goslasmedЛазерная медицинаLaser Medicine2071-80042686-8644Skobelkin Centre for Laser Medicine - a branch of the Federal Clinical Center for High Medical Technologies, FMBA of Russia10.37895/2071-8004-2018-22-1-61-65goslasmed-403Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL RESEARCHESКомпьютерное моделирование лазерного воздействия в режиме единичного микроимпульса и реакции белков хориоретинального комплекса для селективного и эффективного воздействия на клетки ретинального пигментного эпителияComputer simulation of laser action in the regime of sir micropulse and reactions of proteins chorioretinal comp for selective and effective action on the retinal pigment epithelium cellsВолодинПавел ЛьвовичVolodinP. L.volodinpl@mntk.ruИвановаЕ. В.IvanovaE. V.noemail@neicon.ruФГАУ «МНТК «Микрохирургия глаза» имени академика С.Н. Федорова» Минздрава РоссииРоссия2018030820182216165Copyright © Володин П.Л., Иванова Е.В., 20182018Володин П.Л., Иванова Е.В.Volodin P.L., Ivanova E.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://goslasmed.elpub.ru/jour/article/view/403

Цель исследования. Провести компьютерное моделирование единичного лазерного микроимпульса и оценить реакцию белков хориоретинального комплекса для определения селективного и эффективного воздействия на клетки РПЭ. Методы исследования. Компьютерное моделирование воздействия единичного лазерного микроимпульса на РПЭ выполнялось из расчета прозрачных оптических сред и средней степени пигментации глазного дна. Параметры: длина волны - 577 нм, диаметр пятна - 100 мкм, мощность - 0,5-10 Вт, длительность импульса - 5-1000 мкс. Результаты. Определены понятия эффективности (отношение объема денатурированного белка внутри слоя РПЭ ко всему объему слоя РПЭ) и селективности (отношение денатурированного белка внутри слоя РПЭ ко всему денатурированному белку) для оценки степени воздействия на РПЭ. Оптимальное значение F-меры для единичного импульса реализуется при длительности импульса 25 мкс и мощности около 4 Вт, а для 50 мкс - при 1,9 Вт. Отклонения от оптимальной зоны приведут к недостаточной эффективности без достижения клинического результата или к высокой эффективности с потерей селективности и повреждением прилежащих тканей. Заключение. Селективное и эффективное воздействие на РПЭ при различной длительности микроимпульса реализуется в ограниченном диапазоне мощности. При лечении патологии сетчатки необходим учет технических особенностей лазерной установки, индивидуальной прозрачности оптических сред и степени пигментации глазного дна пациента. Ключевые слова: микроимпульсное селективное лазерное воздействие, ретинальный пигментный эпителий.

Purpose. To conduct computer simulation of a single laser micropulse and to evaluate the reaction of proteins of the chorioretinal complex to determine the selective and effective effect on RPE cells. Materials and methods. Computer simulations of the effects of a single laser micropulse on RPE with the transparent optical media and the average degree of fundus pigmentation were conducted. Parameters: the wavelength was 577 nm, spot diameter 100 μm, power - 0,5-10 W, pulse duration - 5-1000 μs. Results. The degree of impact on the RPE were defined the concepts of efficiency (the ratio of denatured protein within the RPE layer to the entire volume of the layer of RPE) and selectivity (the ratio of denatured protein within the layer of RPE to all denatured protein). The optimal value of F-measure for a single pulse is realized with a pulse duration of 25 ^s and a power of about 4 W, and for 50 ^s at 1.9 W. Deviations from the optimum can lead to a lack of effectiveness without achieving a clinical result or high efficiency with loss of selectivity and damage to the adjacent tissues. Conclusion. The selective and effective effect on RPE at different times duration of the micropulse is realized in a limited power range. In the treatment of retinal pathology it is necessary to consider the technical features of the laser installation transparency of optical media and the degree of pigmentation of the patient’s eye fundus. Keywords: selective micropulse laser treatment, retinal pigment epithelium.

ReferencesВолодин П.Л., Желтое Г.И., Иванова Е.В., Соломин В.А. Калибровка параметров микроимпульсного режима лазера IRIDEX IQ 577 с помощью компьютерного моделирования и методов диагностики глазного дна // Современные технологии в офтальмологии. - 2017. - № 1. - С. 52-54.Володин П.Л., Желтое Г.И., Иванова Е.В., Соломин В.А. Калибровка параметров микроимпульсного режима лазера IRIDEX IQ 577 с помощью компьютерного моделирования и методов диагностики глазного дна // Современные технологии в офтальмологии. - 2017. - № 1. - С. 52-54.Володин П.Л., Иванова Е.В., Соломин В.А., Письменская В.А., Хрисанфова Е.С. Первый опыт применения селективного микроимпульсного лазерного воздействия (577 нм) с индивидуальным подбором параметров у пациентов с острой центральной серозной хориоретинопатией // Практическая медицина. - 2017. - Т. 2. - № 9 (110). - С. 55-59.Володин П.Л., Иванова Е.В., Соломин В.А., Письменская В.А., Хрисанфова Е.С. Первый опыт применения селективного микроимпульсного лазерного воздействия (577 нм) с индивидуальным подбором параметров у пациентов с острой центральной серозной хориоретинопатией // Практическая медицина. - 2017. - Т. 2. - № 9 (110). - С. 55-59.Гапеева Т.А., Глазков В.Н., Подольцев А.С., Желтов Г.И., Мешков Г.Г. Лазерный метод определения температурной зависимости константы скорости реакции фотокоагуляции in vivo // Весці АН БССР. Серыя фізіка-матаматьічньїх навук. -1986. - № 3. - С. 81-85.Гапеева Т.А., Глазков В.Н., Подольцев А.С., Желтов Г.И., Мешков Г.Г. Лазерный метод определения температурной зависимости константы скорости реакции фотокоагуляции in vivo // Весці АН БССР. Серыя фізіка-матаматьічньїх навук. -1986. - № 3. - С. 81-85.Желтов Г.И. Воздействие интенсивного оптического излучения на ткани глаз: исследования и приложения: Автореф. дис.. д-ра мед. наук. - Минск, 1996. - 92 с.Желтов Г.И. Воздействие интенсивного оптического излучения на ткани глаз: исследования и приложения: Автореф. дис.. д-ра мед. наук. - Минск, 1996. - 92 с.Желтов Г.И., Глазков В.Н., Иванова Е.В. Селективное действие лазерных импульсов на ретинальный пигментный эпителий. Физические основы // ARS-MEDICA. - 2012. - № 3 (58). -С. 78-85.Желтов Г.И., Глазков В.Н., Иванова Е.В. Селективное действие лазерных импульсов на ретинальный пигментный эпителий. Физические основы // ARS-MEDICA. - 2012. - № 3 (58). -С. 78-85.Иванова Е.В. Влияние лазерного лечения на структурно-функциональные нарушения центральной зоны сетчатки, выявленные после микроинвазивной эндовитреальной хирургии отслойки сетчатки: Дис.. канд. мед. наук. - М., 2010. - 153 с.Иванова Е.В. Влияние лазерного лечения на структурно-функциональные нарушения центральной зоны сетчатки, выявленные после микроинвазивной эндовитреальной хирургии отслойки сетчатки: Дис.. канд. мед. наук. - М., 2010. - 153 с.Картель Н.Т., Лобанов В.В. Теория активированного комплекса. Книга 1. Физика поверхности. - Киев: Институт химии поверхности НАН Украины; Интерсервис, 2015. - Т. 1. Глава 9. - С. 363-389.Картель Н.Т., Лобанов В.В. Теория активированного комплекса. Книга 1. Физика поверхности. - Киев: Институт химии поверхности НАН Украины; Интерсервис, 2015. - Т. 1. Глава 9. - С. 363-389.Качалина Г.Ф., Желтов Г.И., Иванова Е.В. Оптимизация режимов лазера IRIS Medical IQ 577 для избирательного воздействия на пигментный эпителий сетчатки // Офтальмология. Восточная Европа. - 2015. - № 4 (27). - С. 69-77.Качалина Г.Ф., Желтов Г.И., Иванова Е.В. Оптимизация режимов лазера IRIS Medical IQ 577 для избирательного воздействия на пигментный эпителий сетчатки // Офтальмология. Восточная Европа. - 2015. - № 4 (27). - С. 69-77.Качалина Г.Ф., Желтов Г.И., Иванова Е.В. Современные подходы применения микроимпульсного режима при лечении заболеваний центральной зоны сетчатки // Таврический медико-биологический вестник. - 2012. - Т. 15. - № 3-3. -С. 225-227.Качалина Г.Ф., Желтов Г.И., Иванова Е.В. Современные подходы применения микроимпульсного режима при лечении заболеваний центральной зоны сетчатки // Таврический медико-биологический вестник. - 2012. - Т. 15. - № 3-3. -С. 225-227.Любарев А.Е., Курганов Б.И. Изучение необратимой тепловой денатурации белков методом дифференциальной сканирующей калориметрии // Успехи биологической химии. - 2000. - Т. 40. -С. 43-84.Любарев А.Е., Курганов Б.И. Изучение необратимой тепловой денатурации белков методом дифференциальной сканирующей калориметрии // Успехи биологической химии. - 2000. - Т. 40. -С. 43-84.Тахчиди Х.П., Качалина Г.Ф., Желтов Г.И., Иванова Е.В. Новая технология восстановления зрительных функций, основанная на избирательном воздействии коротких импульсов лазерного излучения на пигментный эпителий сетчатки // Офтальмология в Беларуси. - 2010. - № 4 (07). - С. 79-83.Тахчиди Х.П., Качалина Г.Ф., Желтов Г.И., Иванова Е.В. Новая технология восстановления зрительных функций, основанная на избирательном воздействии коротких импульсов лазерного излучения на пигментный эпителий сетчатки // Офтальмология в Беларуси. - 2010. - № 4 (07). - С. 79-83.Тахчиди Х.П., Качалина Г.Ф., Желтов Г.И., Касмынина Т.А., Горшков И.М., Иванова Е.В. Эффективность новой лазерной технологии микроимпульсного воздействия в лечении структурно-функциональных нарушений после эндовитреальной хирургии отслойки сетчатки // Офтальмохирургия. - 2010. -№ 2. - С. 35-41.Тахчиди Х.П., Качалина Г.Ф., Желтов Г.И., Касмынина Т.А., Горшков И.М., Иванова Е.В. Эффективность новой лазерной технологии микроимпульсного воздействия в лечении структурно-функциональных нарушений после эндовитреальной хирургии отслойки сетчатки // Офтальмохирургия. - 2010. -№ 2. - С. 35-41.Федоров С.Н., Ивашина А.И., Антонова Е.Г., Коршунова Н.К., Божков Н.А., Карпов В.М., Безрук Г.А. Математическое моделирование термохимических процессов при термокоагуляции // Офтальмохирургия. - 1992. - № 3. - С. 8-13.Федоров С.Н., Ивашина А.И., Антонова Е.Г., Коршунова Н.К., Божков Н.А., Карпов В.М., Безрук Г.А. Математическое моделирование термохимических процессов при термокоагуляции // Офтальмохирургия. - 1992. - № 3. - С. 8-13.Hayes J.R., Wolbarsht M.L. Thermal model for retinal damage induced by pulsed laser // Aerospace Medicine. - 1968. - Vol. 39. -№ 5. - P. 474-480.Hayes J.R., Wolbarsht M.L. Thermal model for retinal damage induced by pulsed laser // Aerospace Medicine. - 1968. - Vol. 39. -№ 5. - P. 474-480.Ivanova E.V., Volodin P.L., Zheltov G.I. New technique of treatment acute central serous chorioretinopathy based on selective influence of short laser pulses on retinal pigment epithelium // European Journal of Ophthalmology. - 2017. - Vol. 27. - Issue 2. - Mar-Apr 2017. - P. 67e.Ivanova E.V., Volodin P.L., Zheltov G.I. New technique of treatment acute central serous chorioretinopathy based on selective influence of short laser pulses on retinal pigment epithelium // European Journal of Ophthalmology. - 2017. - Vol. 27. - Issue 2. - Mar-Apr 2017. - P. 67e.Roider J., Hillenkamp F., Flotte T.J., Birngruber R. Microphotocoagulation: selective effects of repetitive short laser pulses // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. - 1993. - Vol. 90. - P. 8643-8647.Roider J., Hillenkamp F., Flotte T.J., Birngruber R. Microphotocoagulation: selective effects of repetitive short laser pulses // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. - 1993. - Vol. 90. - P. 8643-8647.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.