лише на деякий час поліпшити проникність трабекули. Тому виникає необхідність розробки ефективних процедур зі стійким поліпшенням гідравлічної провідності тканин трабекулярної області очі. Відомо, що неруйнуюче лазерне вплив на хрящову тканину призводить до утворення мікро пір [5] і збільшення гідравлічної провідності [6].

    Метою цієї роботи була оцінка зміни рефракції ока за рахунок неруйнівного лазерного опромінення рогівки при підтримці постійного внутрішньоочного тиску. А так же вивчався вплив модульованого лазерного випромінювання на гідравліку трабекулярних тканин.

    Експерименти проводили in vitro на 4 виділених очах кроликів, при цьому внутрішньоочний тиск підтримувався на рівні 23,5 міліметрів ртутного стовпа за допомогою крапельниці та колби з фізрозчином, підвішеною на деякій постійній висоті щодо очного яблука. Використовувалося випромінювання ербіевого волоконного лазера з довжиною хвилі X = 1,56 дш. В процесі

    опромінення досліджуваний очей фіксувався зіницею вгору і опромінювався через скло.

    У першій серії експериментів з метою визначення верхньої межі неруйнівного лазерного впливу варіювалася щільність потужності і час лазерного опромінення в діапазонах 4 - 8 Вт / см2, і 5 - 12 сек відповідно. Було встановлено, що поріг денатурації рогівки відповідає опроміненню з щільністю потужності 7,1 Вт / см2 протягом 8,4 сек, а при щільності потужності 6 - 7 Вт / см2 і часу опромінення 5-6 секунд зміна форми рогівки не супроводжується процесом денатурації, яка визначалася візуально і за допомогою оптичного мікроскопа.

    У другій серії експериментів визначалося лазеро- індуковане зміна форми рогівки і рефракції ока. Опромінюється місце рогівки висвітлювалося паралельним пучком напівпровідникового діодного лазера з довжиною хвилі 0,78 дт, що проходить через сітку з кроком 0,75 мм. Зображення відображеної сітки реєструвалося цифровий відео-камерою SONY з дозволом 720х576 на виході оптичної системи, що дозволило дослідити динамку деформації поверхні рогівки. Зміна кроку відображеної сітки, що фіксується за допомогою калібрувальної лінійки, дозволило методами геометричної оптики визначити зміна радіуса рогівки.

    У третій серії експериментів лазерному опроміненню були піддані трабекулярние тканини ока. Опромінення проводилося за допомогою 1,56 мкм волоконного лазера, потужність змінювалася в діапазоні від 0,5 до 1,5 Вт. Вимірювання гідравлічної провідності проводили на зразках трабекулярної тканини, вирізаної у формі диска діаметром 3-6 мм і товщиною від 0.3-5 мм. Фізіологічний розчин прокачувався через шар тканини при постійному перепаді тиску. Значення коефіцієнта гідравлічної проникності розраховувалися з використанням закону Дарсі за формулою: H / t = K P / h, де H- висота стовпа рідини, t-час прокачування, до - коефіцієнт гідравлічної проникності, Р-тиск, h - товщина зразка

    Приклад вимірювань гідравлічної провідності наведено в таблиці 1.

    Таблиця 1

    Неопромінені Опромінені, Потужність Опромінені, Потужність Опромінені,

    Р = 1,4 Вт Р = 1,2 Вт Потужність Р = 1.0 Вт

    Товщина 0.5 0.5 0.5 0.5

    зразка, мм

    Висота стовпа, <0.5 2 4.5 12

    мм

    Час 31 34 28 30

    прокачування,

    хв

    гідравлічна <0,1 10-14 0,38 10-14 Ю-14 3.5 10-14

    проникність М4 / Н з

    В результаті перших двох серій експериментів було отримано, що при щільності потужності 6,8 ± 0,2 Вт / см2 зміна радіуса кривизни рогівки склало 0,55 ± 0,12 мм, що відповідало зміни рефракції ока

    АК = -2,71 ± 0,55 мм-1. Тут АК в кератометріческіх діоптріях (К = 337,5 / Яс, де радіус рогівки Яс вимірюють в міліметрах)

    Отримані результати і їх зіставлення з отриманими раніше експериментальними даними [1-3], дозволяє зробити висновок, що контроль тиску зменшує величину зміни рефракції, що отримується в експериментах in vitro, наближаючи результат до реальних значень, які можуть бути отримані в експерименті in vivo.

    Результати третьої серії експериментів показали, що коефіцієнт гідравлічної проникності до збільшується зі збільшенням потужності лазерного випромінювання в діапазоні від 0.9 до 1.3 Ватт, і зменшується при більшій потужності опромінення. Збільшення потужності випромінювання викликає денатурацію (коагуляцію) тканини, що приводить до закупорювання пір і зменшення проникності.

    Подяки: Робота виконана за підтримки МНТЦ (грант 3360).

    1. Большунов АВ, Соболь ЕН, Федоров АА, Воробйова НН, Гамід АА, Омельченко АН, Бузиканова МА, Гудічков СБ. Зміна рефракції ока кролика при неабляціонном впливі інфрачервоного лазерного випромінювання на склеру: 1. Попереднє повідомлення. Рефракционная хірургія та офтальмологія 2002 2 (l), 55-58.

    2. Bolshunov A.V., Fedorov A.A., Sobol E.N., et al. Proc. X Intern. Laser Physics Workshop LPHYS'01 (Moscow: MAIKNAUKA / Interperiodica Publ., 2001), 138.

    3. Соболь ЕН, Большунов АВ, Воробйова НН, Омельченко АІ, Захаркін ОЛ, Ігнатьєва НЮ, Гроховська ТЕ, Лунін ВВ. Корекція рефракції ока шляхом неабляціонного лазерного впливу на термомеханічні властивості рогівки і склери. Квантова електроніка 2002 32 (10), 909.

    4. E.N.Sobol ', O.I.Baum, A.V.Bol'shunov, V.I.Siplivy, N.Y.Ignat'eva, O.L.Zakharkina, V.V.Lunin, A.I.Omelchenko, V.A.Kamensky, and A.V.Mjakov. Eye Tissue Structure and Refraction Variations upon Nondestructive Laser Action, Laser Physics 2006, 16 (5), 735.

    5. В.Н. Баграташвілі, А.В. Басков, І.А. Борщенко, Н.Ю. Ігнатьєва, Ю.М. Овчинников, А.І. Омельченко, А.П. Свиридов, В.М., Свістушкін, Е.Н. Соболь, А.Б. Шехтер. Монографія «Лазерна інженерія хрящів», видавництво «Наука».

    6. Omelchenko A., Sobol E. Quantum Electronics. Opto-mecanical testing of hydrated biological tissues at the laser reshaping. 2008 (у пресі)

    CORNEA EYE REFRACTION CORRECTION UNDER NONDESTRUCTIVE LASER ACTION ON THE CORNEA AND SCLERA TAKING INTO ACCOUNT THE

    INTRAOCULAR PRESSURE

    Baum O.I.1, Bolshunov A.V.2, Omelchenko A.I.1, Poleva R.P.2, Sipliviy V.I.2, Sobol E.N.1 1) Institute on Laser and Information Technologies, RAS, Troitsk, Moscow region, Russia; 2) Institute of Eye Diseases, RAMN, Moscow, Russia. Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    The possibility of the cornea eye refraction correction under nondestructive laser action on the cornea and sclera with the consideration of intraocular pressure is studied. The physical processes and mechanisms of laser induced modification of the refraction are considered. The result of the study of dynamic of cornea surface curvature during laser treatment allows determining the laser settings for desirable changes in refraction and necessity of monitoring of the intraocular pressure during laser irradiation.


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити