Введение к работе
Актуальность проблемы. Оптико-реконструктивная офтальмохирур-гия охватывает широкий круг операций, направленных на восстановление естественных анатомических соотношений тканей глаза, прозрачности оптических сред, исправление аномалий рефракции и повышение остроты зрения.
Несмотря на большие успехи, достигнутые в микрохирургии глаза (С.Н.Федоров, 1966-1994; М.М.Краснов, 1966-1994; А.И.Горбань, 1970-1994; Т.И.Ерошевский, 1971-1982; АП.Нестеров,1971- 1994; Л.Ф.Линник, 1971-1994 и др.), основной проблемой оптико-реконструктивных вмешательств остается снижение травматичности воздействия и выраженности послеоперационного реактивного синдрома (Н.А.Пучковская с соавт., 1965-1990; Р.АТундорова с соавт., 1973-1994; ААКаспаров, 1973-1994; З.И.Мороз, 1973-1994). Не случайно, до настоящего времени отечественными и зарубежными офтальмологами интенсивно ведется поиск наименее травматичных способов реконструктивной микрохирургии глаза (Э.В. Егорова, 1974-1994; ВДЗахаров, 1974-1994; В.Г.Копаева, 1974-1994; Г.Е. Венгер, 1979-1993; В.Г.Шиляев, 1980-1993; J.C.Worst, 1977-1993; R.M.Sinskey, 1978-1992 и др.).
Возникшая в конце 70-х годов лазерная офтальмохирургия и последующая ее эволюция (Л.А.Линник, 1966-1994; Е.С.Либман, 1970-1989; М.М.Краснов, 1972-1992; С.Н.Федоров, 1976-1994; А.Д.Семенов, 1969-1994; П.И.Салрыкин, 1972-1994; В.С.Акошш, 1975-1994; В.В.Волков, 1979-1994; ГО.А.Иваішшко, 1980-1994; L'Esperance, 1971-1993; Little, 1976-1984; Aron-Rosa, 1981-1993; Trokel, 1983-1993 и др.), позволили в ряде случаев заменить "ножевую" инструментальную хирургию не-инвазивным, строго дозированным лазерным вмешательством.
Однако многие аспекты применения лазеров в оптико-реконструктивной микрохирургии глаза остаются нерешенными. Отсутствуют лазерные офтальмологические установки нового поколения, в равной мере, как и новые лазерные технологии с использованием когерентного излучения инфракрасного (ИК) и ультрафиолетового (УФ) диапазонов. Требуют дальнейшего изучения особенности взаимодействия данных видов излучения с тканями глаза.
Совершенно не изучены возможности применения лазеров в рефракционной хирургии роговицы. Социальная и научная значимость разработки лазерных рефракционных технологий приобретает особую актуальность в проблеме коррекции аномалий рефракции, послеоперационного астигматизма, остаточной миопии или гиперметропии при рефракционных и оптико-реконструктивных микрохирургических операциях.
Для диагностики и профилактики осложнений, а также прогнозирования исходов при оптико-реконструктивных микрохирургических и лазерных вмешательствах все чаще возникает необходимость в проведении флюоресцентно-ангиографических исследований и их дальнейшем совершенствовании. Особенно возрастает значение флюоресцентной ангиографии на этапах отработки новых технологий микрохирургических и лазерных операций.
В связи с появлением на зарубежном рынке разнообразных лазерных офтальмологических установок на иттрий-алюминиевом гранате (ИАГ) и разработкой в нашей стране аналогичных систем, назрела необходимость в их сравнительной оценке. Остается актуальным поиск оптимальных энергетических параметров ИАГ-лазерного воздействия и методик лазерной микрохирургии вторичных катаракт.
Недостаточно разработанная технология лазерной микрохирургии зачастую приводит к травматичности лазерного воздействия и связанного с ним реактивного синдрома (В.В.Бакуткин, 1987-1991; В.К.Степанов, 1988-1991; А.В.Болынунов, 1989-1994). В связи с этим необходимы поиск и разработка наименее травматичных методик лазерной микрохирургии, так же как вопросов лазерной коррекции осложнений оптико-реконструктивных вмешательств на структурах переднего и заднего отделов глаза.
Представляет несомненный научный и практический интерес разработка и оценка эффективности лазерной микрохирургии в коррекции осложнений после имплантации интраокулярных линз (ИОЛ).
Важным звеном на этапах оптико-реконструктивной микрохирургии глаза является разработка способов лазерных профилактических и лечебных вмешательств при патологии сетчатки, особенно при макулярных поражениях и диабетической ретинопатии.
Таким образом, на сегодняшний день в проблеме применения лазеров в офтальмологии остается большой комплекс нерешенных вопросов, связанных с необходимостью дальнейшей разработки лазерных офтальмологических установок нового поколения и наименее травматичных технологий лазерной оптико-реконструктивной микрохирургии глаза.
Целью настоящей работы явилось создание медико-технологической, системы лазерной оптико-реконструктивной микрохирургии глаза на основе разработки лазерных офтальмологических установок различного спектрального диапазона и комплекса лазерных рефракционных, оптических, лечебных и профилактических вмешательств на тканевых структурах глаза.
В соответствии с поставленной целью необходимо было последовательное решение следующих основных задач:
1. Разработать лазерные установки для оптико-реконструктивной микрохирургии глаза на основе экспериментально-клинической оценки макетных и опытных образцов различных лазеров.
-
Разработать многоцелевой лазерный офтальмологический комплекс, обеспечивающий генерацию излучения ,от видимой (488 нм) до инфракрасной (1,54 мкм) частей спектра.
-
Модифицировать общехирургическую углекислотную лазерную установку "Скальпель-1" с длиной волны 10,6 мкм для целенаправленного применения в пластической и рефракционной офтальмохи-рургии.
-
Разработать компактную ИК-лазерную установку на иттербий-эрбиевом стекле с длиной волны 1,54 мкм для рефракционной кератопластики.
-
Создать офтальмохирургическую лазерную установку на базе
эксимерного ультрафиолетового (193 нм) лазера, специальной оптической формирующей системы и операционного микроскопа. Разработать устройства для профилированного распределения плотности энергии при рефракционных вмешательствах на роговице.
1.5. Разработать портативную офтальмологическую установку на базе гелий-неонового (632 нм) лазера, работающую в непрерывном и импульсном режимах.
2. Разработать технологии лазерной рефракционной микрохирургии
роговицы когерентным излучением инфракрасного и ультрафиолетового
спектральных диапазонов.
-
В эксперименте изучить особенности взаимодействия лазерного излучения с длиной волны 10.6 мкм и 1,54 мкм с роговичной тканью и разработать методики усиления рефракции роговицы.
-
В экспериментах in vitro и in vivo изучить абляцию роговичной ткани излучением эксимерного лазера с длиной волны 193 нм и обосновать параметры лазерного воздействия для прецизионной послойной кератэктомии.
-
Разработать технологию лазерной рефракционной инфракрасной кератопластики на основе иттербий-эрбиевого лазера с длиной волны 1,54 мкм и оценить ее эффективность в коррекции гипермет-ропии и пшерметроггического астигматизма.
-
Разработать технологию рефракционной кератэктомии излучением эксимерного лазера с длиной волны 193 нм и дать клиническую оценку ее эффективности в коррекции миопии.
3. Оценить клинические возможности флюоресцентной ангиографии
для диагностики, профилактики и прогнозирования осложнений лазерной
оптико-реконструктивной микрохирургии глаза.
-
Усовершенствовать методики и аппаратуру, включая телевизионный метод регистрации, для флюоресцентной ангиографии переднего и заднего отделов глаза.
-
Провести сопоставительный анализ ангиографических исследований переднего и заднего отделов глаза и определить критерии, позволяющие по данным флюоресцентной иридографии прогнозировать наличие макулярного отека или диабетической ретинопатии при помутнениях оптических сред глаза.
-
Определить значимость флюоресцентной ангиографии на этапах отработки новых технологий лазерной микрохирургии при оценке трав-матичности вмешательств и их эффективности.
4. Разработать комплекс лазерных оптико-реконструктивных вме
шательств на переднем отрезке глаза.
-
Оценить эффективность новых подходов к лазерной коагуляции новообразованных сосудов в роговице как самостоятельного метода лечения, а также использования его на подготовительном этапе к оптической кератопластике без и с учетом данных флюоресцентной кератографии.
-
Определить энергетические параметры гелий-неонового лазерного излучения для стимуляции репаративных процессов в роговице и предложить методику лазерного лечения эндотелиально-эпителиаль-ной дистрофии роговой оболочки.
-
Дать сравнительную оценку ИАГ-лазерным офтальмологичес-
ким установкам различных фирм изготовителей, разработать новые методики и определить оптимальные параметры излучения для лазерной дисцизии вторичных катаракт.
4.4. Разработать лазерные методы коррекции осложнений после имплантации интраокулярных линз при их дислокации, инкапсуляции, выраженных пигментных наложениях и преципитатах на поверхности линзы.
5. Разработать методики лазерных профилактических и лечебных
вмешательств при патологии сетчатки на этапах оптико-реконструктивной
микрохирургии глаза.
-
Обосновать новые подходы к профилактической аргоновой лазерной коагуляции сетчатки и показать необходимость их применения для профилактики отслойки сетчатки при различных рефракционных и оптико-реконструктивных операциях на глазном яблоке.
-
Разработать новые методики лазеркоагуляции при макулярном отеке различной этиологии.
-
Оценить в клинике новые технологические подходы к аргоновой лазеркоагуляции сетчатки при диабетической ретинопатии без и в сочетании с вигреоретинальной хирургией.
-
Разработать способ периферической лазеркоагуляции сетчатки с одновременной окклюзией периферических отделов ретинальных ар-териол и изучить его эффективность у больных с остаточным зрением при патологии сетчатки.
6. Создать медико-технологическую систему лазерной оптико-
реконструктивной микрохирургии глаза и оценить ее эффективность на
этапах медицинской реабилитации больных с различной офтальмопато-
логией.
Научная новизна и практическая значимость работы
1. В результате расчета сложных оптических систем, математического моделирования, инженерного конструирования и экспериментально-клинической оценки макетных и опытных образцов различных лазеров был разработан ряд новых офтальмологических лазерных установок видимого (488-632 нм), инфракрасного (10,6 мкм и 1,54 мкм) и ультрафиолетового (193 нм) спектральных диапазонов.
Установка "Лиман-2" явилась первым в мире многоцелевым лазерным офтальмологическим комплексом, генерирующим излучение от видимой (488 нм) до инфракрасной (1,54 мкм) частей спектра, что позволило расширить арсенал лазерных вмешательств на тканевых структурах глаза и начать его клиническое применение в рефракционной микрохирургии роговицы.
Разработаны лазерные офтальмологические установки на основе углекислотного (10,6 мкм) лазера "Скальпель-1" и твердотельного лазера на итгербий-эрбиевом стекле (1,54 мкм). Данные установки нашли практическое применение в пластической и рефракционной офталь-мохирургии.
Созданы офтальмологические установки для хирургии роговицы
на базе эксимерного лазера с длиной волны 193 нм и операционного микроскопа. В данных лазерных установках применена принципиально новая, не имеющая аналогов в мире, оптическая формирующая система. Абсорбционная газовая ячейка оптической системы впервые позволила формировать на роговице гладкий абляционный профиль различной конфигурации и соответственно плавное изменение рефракции в каждой точке по всей зоне воздействия. Это позволило менять рефракционный эффект воздействия при одной и той же толщине испаряемой ткани в наиболее тонкой центральной зоне роговицы и предложить новую технологию коррекции миопии.
Совместно с Рязанским НПО "Плазма" создана портативная офтальмологическая лазерная установка на гелий-неоне (0,63 мкм), работающая в непрерывном и частотном режимах для стимуляции репаративных процессов в тканях глаза.
2. Впервые разработаны новые технологии лазерной рефракци
онной хирургии роговицы, заполнившие недостающее звено в лазерной
оптико-реконструктивной микрохирургии глаза.
Доказана целесообразность применения инфракрасного иттербий-эрбиевого лазера с длиной волны 1,54 мкм для рефракционной кератопластики и предложены новые технологии лазерной коррекции при гиперметропии и гиперметропическом астигматизме, в случаях послеоперационного астигматизма, гипо- и гиперкоррекции при различных рефракционных и лечебных оптико-реконструктивных операциях на глазном яблоке.
В результате экспериментальных и теоретических исследований разработана модель фотоабляции роговичной ткани 193 нм излучением эксимерного лазера. На основе данной модели предложены новые технологии прецизионной рефракционной эксимерлазерной кератэктомии для коррекции миопии, что позволило в 89% случаев добиться хороших клинико-функциональных результатов.
Разработанные новые технологии лазерной рефракционной хирургии роговицы позволили выйти на качественно новый уровень коррекции аномалий рефракции, послеоперационного астигматизма, остаточной миопии или гиперметропии при рефракционных и оптико-реконструктивных хирургических операциях.
3. Получены новые данные о преимуществах телевизионного метода
регистрации при проведении флюоресиентно-ангиографических иссле
дований.
Усовершенствованы методики и аппаратура для флюоресцентно-ангиографических исследований и на их базе обоснованы способы диагностики, прогнозирования и профилактики осложнений лазерной микрохирургии. Показана значимость данных исследований на этапах разработки новых технологий лазерной оптико-реконструктивной микрохирургии глаза.
Важное самостоятельное значение для практической офтальмологии имеет предложенный комплексный метод флюоресцентно-ангиог-рафических исследований переднего (конъюнктивография, кератогра-фия, иридоангиография, ангуло- и циклография) и заднего (флюрес-центная и инфракрасная ангиография глазного дна) отделов глаза.
4. Разработан комплекс лазерных оптико-реконструктивных опе
раций на структурах переднего отдела глаза. Данный комплекс вклю
чает рад новых лазерных технологий, значительно расширяющих арсенал
эффективных методов лечения при различной офтальмопатологии.
Предложены новые способы коагуляции новообразованных сосудов в роговице на подготовительном этапе к оптической кератопластике лазерным излучением видимого (488-514 нм) и инфракрасного (1,54 мкм) диапазонов, показана возможность их применения как самостоятельного метода лечения при васкуляризации роговицы различной этиологии.
При экспериментально-клинических исследованиях получены новые данные о стимулирующем влиянии гелий-неонового лазерного излучения на репаративные процессы в роговице и обоснована целесообразность его применения при эндотелиально-эпителиальной дистрофии роговицы и на этапах оптико-реконструктивной микрохирургии глаза.
Проведена сравнительная оценка дисцизии вторичных катаракт на различных ИАГ-лазерных установках. При этом впервые показано, что техническое совершенствование таких установок и, прежде всего, оптимизация выходных параметров излучения позволяет провести ИАГ-лазерную капсулотомию с наименьшей частотой и степенью выраженности реактивной глазной гипертензии и послеоперационных осложнений воспалительного характера. Установлено, что при разработке ИАГ-лазеров выходные параметры излучения должны иметь плавную регулировку энергии, наименьшую длительность импульса (не более 5 не) и минимальный диаметр пятна в фокусе (не более 15 мкм).
Предложены новые малотравматичные и эффективные способы ИАГ-лазерной дисцизии вторичных и полурассосавшихся катаракт, зрачковых мембран различной этиологии, методики удаления отложений пигмента и преципитатов на поверхности интраокулярных линз. Это позволяет решить ряд практических задач борьбы с осложнениями эк-стракапсулярной экстракции катаракты и имплантации интраокулярных линз.
5. Разработан комплекс новых лазерных технологий профилак
тических и лечебных вмешательств при патологии сетчатки.
Предложены новые подходы к профилактической аргонлазерко-агуляции на подготовительном этапе к различным рефракционным и оптико-реконструктивным операциям. Это позволило в 6 раз сократить вероятность возникновения отслойки сетчатой оболочки при данных вмешательствах.
Разработаны новые методики лазеркоагуляции при макулярном отеке различной этиологии. Показано, что лазеркоагуляция при данной патологии позволяет добиться повышения остроты зрения и, в зависимости от стадии процесса, приводит к устранению отека и нормализации ангиоархитектоники в центральных отделах глазного дна в 78,6-98,9% случаев.
Разработаны новые методики панретинальной коагуляции при про-лиферативной диабетической ретинопатии с неоваскуляризацией диска зрительного нерва и сетчатки. Во всех случаях проведение лазерных вмешательств способствует стабилизации функциональных результатов,
а в 40% случаев позволяет добиться их улучшения. При вовлечении в процесс стекловидного тела и хрусталика разработан комбинированный инструментально-лазерный метод лечения.
Впервые предложено проведение периферической лазеркоагуляции сетчатки с одновременной лазерной окклюзией периферических отделов ретинальных артериол. При такой методике лазеркоагуляции происходит улучшение кровенаполнения зрительного нерва и центральных отделов сетчатки за счет перераспределения кровотока внутри глаза, что приводит к повышению остроты зрения. Данный метод является практически единственно возможным в медицинской реабилитации больных с остаточным зрением при патологии сетчатки.
6. Впервые на основе разработанных лазерных офтальмологических установок различного спектрального диапазона и назначения, а также комплекса новых технологий лазерных рефракционных, оптических, лечебных и профилактических вмешательств на тканевых структурах глаза создана медико-технологическая система лазерной оптико-реконструктивной микрохирургии глаза. Данная система расширяет арсенал лазерных методов лечения и открывает новое самостоятельное направление в микрохирургии глаза. Это направление обеспечивает практическое решение актуальной проблемы наиболее полной медицинской реабилитации больных с различной офтальмо-патологией.
На защиту выносится медико-технологическая система лазерной оптико-реконструктивной микрохирургии глаза, включающая в себя:
-
Лазерные офтальмологические установки различного спектрального диапазона и назначения.
-
Лазерные рефракционные операции на роговице с применением разработанных лазерных офтальмологических установок инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов:
технология инфракрасной рефракционной кератопластики при гиперметропии и сложном гиперметропическом астигматизме;
технология рефракционной эксимерлазерной кератэктомии при миопии.
-
Комплекс флюоресцентно-ангиографических методик диагностики, прогнозирования и профилактики осложнений при микрохирургических и лазерных оптико-реконструктивных вмешательствах на глазном яблоке.
-
Комплекс лазерных оптико-реконструктивньгх операций на переднем отрезке глаза.
-
Методики лазерных профилактических и лечебных вмешательств при патологии сетчатки на этапах оптико-реконструктивной микрохирургии глаза.
Апробация работы
Основные положения диссертации доложены и обсуждены на: 4-ом, 5-ом, 6-ом Всесоюзных съездах офтальмологов (1973, 1979, 1985); 3-ем, 4-ом, 5-ом, 6-ом Всероссийских съездах офтальмологов (1975, 1982, 1987, 1994); Г-ом съезде офтальмологов Средней Азии и Ка-
захстана (Ашхабад,1978); 1-ой Всесоюзной конференции "Офтальмо-эндокринология" (Москва, 1978); 6-ом, 7-ом и 8-ом съездах офтальмологов УССР (1978, 1984, 1990); 2-ой Всесоюзной научно-технической конференции по применению лазеров в приборостроении, машиностроении и медицинской технике (Москва, 1979); 10-ой Всесоюзной конференции по нелинейной и когерентной оптике (Киев, 1980); Всесоюзной конференции "Оптика лазеров" (Москва, 1984); Международных конгрессах, симпозиумах и конференциях: конгрессе офтальмологов Болгарии (София, 1980); конгрессе "Современные тенденции в офтальмологии" (Магдебург, ГДР, 1983); симпозиуме по интраокуляр-ной коррекции и рефракционной микрохирургии (Москва, 1986); ре-тинологическом симпозиуме (Познань, ПНР, 1987); симпозиуме по лазерной хирургии и медицине (Самарканд, 1989); симпозиуме по рефракционной хирургии роговицы, имплантации интраокулярных линз и комплексным методам лечения атрофии зрительного нерва (Москва, 1991); воеводской конференции офтальмологов Силезии (Катовицы, ПНР, 1977); конференции офтальмологического центра имени Рад-жендра Прасада (Дели, Индия, 1979); конференции глазной клиники имени Эллиота (Мадрас,Индия, 1979); конференции глазного госпиталя имени Сароджан Деви (Хайдерабад, Индия, 1980); конференциях городов побратимов Одессы (Одесса, 1981,1984,1985); конференции "Лазеры и медицина" (Ташкент, 1989); конференциях глазной клиники Боннского университета (ФРГ, 1981, 1989); конференции глазной клиники Эссенского университета (ФРГ, 1981); конференции глазной клиники Гарвардского университета (Бостон, США, 1983); конференции глазной клиники Станфордского университета (Пало-Альто, США, 1983); конференции офтальмологов Сирии (Дамаск, 1984); конференции института прикладной физиологии и медицины (Сиэттл, США, 1986); конференции офтальмологов Арабских стран (Дубай, ОАЭ,1989); международных конференциях по эксимерным лазерам фирмы "Саммит" (Швейцария, 1992, 1993); семинарах по рефракционной микрохирургии глаза в Японии (Токио, 1994) и Сан-Марино (1994).
Внедрение в практику
Материалы диссертации включены в тематику лекционных и практических занятий курса обучения отечественных и иностранных офтальмологов на базе Центра лазерной хирургии МНТК "Микрохирургия глаза" и факультета усовершенствования врачей при кафедре глазных болезней Московского медицинского стоматологического института им. Семашко. Разработанные лазерные установки и технологии лазерной оптико-реконструктивной микрохирургии глаза внедрены в практику работы Центра лазерной хирургии МНТК "Микрохирургия глаза", отделений лазерной хирургии филиалов МНТК и ряда центров лазерной хирургии России и СНГ, а также в Японии в клинике доктора Кода Окуямо (Токио) и Сан-Марино. По материалам работы издано 4 методические рекомендации.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 152 научных работы, из них глава "Лазеры и ксеноновые коагуляторы в офтальмологии" в монографии "Лазеры а клинической медицине"; монография "Флюоресцентная ангиография глаза и ее роль в офтальмохирургии" на английском (США) и русском языках; получено 30 авторских свидетельства на изобретения и 49 удостоверений на рационализаторские предложения.
