Almanac of Clinical MedicineAlmanac of Clinical MedicineАльманах клинической медицины2072-05052587-9294Moscow Regional Research and Clinical Institute (MONIKI)32910.18786/2072-0505-2016-44-2-130-139ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИOPTIMIZATION OF LASER SURGERY OF THE SECONDARY CATARACTОПТИМИЗАЦИЯ ЛАЗЕРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ УДАЛЕНИЯ ПЛЕНОК ВТОРИЧНОЙ КАТАРАКТBaumO. I.БаумО. И.
Russian Federation

PhD (in Physics and Mathematics), Senior Research Fellow, Advanced Laser Technologies Department

канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотр., отделение перспективных лазерных технологий

baumolga@gmail.comRomanovO. G.РомановО. Г.
Belarus

PhD (in Physics and Mathemat- ics), Associate Professor, Head of Chair of Computer Modelling

канд. физ.-мат. наук, доцент, заведующий кафедрой компьютерного моделирования

baumolga@gmail.comGamidovA. A.ГамидовА. А.
Russian Federation

MD, PhD, Senior Research Fellow, Laboratory of New Laser Technologies

канд. мед. наук, ст. науч. сотр., лаборатория новых лазерных технологий

baumolga@gmail.comFedorovA. A.ФедоровА. А.
Russian Federation

MD, PhD, Leading Research Fellow

канд. мед. наук, заведующий лабораторией фундаментальных исследований в офтальмологии

baumolga@gmail.comRomanovG. S.РомановГ. С.
Belarus

PhD (in Physics and Mathematics), Senior Research Fellow

канд. физ.- мат. наук, ст. науч. сотр.

baumolga@gmail.comZheltovG. I.ЖелтовГ. И.
Belarus

PhD (in Physics and Mathemat- ics), Professor, Principal Research Fellow

д-р физ.-мат. наук, гл. науч. сотр.

baumolga@gmail.comSobolE. N.СобольЭ. Н.
Russian Federation

PhD (in Physics and Mathematics), Head of Laboratory of Biophotonics

д-р физ.- мат. наук, заведующий лабораторией биофотоники

baumolga@gmail.comInstitute of Laser and Information Technologies of the Russian Academy of SciencesФГБУН «Институт проблем лазерных и информационных технологий» РАН2 Pionerskaya ul., Troitsk, Moscow, 142092, Russian Federation142092, г. Москва, Троицк, ул. Пионерская, 2, Российская ФедерацияBelarusian State UniversityБелорусский государственный университет4 Nezavisimosti pr., Minsk, 220030, Republic of Belarus220030, г. Минск, пр. Независимости, 4, Республика БеларусьState Research Institute of Eye Diseases of Russian Academy of SciencesФГБНУ «Научно-исследовательский институт глазных болезней»11 Rossolimo ul., Moscow, 119021, Russian Federation119021, г. Москва, ул. Россолимо, 11, Российская ФедерацияA.V. Luikov Heat and Mass Transfer Institute of the National Academy of Sciences of BelarusГНУ «Институт тепло- и массобмена имени А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси»15 P. Brovka ul., Minsk, 220072, Republic of Belarus220072, г. Минск, ул. П. Бровки, 15, Республика БеларусьB.I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of BelarusИнститут физики им. Б.И. Степанова НАН Беларуси68 Nezavisimosti pr., Minsk, 220072, Republic of Belarus220072, г. Минск, пр. Независимости, 68, Республика Беларусь150320164421301392606201626062016Copyright ©; 2016, Baum O.I., Romanov O.G., Gamidov A.A., Fedorov A.A., Romanov G.S., Zheltov G.I., Sobol E.N.Copyright ©; 2016, Баум О.И., Романов О.Г., Гамидов А.А., Федоров А.А., Романов Г.С., Желтов Г.И., Соболь Э.Н.2016Baum O.I., Romanov O.G., Gamidov A.A., Fedorov A.A., Romanov G.S., Zheltov G.I., Sobol E.N.Баум О.И., Романов О.Г., Гамидов А.А., Федоров А.А., Романов Г.С., Желтов Г.И., Соболь Э.Н.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://almclinmed.ru/jour/article/view/329

Background: This is a theoretical and experimental study of the thermomechanical effects of laser radiation with a wavelength of 1.06 microns on the eye tissues during a laser surgery on the secondary cataract (pupillary membrane). Its relevance is related to the rates of complications after laser surgery of the eye associated with the choice of energy and time parameters of the laser irradiation. These parameters are related to the occurrence of such factors as unstable fields of thermal stress and pressure that are difficult to take into account and indirectly lead to adverse events when removing the secondary cataract. Aim: To minimize side effects and to optimize the existing technology of laser removal of the secondary cataract. Materials and methods: Samples of a  normal lens capsule and of lens capsules with various types of opacities taken during a  cataract surgery, with various optic characteristics and thickness, were treated with an infrared laser (Nd:YAG laser, 1064 nm). We performed morphometric measurements and built up a  theoretical model of the processes in a continuous medium under the effects of impulse laser irradiation. Results: The results of numerical modelling with this newly developed theoretical model are in satisfactory agreement with the experimental data on development of deformities obtained with the autopsy materials (posterior capsule of the human lens with various optical characteristics and thickness, from thin transparent membranes to more thick opaque samples). Conclusion: This study would allow for optimization of the technology of laser treatment for secondary cataracts by changing the irradiation parameters during the procedure. 

Актуальность. Работа посвящена теоретическому и  экспериментальному исследованию термомеханического воздействия лазерного излучения с  длиной волны 1,06 мкм на ткани глаза при лазерной операции по удалению вторичной катаракты (зрачковой мембраны). Актуальность обусловлена частотой осложнений после проведения лазерных глазных вмешательств, связанных с  выбором энергетических и  временных параметров лазерного облучения. Именно с ними сопряжено возникновение таких трудно учитываемых факторов, как нестационарные поля термонапряжений и давления, опосредованно вызывающие нежелательные осложнения при удалении пленок вторичной катаракты. Цель – минимизировать побочные действия и  оптимизировать существующую технологию лазерного удаления пленок вторичной катаракты. Материал и методы. Воздействие осуществляли с  помощью лазера инфракрасного диапазона (Nd:YAG- лазер, 1064 нм). Воздействовали на образцы капсулы нормального хрусталика, а  также образцы с  различными формами помутнений после хирургии катаракты с  различными оптическими характеристиками и  толщиной. Проводили морфометрическое исследование. Построена теоретическая модель процессов, протекающих в сплошной среде при действии на нее импульсного лазерного излучения. Результаты численного моделирования на основе впервые представленной теоретической модели находятся в  удовлетворительном согласии с экспериментальными данными по раз- витию деформаций, полученными на аутопсийном материале  – задней капсуле человека с  различными оптическими характеристика- ми и  толщиной (от тонких прозрачных пленок до более толстых непрозрачных образцов). Заключение. Проведенное исследование позволяет оптимизировать технологию лазерного лечения вторичных катаракт, меняя параметры облучения в процессе воздействия.

lasersecondary cataracttheoretical modelthermal stressлазервторичная катарактатеоретическая модельтермонапряжения1. Краснов ММ. Лазерная микрохирургия глаза. Вестник офтальмологии. 1973;(1): 3–11.2.Aron-Rosa D, Aron JJ, Griesemann M, Thyzel R. Use of the neodymium-YAG laser to open the posterior capsule after lens implant surgery: a preliminary report. J Am Intraocul Implant Soc. 1980;6(4):352–4.3. Гамидов АА, Большунов АВ. Современные технологии лазерной хирургии зрачковых мембран при артифакии. Вестник офтальмологии. 2007;(6):46–51.4. Khanzada MA, Jatoi SM, Narsani AK, Dabir SA, Gul S. Is the Nd:YAG laser a safe procedure for posterior capsulotomy? Pak J Ophthalmol. 2008;24(2):73–8.5. Steinert RF, Puliafito CA, Kumar SR, Dudak SD, Patel S. Cystoid macular edema, retinal detachment, and glaucoma after Nd:YAG laser posterior capsulotomy. Am J Ophthalmol. 1991;112(4):373–80.6. Гамидов АА, Сосновский ВВ, Боев ВИ, Бузыканова МА. Изучение факторов риска повреждения ИОЛ лазерным излучением. Вестник офтальмологии. 2006;(5):28–31.7.Иванов АН. Результаты неодимиевого ИАГ- лазерного воздействия при выраженной экссудативной реакции после имплантации интраокулярной линзы. В е с т н и к офтальмологии. 2002;(3):13–5.8. Желтов ГИ. Проблемы безопасности при работе с лазерами. В: Большунов АВ, ред. Вопросы лазерной офтальмологии. М.: Апрель; 2013. с. 15–31.9. Гамидов АА, Большунов АВ. Лазерная микрохирургия пленчатых мембран в области иридо-хрусталиковой диафрагмы. В: Большунов АВ, ред. Вопросы лазерной офтальмологии. М.: Апрель; 2013. c. 106–30.10. Birngruber R, Hillenkamp F, Gabel VP. Theoretical investigations of laser thermal retinal injury. Health Phys. 1985;48(6):781–96.11. Chofflet J, Amar JP, Deidier D. Retrospective study of complications of 329 YAG laser capsulotomies. Fortschr Ophthalmol. 1991;88(6):806–8. 12. Fankhauser F, Kwasniewska S. Laser in ophthalmology. Basic, diagnostic and surgical aspects. Hague: Kugler Publications; 2003. 450 p.13. Katzen LE, Fleischman JA, Trokel SL. The YAG laser: an American experience. J Am Intraocul Implant Soc. 1983;9(2):151–6.14.Gamidov AA, Bolshunov AV, Yuzhakov AV, Shcherbakov EM, Baum OI, Sobol EN. Optical transmission and laser ablation of pathologically changed eye lens capsule. Quantum Electronics. 2015;45(2):180–4. doi: http://dx.doi. org/10.1070/QE2015v045n02ABEH015641.15. Зельдович ЯБ, Райзер ЮП. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука; 1966. 688 c.16. Кочин НЕ, Кибель ИА, Розе НВ. Теоретическая гидромеханика. Ч. I. М.: Физматгиз; 1963. 584 c.17. Канель ГИ, Разоренов СВ, Уткин АВ, Фортов ВЕ. Ударно-волновые явления в конденсированных средах. М.: Янус-К; 1996. 408 c.18. Richtmayer RD, Morton KW. Difference methods for initial-value problems. New York: Interscience Publishers/John Wiley and Sons; 1967. 405 p.19. Саульев ВК. Интегрирование уравнений параболического типа методом сеток. М.: Физматлит; 1960. 324 c.20. Welch AJ. The thermal response of laser irradiated tissue. IEEE Journal of Quantum Electronics. 1984;QE-20(12):1471–81.