Разработан новый метод для исследования изменений в глазе после лазерной операции

Некоторые заболевания глаз можно скорректировать, модифицируя структуру наружной оболочки глаза и форму его роговицы при помощи облучения инфракрасным лазером. Российские ученые разработали один из методов для подобной модификации. Работа поддержана грантом Российского научного фонда (РНФ). Ее результаты описаны на страницах Journal of Biophotonics.

Лазеры широко используются в больницах при хирургических процедурах. Например, их применяют для того, чтобы термомеханически изменять форму коллагеновых тканей (роговица и склера глаза, хрящ). При этом ткань в течение короткого времени переводят в пластичное состояние, нагревая ее инфракрасным лазером до 50–70° С. В зависимости от режима так можно сформировать «слабые» зоны, позволяющие изменять форму ткани и влиять на ее проницаемость для тканевых жидкостей. Например, таким способом получают микропоры в склере, через которые выходит избыток жидкости, что эффективно понижает внутриглазное давление при глаукоме. Лазерные технологии термомеханического изменения формы позволяют изготавливать импланты из собственного реберного хряща пациента для лечения дефектов гортани, а в перспективе – изменять форму роговицы глаза для лечения нарушений зрения без хирургического вмешательства.

Чтобы эту технологию можно было безопасно использовать, критически важно очень точно контролировать форму, которую принимает ткань, и то, чтобы она оставалась стабильной. Если форма уже вживленного импланта изменится после операции, это может привести к тяжелым последствиям для пациента. При этом очень сложно оценивать сопутствующие изменения микроструктуры и механических свойств ткани после модификации. Для этого используют метод оптической когерентной томографии (ОКТ). Она позволяет визуализировать структуру ткани, но только по рассеянию инфракрасного света, c разрешением до единиц микрон.

В новой работе исследователи из Института прикладной физики РАН применили собственную методику на основе ОКТ, которая позволяет исследовать деформации и изменения механических свойств в толще препарата, – оптическую когерентную эластографию (ОКЭ). В качестве объектов ученые использовали роговицу глаза кролика и хрящ свиньи. Их подвергли процедурам локализованной термомеханической модификации с использованием методов и режимов лазерного облучения, разработанных в Институте фотонных технологий.

«Исследуемый образец роговицы или хрящевой ткани мы заключаем между двумя силиконовыми слоями с известной жесткостью. Если с помощью ОКТ механически визуализировать производимые деформации в такой конструкции, то можно количественно картировать распределение модуля упругости исследуемой ткани как до выполнения процедур лазерной термомеханической модификации, так и после них, — комментирует один из авторов работы, сотрудник ИПФ РАН Владимир Зайцев. — Разработанный метод анализа серий регистрируемых ОКТ-сканов также позволяет увидеть и накопленные в результате облучения искажения формы. Сравнивая параметры областей вызванных лазером деформаций и сопутствующих изменений упругого модуля, удается хорошо локализовать области, в которых образовались микропоры, и даже количественно оценить параметры еще невидимых пор».

Результаты хорошо согласуются с данными, которые получены различными методами микроскопии и при теоретическом компьютерном моделировании. Однако при оптической когерентной эластографии не нужно специальной подготовки препарата с использованием обезвоживания, окрашивания и прочих разрушающих процедур. Разработанный неинвазивный эластографический подход можно использовать в медицине для того, чтобы оперативно оценивать долговременной стабильности хрящевых имплантов, подготовленных методами лазерного изменения формы, а также для того, чтобы контролировать процедуры термомеханической модификации роговицы и при разнообразных диагностических исследованиях.

«Предварительные результаты позволяют рассчитывать на перспективность использования ОКТ-эластографии для выполнения "оптической биопсии" опухолевых заболеваний, причем не просто для различения ткани в состоянии нормы и патологии, но и для более тонкого дифференцирования опухолей различных типов, имеющих разную степень злокачественности и требующих различных тактик лечения», — заключает Владимир Зайцев.

Работа выполнена сотрудниками Института прикладной физики РАН совместно с коллегами из Института фотонных технологий РАН Федерального научно-исследовательского центра «Кристаллография и фотоника» РАН и Института глазных болезней РАН.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.