Наличие оттока внутриглазной жидкости (ВГЖ) у человека через передний отдел сосудистого тракта наряду с транстрабекулярным дренированием впервые было установлено A. Bill и соавт. [6-8] в 1965 г. Этот путь впоследствии был назван увеальным [7] и долгое время позиционировался как pressure independent outflow, т.е. независимый от значений внутриглазного давления (ВГД) [4].

В дальнейшем установили [10], что жидкость из перихориоидального пространства не только оттекает в сосудистое русло склеры и увеального тракта, но может также диффундировать непосредственно через толщу склеры [9, 11, 12]. О динамических свойствах транссклеральной фильтрации ВГЖ свидетельствуют данные ряда авторов о достоверном снижении ВГД после воздействия на склеру лазерным излучением в проекции pars plana [5, 13, 14]. Кроме того, в экспериментах in vivo на глазах кроликов и in vitro на аутопсийных человеческих глазах группой отечественных исследователей [2] была продемонстрирована возможность увеличения гидропроницаемости склеры в результате ее неоднородного нагрева ипульсно-периодическим излучением волоконного лазера на длине волны 1,56 мкм. Авторы высказали предположение, что возникающие при этом неравномерные термомеханические напряжения коллагеновых волокон, вероятно, могут вызывать локальные микродефекты с образованием микропор, увеличенных межволоконных пространств, повышающих порозность склеры и ее гидропроницаемость (имеется положительное решение на выдачу патента РФ от 20 июня 2012 г. №2011122409).

Термомеханическое действие лазерного излучения на биологические ткани-мишени используется в клинике для коррекции формы перегородки носа [1, 3] и активации регенераторных процессов в хрящевых тканях суставов и межпозвонковых дисков [1, 17]. При этом одним из механизмов лечебного воздействия является образование микропористой структуры хрящевого матрикса, что способствует увеличению гидропроницаемости ткани [2, 17]. При воздействии неоднородного по интенсивности лазерного излучения на биологические ткани происходит их локальный нагрев и тепловое расширение, которому препятствуют менее нагретые соседние области. В результате взаимодействия сжатых и растянутых областей возникают механические напряжения и структурные изменения, ведущие к повышению порозности ткани, в том числе за счет процессов вапоризации. В частности, с образованием микропор связан один из механизмов релаксации напряжений в твердых телах, приводящих к управляемому изменению формы хрящей при неразрушающем воздействии лазерного излучения [15, 16].

Таким образом, можно ожидать, что образование пор и прерывности коллагенового матрикса склеры в результате термомеханического действия лазерного излучения будет способствовать увеличению ее локальной гидропроницаемости и соответственно снижению ВГД.

Цель исследования - морфофункциональное изучение состояния транссклеральной фильтрации ВГЖ после неразрушающего воздействия импульсно-периодическим лазерным излучением на длине волны 1,56 мкм в проекции плоской части цилиарного тела.

Эксперименты проводили in vitro на четырех аутопсийных человеческих глазах и in vivo на восьми глазах четырех кроликов породы шиншилла массой 2-2,5 кг.

В работе использовали Er-glass волоконный лазер, генерирующий излучение на длине волны 1,56 мкм, которое поглощается в слое 0,7 мм, не повреждая при этом более глубокие ткани глаза. Доставку лазерного излучения осуществляли с помощью оптоволокна с внешним диаметром 600 мкм. Облучение проводили как в непрерывном, так и в импульсно-периодическом режимах. Мощность излучения на конце оптоволокна (W) варьировала в диапазоне 0,4-2,4 Вт, длительность лазерных импульсов (Т) составляла 200-500 мс, частота следования импульсов f=1,4-2,5 Гц, длительность воздействия 1-4 с. Для измерения мощности использовали измеритель мощности Fieldmaster («Coherent», США).

Для выбора оптимального режима облучения, позволяющего при воздействии на склеру глаза увеличить ее гидропроницаемость, была построена теоретическая модель, с помощью которой удалось получить распределение температурного поля внутри биологической ткани под действием лазерного излучения. На основе этой модели была произведена вариация основных параметров, влияющих на перераспределение температурного поля (мощности лазерного излучения, длительности и частоты следования импульсов, а также эффективного радиуса распределения лазерного пятна).

В качестве оптимальных принимались такие диапазоны изменения параметров, в которых не происходит денатурации ткани, а градиенты температур соответствуют термическим напряжениям, достаточным для образования пор в биополимерах.

Гидропроницаемость измеряли на специально созданной установке (рис. 1),

Аутопсийные глаза перед проведением эксперимента подсушивали, для чего c поверхности удаляли избыточную воду гигроскопичной тканью во избежание погрешностей, связанных с поглощением избыточной водой на поверхности, но при этом не допускали пересыхания.

Облучение производили контактно, коагуляты наносили на склеру в проекции pars plana.

Методика экспериментов in vivo на глазах кроликов. После предварительной местной инстилляционной анестезии 0,5% Sol. Alkaini и парабульбарной анестезии (общей) торец оптоволокна помещали на склеру в проекции pars plana. Всего на склеру наносили до 40 коагулятов. Измерение гидропроницаемости склеры проводили до и после лазерного воздействия в течение 15 мин (рис. 2)

Животных выводили из эксперимента как непосредственно после лазерного воздействия, так и через 45 сут. Выделенные глаза исследовали гистологически методом полутонких срезов.

Методика гистологического исследования. Энуклеированные глаза фиксировали в холодном 2,5% растворе глутаральдегида в течение 2-8 ч. Затем глаза рассекали вдоль экватора, под стереомикроскопом находили и вырезали фрагменты стенки глазного яблока размером 2×2 мм в месте нанесения коагулятов. Полученные образцы дофиксировали в 1% растворе осмиевой кислоты (1 ч), обезвоживали в спиртах возрастающей концентрации и заливали в смесь эпоксидных смол эпон-аралдит. Для изготовления полутонких срезов толщиной 0,5-1,5 мкм использовали Ультратом-IV («LKB», Швеция), срезы окрашивали метиленовым синим и фуксином (полихромное окрашивание), а для исследования полученных гистологических препаратов использовали Фотомикроскоп-III («Opton», Германия). Изображения со светового микроскопа регистрировали на цифровую фотовидеокамеру в составе аппаратно-программного комплекса автоматической морфоденситометрии ДиаМорф.

В выбранных диапазонах варьирования параметров лазерного воздействия максимальное увеличение гидропроницаемости склеры аутопсийных глаз и глаз экспериментальных животных было достигнуто при следующих параметрах: W=0,9 Вт, длительность импульса Т=200 мс, частота следования импульсов f=2,5 Гц, время облучения 4 с.

Соответствующее увеличение высоты столбика жидкости, протекшей через склеру, показано на рис. 3.

На гистологических препаратах аутопсийных глаз с оптимальными показателями гидропроницаемости склеры непосредственно после облучения определялась уплотненная зона склеры в эпицентре воздействия лазерным излучением и более разреженная зона по периферии очага. Более плотная зона склеры была обусловлена тепловой денатурацией, контракцией и компактизацией коллагеновых волокон. Периферические отделы разрежены в результате их натяжения, микроразрывов и расширения межволоконных пространств (рис. 4).

Для того чтобы определить продолжительность и обратимость постлазерных изменений в склере, обусловливающих ее повышенную гидропроницаемость, важно было получить отдаленные результаты патогистологического исследования. В связи с этим в экспериментах на кроликах помимо склеры изучали состояние других структур глаза, в той или иной степени ответственных за гидродинамику, в частности цилиарное тело: его отростчатую и плоскую части. Лазерное облучение соответствующих отделов глаза кролика проводили с параметрами, аналогичными таковым в анатомическом эксперименте. Сравнивали результаты гистологического исследования острого (через 1 сут) и хронического (через 45 сут) опытов.

Гистологическая картина острого периода постлазерного воздействия на склеру кролика во многом схожа с картиной в анатомическом эксперименте на человеческом аутопсийном глазу (рис. 5).

К концу эксперимента (45-е сутки) очаг воздействия в области склеры представлял собой утолщенный участок рыхлой, отечной, гипоцеллюлярной ткани, выстоящей в сторону хориоидеи (рис. 6).

Следующим объектом морфологического исследования была область плоской части цилиарного тела - наиболее тонкая часть хориоретинальной выстилки склеры, место, наиболее часто используемое для лазерных или иных воздействий при глаукоме.

Сразу после воздействия лазерным излучением двухслойная «слепая» часть сетчатки в области плоской части цилиарного тела выглядела отечной, вакуолизированной в беспигментном своем слое, с истонченной, местами порозной внутренней пограничной мембраной (рис. 7).

Через 45 сут происходило неполное восстановление эпителиоподобной выстилки. Беспигментные клетки эпителия сохраняли отечность цитоплазмы, истонченную ВПГ. В пигментном листке отмечали клеточный полиморфизм, гипопигментацию, вакуолизацию цитоплазмы. Мембрана Бруха оставалась прерывистой (рис. 8).

Следующей важной точкой приложения антиглаукомного воздействия лазерного излучения является отростчатая часть цилиарного тела. В 1-е сутки после воздействия лазерным излучением в проекции цилиарных отростков глаза кролика основные морфологические изменения отмечали на уровне его эпителия. В самом цилиарном теле (в мышечной и сосудистой его частях) видимых изменений не обнаруживали. Изменения на уровне эпителия носили очаговый характер и соответствовали местам лазерных аппликаций. Они заключались в частичной или полной отслойке эпителия, дисперсии гранул пигмента, деструкции клеток слоя беспигментного эпителия, отслоении с микроразрывами внутренней пограничной мембраны, частичном выходе клеточного детрита в заднюю камеру глаза (рис. 9).

Через 45 дней отмечали восстановление целостности цилиарного эпителия, хотя полной дифференцировки его слоев к этому времени не происходило (рис. 10).

Таким образом, на основании полученных результатов экспериментального исследования удалось выработать оптимальный режим для создания максимально проницаемого участка склеры. При этом грубых повреждений тканей глаза не происходит, а область лазерного воздействия приобретает повышенную гидропроницаемость. Комплексное воздействие лазерного излучения на склеру, плоскую часть цилиарного тела и его отростки способно привести к суммации патогистологических изменений, обусловливающих снижение секреции ВГЖ в результате редукции капилляров цилиарных отростков, активации ее увеального пути оттока через истонченные хориоретинальные слои в очаге воздействия, последующего расширения супрахориоидального пространства и, наконец, усиления транссклеральной фильтрации жидкости за счет появления в склере пористых структур. Подобное комплексное воздействие лазерного излучения способно дать максимально выраженный и продолжительный гипотензивный эффект. Полученные данные могут стать основой для создания новой неинвазивной технологии неразрушающего лазерного воздействия в лечении глаукомы.