Приминения лазеров в офтальмологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ФГБОУ ВПО "КубГУ")

Физико-технический факультет

Кафедра физики и информационных систем

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПРИМИНЕНИЯ ЛАЗЕРОВ В ОФТАЛЬМОЛОГИИ

Работу выполнил

Журавлев Сергей Викторович

Курс 3

Специальность

Инженерное дело в медико-

биологической практике

Научный руководитель

Канд. пед. наук, доцент

Л.Ф. Добро

Краснодар 2012

СОДЕРЖАНИЕ

РЕФЕРАТ

ВВЕДЕНИЕ

1. УСТРОЙСТВО ГЛАЗА И ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЗРЕНИЯ

1.1 Оптическая система глаза

1.2 Аккомодация. Угол зрения. Разрешающая способность

1.3 Недостатки оптической системы глаза: близорукость, дальнозоркость, астигматизм и их исправление при помощи линз

1.4 Чувствительность глаза к свету и цвету. Адаптация

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗУЧЕНИЯ ЛАЗЕРА

2.1 Лазер и его свойства

2.2 Характеристики лазерного излучения

3. ПРИМИНЕНИЕ ЛАЗЕРОВ В ОЫТАЛЬМОЛОГИИ

3.1 Лазеры, используемые в офтальмологии

3.2 Типы лазерных установок используемых в офтальмологии

3.3 Направления использования лазеров в офтальмологии

3.4 Лазерная диагностика в офтальмологии

4. СПОСОБЫ И МЕТОДЫ ЛЕЧЕНИЯ ЗАБОЛЕВАНИЙ С ПОМОЩЬЮ ЛАЗЕРНЫХ УСТАНОВОК

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ГЛОССАРИЙ

Реферат

ЛАЗЕРЫ, ЛАЗЕРЫ В ОФТАЛЬМОЛОГИИ, ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКОЕ ЛАЗЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ.

Объектом исследования данной курсовой работы являются различные виды лазера, используемые в офтальмологии для лечения разнообразных заболеваний глаз.

Целью работы является изучение и исследование лазеров, офтальмологического лазерного оборудования и заболеваний, для лечения которых оно применяется.

В результате выполненной курсовой работы установлены какие лазеры используются в офтальмологии, было описано передовое офтальмологическое оборудование, используемое в г. Краснодар. Было описано лучшее офтальмологическое лазерное оборудование России и мира.

Также установлено перспективное направление развития лазерного оборудования в сферу фемтосекундных лазеров.

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время лазерное излучение с большим или меньшим успехом применяется в различных областях науки. Уникальные свойства излучения лазеров, такие, как монохроматичность, когерентность, малая расходимость и возможность при фокусировке получать очень высокую плотность мощности на облучаемой поверхности обеспечили широкое применение лазеров. Использование квантовой электроники оказалось, в частности, очень полезным для клинической медицины. В медицинских целях используются, в основном, твердотельные и газовые лазеры. Импульсные твердотельные лазеры применяют преимущественно в офтальмологии.

В современной офтальмологической практике они получают всё большее и большее распространение. Такие методики позволяют наиболее качественно помочь людям вернуть то без чего немыслима сама жизнь - зрение.

Развитие современной офтальмохирургии неразрывно связано с внедрением новых лазерных методов, позволяющих на более высоком уровне реализовать многие хирургические эффекты и имеющих преимущества перед традиционными инструментальными методами, а также криопексией и диатермией. Совершенствование лазерных технологий позволяет не только выпускать серийно аппараты достаточной мощности с заданными, необходимыми для офтальмохирургии параметрами, но делает эти установки относительно дешевыми, малогабаритными, портативными, не требующими специального охлаждения и электропитания.

оборудование офтальмологический лазерный

1. УСТРОЙСТВО ГЛАЗА И ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЗРЕНИЯ

1.1 Оптическая система глаза

Глаз человека является оптическим прибором. Для медиков глаз не только орган, способный к функциональным нарушениям и заболеваниям, но и источник информации о некоторых неглазных заболеваниях.

Рисунок 1 - Устройство глаза

Глазное яблоко имеет приблизительно шаровидную форму с длиной в осевом направлении в среднем 24-25 мм и содержит светопреломляющий и световоспринимающий аппарат глаза.

Глазное яблоко покрыто снаружи плотной белочной оболочкой, или склерой. В передней части склера переходит в твердую прозрачную, несколько более выпуклую роговую оболочку, или роговицу.

Передняя часть склеры (исключая роговицу) покрыта слизистой оболочкой - конъюнктивой, которая переходит на внутреннюю поверхность век.

Отдельная от склеры роговица имеет форму сферической чашечки диаметром около 12 мм и толщиной 1 мм. Радиус кривизны ее в среднем 7-8 мм. Показатель преломления вещества роговицы 1,38.

Под склерой расположена сосудистая оболочка, в передней части глазного яблока она отделяется от склеры, пигментирована и образует радужную оболочку (у различных людей разной окраски). В центре радужной оболочки имеется отверстие - зрачок. Радужная оболочка - это апертурная диафрагма глаза, в ней имеются мышечные волокна, управляемые центральной нервной системой, которые, сокращаясь, изменяют просвет зрачка (от 2 - 3 мм при ярком до 6 - 8 мм при слабом освещении). Таким образом, регулируется количество света, переходящего внутрь глаза.

Пространство между радужной и роговой оболочками называется передней камерой глаза и заполнено прозрачной жидкостью.

Непосредственно позади зрачка к склере на круговой связке подвешен хрусталик - прозрачное эластичное тело, по форме близкое к двояковыпуклой линзе. Диаметр хрусталика порядка 8-10 мм. Радиус кривизны передней поверхности (в среднем) 10 мм, задней - 6 мм. Показатель преломления около 1,44.

Позади хрусталика полость глазного яблока заполнена прозрачной студенистой массой, которая называется стекловидным телом.

К сосудистой оболочке в задней части, называемой дном глаза, прилегает сетчатая оболочка, или ретина, содержащая световоспринимающий аппарат глаза.

Вся полость глазного яблока между указанными образованиями заполнена прозрачной жидкостью под избыточным над атмосферным давлением порядка 18-26 мм рт.ст. Это давление называется внутриглазным давлением и способствует сохранению глазом шаровидной формы.

Преломляющие среды глаза: роговица, влага передней камеры, хрусталик и стекловидное тело - представляют Ц.О.С., для которой может быть указано шесть кардинальных точек. Главная ось системы ОО проходит через геометрические центры роговицы зрачка и хрусталика. В глазу различается еще зрительная ось О'О', проходящая через центры хрусталика и жесткого пятна и определяющая направление, по которому глаз имеет наивысшую чувствительность.

Рисунок 2 - Оси чувствительности глаза

Преломляющие среды глаза спереди, со стороны роговицы, граничат с воздухом, с противоположной стороны они соприкасаются непосредственно с сетчатой оболочкой, которая служит световоспринимающим экраном.

Основное преломление света происходит на внешней поверхности роговицы на границе с воздухом.

Соответственно роговица имеет наибольшую из всех преломляющих сред глаза оптическую силу порядка 43 дитр. Оптическая сила хрусталика 18-20 дитр, влаги передней камеры и стекловидного тела (вместе) - 3-5 дитр. Общая оптическая сила глазного яблока (в покое аккомодации) - 63-65 дитр.

Для построения изображения предметов на сетчатой оболочке глаза и анализа, связанных с этим явлений пользуются редуцированным, или приведенным, глазом, который рассматривается как однородная сферическая линза. Она окружена воздухом со стороны пространства предметов и жидкостью с n=1,336 со стороны пространства изображений.

Различно удаленные предметы должны давать на сетчатке одинаково резкие изображения. Из формулы 1

(1)

следует, что это можно осуществить, либо изменяя расстояние а2 между главной плоскостью и сетчаткой аналогично тому, как это делают в фотоаппаратах, либо изменяя кривизну хрусталика и, следовательно, фокусные расстояния f1 и f2. В глазу человека регулируется второй случай под действием особой (ресничной) мышцы.

1.2 Аккомодация. Угол зрения. Разрешающая способность

Способность глаза приспосабливать фокусное расстояние хрусталика к расстоянию до наблюдаемого предмета называется аккомодацией.

Когда предмет расположен в бесконечности, то его изображение в нормальном глазу находится на сетчатке. Хрусталик при этом аккомодирован на бесконечность и его оптическая сила наименьшая. Если предмет приближается к глазу, то у хрусталика увеличивается кривизна; чем ближе предмет, тем больше оптическая сила глаза, ее изменения происходят приблизительно в пределах 6070 дитр.

У взрослого здорового человека при приближении предмета к глазу до расстояния 25 см аккомодация совершается без напряжения и благодаря привычке рассматривать предметы, находящиеся в руках, глаз чаще всего аккомодирует именно на это расстояние, называемое расстоянием наилучшего зрения.

Для рассматривания еще более близких предметов приходится уже напрягать аккомодационный аппарат. Наиболее близкое расположение предмета от глаза, при котором еще возможно четкое изображение на сетчатке называют ближней точкой глаза (ближняя точка ясного видения). Расстояние до ближней точки глаза с возрастом увеличивается, следовательно, аккомодация - уменьшается.

Размер изображения на сетчатке зависит не только от размера предмета, но и от его удаления от глаза, то есть от угла, под которым виден предмет. Это угол зрения, он образован лучами, идущими в глаз от крайних точек предмета (рисунок-3).

Рисунок 3 - Угол зрения, образованнный лучами, идущими в глаз от крайних точек предмета

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

(2)

Для характеристики разрешающей способности глаза используют наименьший угол зрения (формула 2), при котором человеческий глаз еще различает две точки предмета. Этот угол 1 что соответствует расстоянию между точками в 70 мкм, если они находятся на расстоянии наилучшего зрения. Размер изображения на сетчатке в этом случае равен 5 мкм, что равно среднему расстоянию между двумя колбочками на сетчатке. Поэтому, если изображение двух точек на сетчатке займет линию короче 5 мкм, то эти точки не разрешатся, то есть глаз их не различает.

В медицине разрешающую способность глаза оценивают остротой зрения. За норму остроты зрения принимается единица, в этом случае наименьший угол зрения равен одной минуте. При отклонениях острота зрения во столько раз меньше нормы, во сколько раз наименьший угол зрения больше минуты. Если для больного наименьший угол зрения равен 4, то острота зрения равна 1:4 = 0,25.

1.3 Недостатки оптической системы глаза: близорукость, дальнозоркость, астигматизм и их исправление при помощи линз

Аберрации, свойственные линзам, у глаза почти не ощущаются. Сферическая аберрация устраняется тем, что зрачок пропускает в глаз только сравнительно узкий центральный пучок лучей. Хроматическая аберрация не ощущается вследствие того, что глаз наиболее чувствителен к относительно узкой желто-зеленой части спектра.

Астигматизм наклонных пучков не имеет места из-за того, что глаз автоматически устанавливается в направлении наблюдаемого предмета, и входящие в него лучи являются центральными.

Однако оптической системе глаза свойственны некоторые специфические недостатки.

В нормальном глазу при отсутствии аккомодации задний фокус совпадает с сетчаткой, такой глаз называют эмметропическим и аметропическим, если это условие не выполняется.

Наиболее распространенными видами аметропии являются близорукость (миопия) и дальнозоркость (гиперметропия). Близорукость - недостаток глаза, состоящий в том, что задний фокус при отсутствии аккомодации лежит впереди сетчатки; в случае дальнозоркости задний фокус при отсутствии аккомодации лежит позади сетчатки. Для коррекции близорукого глаза применяют рассеивающую линзу, дальнозоркого - собирательную.

Астигматизм исправляют специальными цилиндрическими линзами.

1.4 Чувствительность глаза к свету и цвету. Адаптация

Ощущение света возникает при действии на светочувствительные элементы сетчатой оболочки глаза электромагнитные излучения от 760 до 380 нм. Сетчатая оболочка имеет толщину 0,5 мм и состоит из нескольких слоев, содержащих волокна зрительного нерва, опорные образования и в глубине - светочувствительные клетки (фоторецепторы). Рецепторы светочувствительных клеток обращены в глубь сетчатки и граничат со слоем светопоглощающих эпителиальных клеток, содержащих черный пигмент и образующих наружную оболочку сетчатки.

Свет, действуя на рецепторные клетки, вызывает в них фотохимические реакции, в результате которых в клетках возникают импульсы возбуждения, передающиеся по нервным путям в головной мозг, где и формируется зрительное ощущение (ощущение света). Ощущение, вызываемое действием света на сетчатую оболочку глаза, имеет две основные оцениваемые субъективно характеристики: качественную - цвет и количественную - яркость. Ощущение цвета в основном обусловлено для монохроматического света длиной волны, а для сложного - спектральным составом.

Ощущение яркости светового изображения на сетчатке обусловлено мощностью излучения.

Фоторецепторы сетчатки в соответствии с их формой разделяются на колбочки и палочки. Общее число колбочек порядка (6 7) 106, палочек (110 130) 106.

Палочки более светочувствительны, но не различают цвета. Колбочки различают цвета, кроме этого, при достаточной яркости предмета они чувствительны к восприятию деталей изображения, поэтому разрешающая способность глаза обусловлена размещением колбочек на сетчатке.

Палочки относят к аппарату сумеречного и ахроматического зрения, а колбочки - дневного и цветового.

Первичным актом светового возбуждения являются фотохимические процессы, которые вызывает свет в светочувствительных веществах, содержащихся в колбочках и палочках.

Светочувствительностью глаза называют величину, обратную пороговой яркости, то есть минимальной яркости, вызывающей зрительное ощущение в данных условиях наблюдения.

Светочувствительность глаза изменяется в широких пределах благодаря зрительной адаптации - способности глаза приспосабливаться к различным яркостям. Адаптация осуществляется следующими способами:

1) изменением диаметра зрачка в пределах от 2 до 8 мм, что изменяет световой поток в 16 раз;

2) уменьшением концентрации неразложившегося светочувствительного пигмента;

3) экранированием колбочек и палочек темным пигментом, помещаемым в сосудистой оболочке и способным в процессе адаптации перемещаться в направлении стекловидного тела;

4) изменением в зависимости от яркости предмета степени участия палочек и колбочек в возбуждении светового ощущения.

Нижний предел, или абсолютный порог, светочувствительности глаза при полной темновой адаптации соответствует потоку энергии излучения, падающему на площадь зрачка ~ 2 10-10 эрг/сек, что составляет всего несколько десятков фотонов в 1 сек. Верхний безболезненно воспринимаемый предел при максимальной световой адаптации имеет порядок 1 эрг/сек, то есть в 1012 раз выше.

Спектральная чувствительность глаза характеризуется видностью излучения, которая определяется выражением формула 3

,(3)

где dф - световой поток, dф_э - мощность излучения, обусловливающего этот световой поток.

Относительной видностью называют отношение

,(4)

где под S понимают максимальную видность излучения данного спектра.

Рисунок 4 - Кривая видимости дневного зрения (1) и сумеречного (2).

Для дневного зрения соответствует = 555 нм, а для сумеречного = 510 нм.

При сумеречном зрении глаз плохо различает цвета, и излучение разных длин волн воспринимается как голубовато-серое.

Максимум кривой видности дневного зрения соответствует максимуму солнечного излучения, прошедшего атмосферу и попавшего на поверхность Земли, в этом проявляется целесообразность организации глаза человека.

Глаз - далеко не совершенный спектральный анализатор: свет различного спектрального состава может оказывать одинаковые цветовые ощущения. Так, например, ощущение белого цвета можно вызвать смешением только двух цветов, каждый из которых является дополнительным по отношению к другому: красный и голубой, желтый и синий, зелено-желтый и фиолетовый и другие.

Все цвета, ощущаемые нашими глазами, можно получить, смешивая три цвета: красный, зеленый и синий. На этом основана трехкомпонентная теория цветового зрения, согласно которой имеется три вида колбочек, содержащие различные светочувствительные вещества.

На рисунке 4 изображена зависимость показателя поглощения D светочувствительных веществ трех различных видов колбочек от , представляющая собой спектр поглощения. Цветовое ощущение зависит от силы возбуждения колбочек, чувствительных к различным интервалам длин волн.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗУЧЕНИЯ ЛАЗЕРА

2.1 Лазер и его свойства

Лазер состоит из источника энергии (механизм «накачки), активной среды и системы зеркал (резонатора).

Первой отраслью медицины, в которой нашли применение лазеры, была офтальмология. Слово

Рисунок 5 - Принцип устройства лазера

"LASER" является аббревиатурой от английского "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation". Активная среда (кристаллы, газы, растворы, полупроводники) чаще всего определяет тип лазера (например, рубиновый, аргоновый, диодный и др.).

Лазерное излучение характеризуется когерентностью и монохроматичностью. Поскольку лучи лазера почти параллельны, то с расстоянием световой пучок лишь незначительно увеличивается в диаметре. Монохроматичность и параллельность света лазера позволяет с его помощью избирательно и локально воздействовать на различные биологические ткани.

Преимущество лазера состоит в том, что это очень эффективный способ для транспортировки энергии в специфическую точку. Благодаря тому, что много структур глаза прозрачные для видимого света, лазер превращается в превосходный инструмент для офтальмолога. [1]

2.2 Характеристики лазерного излучения

Доза излучения (экспозиция). Доза излучения - это количество энергии, полученное единичной площадью в течение одного импульса. Единица энергии 1 Джоуль определяется как 1 Вт*1 секунду; энергетическая экспозиция (или доза излучения) выражается в Джоуль/см2. Вычисляется она по формуле:

D=P*Т/S,

где D - доза облучения, (Дж/см2); Р - мощность лазерного излучения, (Вт); Т - время экспозиции, (сек); S - площадь лазерного воздействия (см2).

Мощность излучения измеряется в ваттах (Вт) или в милливаттах (мВт), в системе СИ обозначается Р.

Интенсивность излучения или плотность мощности лазерной энергии в импульсе определяет способность лазера коагулировать, испарять или рассекать ткани. Эта величина вычисляется по формуле:

p = P/S,

где р - плотность мощности, (Вт/см2); Р - мощность лазерного излучения, (Вт); S - площадь лазерного воздействия (см2).

Энергия излучения выражается в джоулях (Дж) или миллиджоулях (мДж) и обозначается Е. 1 джоуль (Дж) электромагнитного излучения - это энергия, полученная при воздействии излучением мощностью 1 Вт за 1 с: 1 Дж = 1 Вт х 1 с.

Энергетическая экспозиция. Это понятие отражает общее количество энергии, полученное всем участком кожи за все время лечения. Это вычисление производится на формуле:

Е=Р*n*t/S,

где Е - средняя энергетическая экспозиция, (Дж/см2); Р - мощность лазерного излучения, (Вт); n - число импульсов; t - длительность воздействия, (сек).[2]

3. ПРИМИНЕНИЕ ЛАЗЕРОВ В ОЫТАЛЬМОЛОГИИ

3.1 Лазеры, используемые в офтальмологии

Существующие лазерные установки можно условно разделить на две группы:

-мощные лазеры на неодиме, рубине, углекислом газе, оксиде углерода, аргоне, парах металлов и др.;

-лазеры, дающие низкоэнергетическое излучение (гелий-неоновые, гелий-кадмиевые, на азоте, на красителях и др.), не оказывающее выраженного теплового воздействия на ткани.

В настоящее время созданы лазеры, излучающие в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра.

Биологические эффекты лазера определяются длиной волны и дозой светового излучения.

Рассеяние в тканях зависит от длины волны лазерного луча, а точнее от степени его поглощения. Для излучения с высокой степенью поглощения (К=100 - 1000 см^-1), которое генерируют, например, эксимерные, эрбиевый и углекислотный лазеры, рассеяние играет подчиненную роль. Для излучения ближнего ИК-диапазона, от 2 до 8 мм проникающего в среднепигментированные ткани, доминирует рассеяние. Для света других длин волн (преимущественно видимого диапазона) как поглощение, так и рассеяние играют значительную роль.[1]

Условно структуры глаза по оптическим свойствам можно разделить на три группы:

-пигментированные, содержащие меланин ткани глазного дна, цилиарного тела и радужки.

-непрозрачные для видимого света ткани склеры, мышц, не содержащие или почти не содержащие меланин.

-оптические среды, состоящие из воды до 99%.

Величины поглощения и пропускания для этих трех групп во всем оптическом спектре представлены на рисунке 6.

Рисунок 6 - спектры поглощения глюкозы, воды и меланина.

В лечении глазных заболеваний обычно применяются: эксимерный лазер (с длиной волны 193 нм); аргоновый (488 нм и 514 нм); криптоновый (568 нм и 647 нм); диодный (810 нм); ND:YAG-лазер с удвоением частоты (532 нм), а также генерирующий на длине волны 1,06 мкм; гелий-неоновый лазер (630 нм); 10-углекислотный лазер (10,6 мкм). Длина волны лазерного излучения определяет область применения лазера в офтальмологии. Например, аргоновый лазер излучает свет в синем и зеленом диапазонах, совпадающий со спектром поглощения гемоглобина. Это позволяет эффективно использовать аргоновый лазер при лечении сосудистой патологии: диабетической ретинопатии, тромбозах вен сетчатки, ангиоматозе Гиппеля-Линдау, болезни Коатса и др.; 70% сине-зеленого излучения поглощается меланином и преимущественно используется для воздействия на пигментированные образования. Криптоновый лазер излучает свет в желтом и красном диапазонах, которые максимально поглощаются пигментным эпителием и сосудистой оболочкой, не вызывая повреждения нервного слоя сетчатки, что особенно важно при коагуляции центральных отделов сетчатки.[2]

Диодный лазер незаменим при лечении различных видов патологии макулярной области сетчатки, так как липофусцин не поглощает его излучение. Излучение диодного лазера (810 нм) проникает в сосудистую оболочку глаза на большую глубину, чем излучение аргонового и криптонового лазеров. Поскольку его излучение происходит в ИК-диапазоне, пациенты не ощущают слепящего эффекта во время коагуляции. Полупроводниковые диодные лазеры компактнее, чем лазеры на основе инертных газов, могут питаться от батареек, им не нужно водяное охлаждение. Лазерное излучение можно подводить к офтальмоскопу или к щелевой лампе с помощью стекловолоконной оптики, что дает возможность использовать диодный лазер амбулаторно или у больничной койки.

Неодимовый лазер на алюмоиттриевом гранате (Nd:YAG-лазер) с излучением в ближнем ИК-диапазоне (1,06 мкм), работающий в импульсном режиме, применяется для точных внутриглазных разрезов, рассечения вторичных катаракт и формирования зрачка. Источником лазерного излучения (активной средой) в данных лазерах служит кристалл иридий-алюминиевого граната с включением в его структуру атомов неодимия. Назван этот лазер "ИАГ" по первым буквам излучающего кристалла. Nd:YAG-лaзep с удвоением частоты, излучающий на длине волны 532 нм, является серьезным конкурентом аргоновому лазеру, так как может использоваться и при патологии макулярной области.[3]

He-Ne-лазеры - низкоэнергетические, работают в непрерывном режиме излучения, обладают биостимулирующим действием.

Эксимерные лазеры излучают в ультрафиолетовом диапазоне (длина волн - 193-351 нм). С помощью этих лазеров можно удалять определенные поверхностные участки ткани с точностью до 500 нм, используя процесс фотоабляции (испарения).

3.2 Типы лазерных установок используемых в офтальмологии

1. Офтальмокоагуляторы (рисунок 7). Действие этих установок основано на поглощении лазерного излучения пигментированными тканями глаза. Абсорбция излучения приводит к сильному нагреванию тканей до температуры (и 70 °С), достаточной для коагуляции и денатурации клеточных компонентов. Лазеры подобного типа работают в непрерывном или в очень быстром пульсовом режиме и используются для коагуляции сетчатки при диабетической и посттромботической ретинопатии, при различных вариантах макулодистрофий и разрывах сетчатки, а также для коагуляции дренажной системы глаза при лечении глаукомы (трабекулопластика). Из приборов этой группы наиболее часто используются зелено-голубой аргоновый лазер, диодный (полупроводниковый) с длиной волны, близкой к инфракрасной, и твердотельный Nd: YAG лазер на алюмоиттриевом гранате с длиной волны зеленого цвета. Поскольку лазерное излучение является монохроматическим, существует возможность селективного поглощения света определенной длины волны различными тканями, без воздействия на окружающие структуры.

Например, желтая длина волны используется для лечения макулярной неоваскуляризации, так как желтый спектр поглощается гемоглобином, но не поглощается ксантофиллом - пигментом макулы. Поглощение лазерного света определенными тканями может быть усилено с помощью внутривенного введения различных абсорбирующих красителей.[4]

Рисунок 7- Новый офтальмокоагулятор АЛОД - 01

2. Офтальмоперфораторы. Nd: YAG лазеры, применяемые для перфорации, высвобождают гигантскую импульсную энергию с длительностью импульса в несколько наносекунд. При фокусировке излучения на биологической ткани происходит ее разрыв. Этот лазер используется при вторичной катаракте для перфорации мутной задней капсулы хрусталика после экстракапсулярной экстракции катаракты, а также при лечении закрытоугольной (иридэктомия) и открытоугольной глаукомы (гониопунктура).

3. Экашерные лазеры вырабатывают ультрафиолетовое излучение с очень короткой длиной волны, с помощью которого вызывают разрушение химических связей в органических веществах и расщепление биологических полимеров на мелкие молекулы, которые затем элиминируются. С помощью этого лазера воздействуют на структуры роговой оболочки, что позволяет исправлять различные аномалии рефракции.

4. Стимуляционные лазеры представляют собой установки, активным веществом которых, как правило, является инертный газ (аргон или обычно гелий-неон). Их эффект связан с улучшением репаративных и обменных процессов в различных оболочках глаза, а также с увеличением кровотока в увеальном тракте под воздействием низкоэнергетического лазерного излучения.[3]

Оборудование используемое в г.Краснодар

Эксимерлазерная система EC-5000 (Рисунок 8)

Универсальная эксимерлазерная система EC-5000 CX-III «NAVEX Quest»TM позволяет проводить коррекцию близорукости, дальнозоркости в пределах от -20 до +20 D и всех видов астигматизма до -10D под компьютерным контролем за один сеанс. Принцип действия эксимерного лазера - срезание (абляция) поверхностей слоев роговой оболочки.

Рисунок 8 - Универсальная эксимерлазерная система EC-5000 CX-III «NAVEX Quest»

Суперласик

Эксимерный лазер EC-5000 CX-III позволяет значительно уменьшить глубину необходимой абляции и позволяет работать с тонкой роговицей и корректирует любые неровности роговицы и, следовательно, оптические аберрации, системой FinalFitTM, осуществляющей непосредственную связь со сканером оптических сред глаза OPD-ScanTM.

Специальное программное обеспечение FinalFitTM автоматически генерирует индивидуальный алгоритм и карту лазерного воздействия для каждого пациента, учитывает все возможные рефракционные проблемы конкретной роговицы и позволят создать практически идеальный послеоперационный роговичный профиль с конечной остротой зрения более 1,0.

Эксимерный лазер EC-5000 CX-III стандартно оснащается системой слежения за глазом пациента во время операции с частотой 200Гц. Данная система в случае чрезмерного отклонения глаза «сама его находит» и продолжает операцию. Система также получила возможность автоматической коррекции торсионного вращения глаза пациента (TED), что позволяет оперировать сложных пациентов, а также гарантировать соответствие данных диагностики и результата эксимерлазерного воздействия.

Эксимерный лазер. Система имеет полный компьютерный контроль. Все параметры могут быть установлены хирургом индивидуально для каждого пациента. Например, диаметр даляемой ткани, глубин, переходная зона, частота повторов и др. Это делает возможным для хирурга полностью персонализировать лечение каждого пациента. Параметры предстоящей абляции могут быть заданы, а компьютер подстроит оптическую зону и переходную зону соответственно.

Фемтосекундный (рисунок 9) лазер позволяет сделать все этапы коррекции близорукости и дальнозоркости полностью лазерными, что исключает механическое воздействие на глаза. Универсальная эксимерлазерная система Швейцарской фирмы Zimmer позволяет проводить коррекцию близорукости, дальнозоркости и вс ех видов астигматизма под компьютерным контролем за один сеанс.[12]

Рисунок 9 - Фемтосекундный лазер

Передовое оборудование используемое в российских клиниках

В Российских клиниках применяется новейшее лазерное оборудование. Одним из новейших аппаратов является Schwind SIRIUS 500Е - рисунок 6.

предлагает идеальное комбинированное решение для рефрактивной и терапевтической хирургии роговицы. Высокоточные, многофункциональный диагностический прибор сочетает в себе вращающуюся камеру Scheimpflug с диском Placido.

Сочетание "2 в 1" обеспечивает быстрый, трехмерный анализ всей роговицы и переднего сегмента только в одном действии.

Чрезвычайно высокое разрешение до одного микрона и более чем 100000 анализируемых точек позволяют обнаружить мельчайшие из нарушений.

Бесконтактное измерения позволяет произвести анализ полноценного волнового фронта роговицы, топографии передней и задней поверхности роговицы (в том числе тангенциальной и осевой кривизны), а также передней камеры.

Скрининг кератоконуса: Schwind SIRIUS предлагает подробные описания морфологии, а также классификацию кератоконуса.

Пахиметрическая карта роговицы глаза может быть рассчитана с помощью Schwind SIRIUS для случаев трансплантации роговицы (Pachymetry Assisted Laser Keratoplasty).

Интегрированный расчет зрачка: считывает диаметр зрачка либо динамически, либо статически - в соответствии с заданными условиями освещения.[13]

Рисунок 10 - аппаратов Schwind SIRIUS 500Е

Оборудование используемое в мировой практике

PASCAL OptiМedica (США) Полностью интегрированный паттерн-сканирующая лазерная система, разработанная для лечения патологии сетчатки и переднего отрезка глаза, использующая простое лазерное пятно или паттерн, построенный из нескольких лазерных пятен (до 56 в одном паттерне). Технология PASCAL базируется на использовании полуавтоматизированного метода паттерн-генерации лазерных импульсов с длинной волны 532 нм. Лазерные импульсы поставляются в определенной последовательности с высочайшей скоростью. Результатом использования данной технологии является высокая точность, безопасность, комфорт и значительное укорочение времени лечения пациента по сравнению с фотокоагуляцией простым лазерным пятном.[14]

Рисунок 11 - прибор PASCAL OptiМedica Allegretto Wave Eye-Q ® 400Hz

Эта система имеет огромный диапазон операционных возможностей для каждого пациента. На сегодняшний день - это наиболее точная и скоростная лазерная система в мире - рисунок 8.

Эффективность процедуры:

- время коррекции составляет 2,5 сек с частотой 400 ГЦ для 1д при полной оптической зоне 6.5мм

- быстро поворачивающееся ложе, перемещающее пациента между обеими лазерами.

- установка левый/правый глаз одним нажатием кнопки

Точность:

- ультрабыстрое треккинг устройство „eye tracker" с выдержкой только 6 милисекунд - следит за движением глазного яблока и даже, если глаз двигается, лазерная абляция происходит всегда строго в центре. Контроль циклоторсии - позволяет контролировать движение головы пациента, учитывает циклоторсию и повышает точность коррекции. Динамическое измерение мощности лазерного луча в ходе операции Высокая стабильность лазерного луча благодаря азоту, который необходим для создания идеальных условий проведения операции. С помощью данной установки лечатся такие болезни как: близорукость, дальнозоркость, астигматизм.[15]

3.3 Направления использования лазеров в офтальмологии

1. Лазеркоагуляция. Используют термическое воздействие лазерного излучения, которое дает особенно выраженный терапевтический эффект при сосудистой патологии глаза: лазеркоагуляция сосудов роговицы радужки, сетчатки, трабекулопластика, а также воздействие на роговицу ИК-излучением (1,54-2,9 мкм), которое поглощается стромой роговицы, с целью изменения рефракции. Среди лазеров, позволяющих коагулировать ткани, в настоящее время по-прежнему наиболее популярным и часто используемым является аргоновый лазер.

2. Фотодеструкция (фотодисцизия). Благодаря высокой пиковой мощности под действием лазерного излучения происходит рассечение тканей. В его основе лежит электрооптический "пробои" ткани, возникающий вследствие высвобождения большого количества энергии в ограниченном объеме. При этом в точке воздействия лазерного излучения образуется плазма, которая приводит к созданию ударной волны и микроразрыву ткани. Для получения данного эффекта используется инфракрасный YAG-лазер.

3. Фотоиспарение и фотоинцизия. Эффект заключается в длительном тепловом воздействии с испарением ткани. С этой целью используется ИК СО2-лазер (10,6 мкм) для удаления поверхностных образований конъюнктивы и век.

4. Фотоабляция (фотодекомпозиция). Заключается в дозированном удалении биологических тканей. Речь идет об эксимерных лазерах, работающих в жестком УФ-диапазоне (193 нм). Область использования: рефракционная хирургия, лечение дистрофических изменении роговицы с помутнениями, воспалительные заболевания роговицы, оперативное лечение птеригиума и глаукомы.

5. Лазерстимуляция. С этой целью в офтальмологии используется низкоинтенсивное красное излучение He-Ne-лазеров. Установлено, что при взаимодействии данного излучения с различными тканями в результате сложных фотохимических процессов проявляются противовоспалительный, десенсибилизирующий, рассасывающий эффекты а также стимулирующее влияние на процессы репарации и трофики. Лазерстимуляция в офтальмологии применяется в комплексном лечении увеитов склеритов, кератитов, экссудативных процессов в передней камере глаза, гемофтальмов, помутнений стекловидного тела, преретинальных кровоизлияний, амблиопий, после операционных вмешательств ожогов, эрозий роговицы, некоторых видах ретино и макулопатии Противопоказаниями являются увеиты туберкулезной этиологии, гипертоническая болезнь в стадии обострения, кровоизлияния сроком давности менее 6 дней. [6]

Первые четыре направления использования лазеров в офтальмологии относятся к хирургическим, а лазерстимуляция - к терапевтическим методам лечения.

Лазеры применяются также при диагностике офтальмологических заболеваний. Лазерная интерферометрия позволяет сделать заключение о ретинальной остроте зрения при мутных глазных средах, например перед операцией по поводу катаракты. Сканирующая лазерная офтальмоскопия дает возможность исследовать сетчатку без получения оптического изображения. При этом плотность мощности излучения, падающего на сетчатку, в 1000 раз ниже, чем при использовании метода офтальмоскопии, к тому же нет необходимости расширять зрачок. С помощью лазерного допплеровского измерителя скорости можно определить скорость кровотока в сосудах сетчатки.

Увеличение размеров глазного яблока при миопии в большинстве случаев сопровождается истончением и растяжением сетчатки, ее дистрофическими изменениями. Подобно натянутой нежной вуали, она местами "расползается", в ней появляются мелкие отверстия, что может вызвать отслойку сетчатки - самое тяжелое осложнение близорукости, при котором значительно, вплоть до слепоты, может снижаться зрение. Для предупреждения осложнений при дистрофических изменениях сетчатки применяется периферическая профилактическая лазерная коагуляция (ППЛК). В ходе операции излучением аргонового лазера производится "приваривание" сетчатки в участках ее истончения и вокруг разрывов.

Когда патологический рост глаза остановлен и проведена профилактика осложнений (ППЛК), становится возможной рефракционная хирургия близорукости.[7]

3.4 Лазерная диагностика в офтальмологии

Исследование сосудистой системы и гемодинамики глазного дна является одним из важнейших средств ранней диагностики тяжелых патологических изменений органа зрения и, в конечном счете, профилактики преждевременной слепоты.

Наибольшее распространение для исследования гемодинамики в настоящее время получили флюоресцентная ангиография и ангиоскопия глазного дна. Эти методы обладают большой информационной емкостью.

Флюоресцентная ангиография (ФАГ) с фоторегистрацией позволяет зафиксировать результаты исследования, но нарушает целостность динамической картины кровообращения.

Перед исследователем, который работает над усовершенствованием и разработкой аппаратуры для исследования гемодинамики глазного дна, встают следующие задачи:

1) выбор фотоприемника, имеющего достаточно высокую чувствительность как в видимом, так и в ближнем инфракрасном диапазоне и дающего возможность оперативно регистрировать и воспроизводить в реальном времени динамическую картину кровообращения глазного дна

2) выбор соответствующего источника освещения глазного дна, который излучает в диапазоне возбуждения применяемых контрастирующих красителей и позволяет достаточно простым способом изменять длину волны излучения.

Желательно, чтобы источник освещения в нужном диапазоне излучения имел возможно более узкую ширину спектра, лучше всего излучение на одной линии максимального поглощения соответствующего красителя. Применение источника освещения с такой характеристикой исключает высокую общую засветку глаза.

Выбранный фотоприемник должен обладать как можно большей чувствительностью в рабочем диапазоне, что даст возможность снизить уровень освещенности глазного дна.

Фотоприемник должен иметь разрешающую способность, достаточную для передачи мелких деталей глазного дна, и высокое отношение сигнал-шум для воспроизведения изображения глазного дна с необходимым контрастом.

Проведенные эксперименты показали, что оптимальным с точки зрения всех требований, предъявляемых к фотоприемнику, является использование в качестве такового телевизионной передающей трубки. Телевизионный фотоприемник преобразует оптическое изображение на его мишени в последовательность электрических импульсов - телевизионный видеосигнал. Видеосигнал передается на устройства отображения - телевизионные мониторы с экранами различного размера для непосредственной визуализации, и записывается на магнитную ленту с помощью видеомагнитофона. В видеосигнал чисто электронными методами может быть введена дополнительная информация. Наблюдение гемодинамической картины производилось в реальном масштабе времени, а регистрация сигнала на видеомагнитофоне позволяла многократно просматривать сделанную запись для детального диагностического анализа. При использовании соответствующего видеомагнитофона можно просматривать запись с пониженной скоростью воспроизведения и в обратном движении, а также возможна остановка изображения.[8]

Необходимая разрешающая способность телевизионной трубки определяется величиной самых мелких деталей глазного дна, которые необходимо передать, и увеличением оптического канала, формирующего изображение. Если принять размер самых мелких деталей в 50 мкм, то для фундус-камеры "Opton" с увеличением фотоканала 2.5 получим необходимую разрешающую способность телевизионного фотоприемника 8 мм. Изображение участка глазного дна, создаваемое фундус-камерой, представляет собой круг диаметром 20 мм. Следовательно, если изображение занимает всю поверхность мишени, то требуется не более 200 строк разложения, чтобы обеспечить требуемое разрешение. Таким образом, стандартная телевизионная развертка позволит передавать детали мельче 50 мкм.

Проведенные исследования позволили выбрать следующую структурную схему телевизионной системы для ангиографических исследований. В качестве источника освещения глазного дна используется перестраиваемый лазер, длина волны которого выбирается в полосе максимального поглощения используемого красителя. При помощи специального электронного блока оптимальным образом связаны модуляция лазерного луча и параметры развертки телевизионной системы. Вид зависимости выбирается исходя из необходимости обеспечить минимальную паразитную засветку глазного дна, то есть так, чтобы получить максимальное отношение сигнал-шум в тракте телесигнала. При этом на экране телевизионного дисплея получается наиболее контрастное изображение. Применение в качестве источника света лазера позволяет получить максимальную спектральную плотность излучения в нужном участке спектра и исключить засветку глазного дна на других длинах волн, при этом отпадает необходимость в применении узкополосного фильтра с низким коэффициентом пропускания. Для регистрации видеосигнал записывается на магнитную ленту. Параллельно видеосигнал поступает на спецвычислитель, при помощи которого непосредственно во время исследования или во время воспроизведения ранее сделанной записи могут быть определены следующие параметры: калибр сосудов в некотором выбранном сечении глазного дна; площадь занимаемая сосудами на глазном дне; доля сосудов определенного заданного калибра; распределение сосудов по калибрам; скорость распространения красителя и др.[9]

4. СПОСОБЫ И МЕТОДЫ ЛЕЧЕНИЯ ЗАБОЛЕВАНИЙ С ПОМОЩЬЮ ЛАЗЕРНЫХ УСТАНОВОК

Для лечения диабетигеской ретинопатии применяются оф-тальмокоагуляторы. При этом используются два основных метода лазеркоагуляции сетчатки.

1. При поражении центрального отдела глазного дна (макулопатия) применяют фокальную и «решетгатую» коагуляцию сетчатки, которая направлена на уменьшение отека и экссудации. Коагуляты диаметром 50-100 мкм наносятся фокально или диффузно («решетка»), исключая бессосудистую зону примерно в 250-300 мкм. Зоны, подлежащие коагуляции, определяются с помощью флюоресцентной ангиографии. .

Рисунок 13 - Принцип лечения макулопатии

2. При препролиферативной диабетической ретинопатии, характеризующейся наличием обширных участков ишемии сетчатки с тенденцией к дальнейшему прогрессированию, а также в пролиферативной стадии применяется панретинальная лазеркоагуляция. Этот метод заключается в нанесении коагулятов практически по всей площади сетчатки, исключая макулярную область, папилломакулярный пучок и сосудистые аркады. Основной задачей панретинальной лазеркоагуляции является предупреждение или регрессия неоваскуляризации, что обеспечивается:

а) уменьшением и ликвидацией зон ретинальной гипоксии; это, с одной стороны, приводит к уменьшению выработки вазопролиферативного фактора, а с другой - способствует улучшению питания оставшихся зон сетчатки, в том числе и макулярной области;

б) сближением сетчатки с хориокапиллярным слоем, что приводит к увеличению перфузии кислорода из хориоидеи в сетчатку;

в) деструкцией сосудов с повышенной проницаемостью стенки и патологических сосудистых комплексов, что позволяет нормализовать гемодинамику сетчатки.[13]

При панретинальной методике коагуляты диаметром 200-500 мкм наносятся на расстоянии 1-2 диаметров коагулятов друг от друга. Их общее количество колеблется в зависимости от активности ретинопатии от 2000 до 5000. Коагуляция выполняется обычно за 3-6 сеансов. При наличии выраженного макулярного отека сначала проводят фокальную коагуляцию макулярной области, а затем панретинальную.

Для этих целей применяются аргоновые, диодные лазеры, а также Nd: YAG лазеры с длиной волны 532 нм.

Кроме транспупиллярной коагуляции (через зрачок с помощью специальных линз - контактных и неконтактных), возможна и эндо-лазеркоагуляция в момент выполнения витрэктомии. Она производится на тех же лазерных установках с применением специальных адаптеров и световодов. При тромбозе центральной венулы сетчатки изменения, возникающие в остром периоде, со временем могут прогрессировать и явиться причиной развития посттромботической ретинопатии, которая характеризуется неоваскуляризацией и фиброзом сетчатки, а также радужки и зоны угла передней камеры. Последнее является причиной такого тяжелого осложнения, как неоваскулярная глаукома. Этот вид глаукомы характеризуется высоким внутриглазным давлением, выраженным болевым синдромом и практически полной резистентностью к медикаментозному лечению.

Панретинальная коагуляция сетчатки может существенно снизить вероятность развития этого тяжелого состояния. Однако у ряда больных неоваскулярная глаукома все-таки развивается, и тогда положительный эффект может быть достигнут транссклеральной диодной циклокоагуляцией. Операция направлена на подавление продукции внутриглазной жидкости цилиарным телом за счет его атрофии. Эффективность такого вмешательства достаточно высока. Побочные эффекты (боль, воспалительная реакция) выражены в меньшей степени, чем при криовоздействии.[10]

Считается, что основным патогенетическим звеном в развитии макулодистрофии является повреждение мембраны Бруха, которая служит естественным барьером между пигментным эпителием сетчатки и хориокапиллярами. Образование в мембране Бруха дефектов приводит к экссудации, субретинальной неоваскуляризации. Лазеркоагуляция при этом клиническом состоянии направлена на закрытие дефектов в мембране Бруха в зонах фильтрации (которые определяются при проведении флюоресцентной ангиографии) и разрушение неоваскулярных мембран.

Методика коагуляции, которая выполняется с помощью аргонового или диодного лазера, подобна методике фокальной коагуляции, используемой при диабетической макулопатии.

Развитие центральной серозной хориоретинопатии связано с резким повышением проницаемости мембраны Бруха и сосудов хориоидеи, приводящим к отслойке пигментного эпителия и нейроэпителия сетчатки.

Лазеркоагуляция при центральной серозной хориоретинопатии направлена на рубцовое закрытие зон просачивания в мембране Бруха. Используются те же лазеры и методики, что и для лечения макулодистрофии.

Периферические разрывы сетчатки, как правило, связаны с дистрофическими изменениями сетчатки и стекловидного тела (тракционный компонент). Разрыв может вызвать отслойку сетчатки, но если к моменту его обнаружения она не произошла, необходимо как можно быстрее окружить разрыв двойным кольцом коагулятов (диаметром 200-300 мкм) с целью создания прочной хориоретинальной адгезии.

Рисунок 14 - Принцип лечения разрыва сетчатки

При обширных периферических изменениях, захватывающих более 2/з окружности сетчатки, используется циркулярная профилактическая лазеркоагуляция. Коагуляты диаметром 200-500 мкм наносятся проксимально от зоны поражения аргоновым, диодным лазером или Nd: YAG лазером с длиной волны 532 нм.

Широко используются лазерные офтальмокоагуляторы при лечении больных с первичной открытоугольной глаукомой. Наиболее распространенное вмешательство - трабекулопластика. Операция направлена на восстановление оттока внутриглазной жидкости по естественным путям за счет натяжения трабекулы и расширения межтрабекулярных пространств. Подобный эффект достигается формированием микрорубцов в определенных участках дренажной зоны, не захватывающих активную часть трабекулы.[11]

Для проведения этой процедуры используют аргоновый лазер и контактную линзу - гониоскоп. Коагуляты диаметром 50 мкм (количество импульсов не менее 100) наносятся в шахматном порядке.

Кроме использования офтальмокоагуляторов для лечения больных с открытоугольной глаукомой возможно применение и офтальмоперфораторов, с помощью которых восстанавливают отток внутриглазной жидкости благодаря вскрытию внутренней стенки шлеммова канала со стороны передней камеры с помощью излучения в режиме гигантских импульсов (гониопунктура). Для этой процедуры используются Nd: YAG лазеры и специальные лазерустойчивые линзы.

При закрытоугольной глаукоме операция направлена на восстановление нормального тока внутриглазной жидкости из задней камеры в переднюю, путем создания отверстия в периферической части радужки. При выполнении этой процедуры также применяются Nd: YAG лазеры.