goslasmedЛазерная медицинаLaser Medicine2071-80042686-8644Skobelkin Centre for Laser Medicine - a branch of the Federal Clinical Center for High Medical Technologies, FMBA of Russia10.37895/2071-8004-2024-28-2-15-26goslasmed-875Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL RESEARCHESРасчет параметров микроимпульсного режима с учетом возраста и типа внешности по шкале Фитцпатрика для селективной микроимпульсной индивидуальной ретинальной терапии (СМИРТ) на серийных лазерахCalculations of micropulse mode parameters regarding the age and type of appearance by Fitzpatrick scale for selective micropulse individual retinal therapy (SMIRT) on serial lasershttps://orcid.org/0000-0001-9044-3400ИвановаЕ. В.IvanovaE. V.

Иванова Елена Владимировна – кандидат медицинских наук, врач-офтальмолог отделения лазерной хирургии сетчатки

Москва

Elena V. Ivanova – Cand. Sci. (Med.), ophthalmologist of laser retinal surgery department

Moscow

elena-mntk@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1460-9960ВолодинП. Л.VolodinP. L.

Володин Павел Львович – доктор медицинских наук, зав. отделом лазерной хирургии сетчатки

Москва

Pavel L. Volodin – Cand. Sci. (Med.), head of laser retinal surgery department

Moscow

volodinpl@mntk.ruФГАУ НМИЦ «МНТК “Микрохирургия глаза” им. акад. С.Н. Федорова» Минздрава РоссииРоссияS. Fyodorov Eye Microsurgery Federal State InstitutionRussian Federation2024090320252821526Copyright © Иванова Е.В., Володин П.Л., 20252025Иванова Е.В., Володин П.Л.Ivanova E.V., Volodin P.L.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://goslasmed.elpub.ru/jour/article/view/875Цель

Цель: разработать формулы подбора параметров для каждого пациента с учетом возраста и типа внешности по шкале Фитцпатрика на основе анализа результатов тестирования селективного микроимпульсного режима по данным аутофлюоресценции (АФ), что позволит проводить лечение по технологии селективной микроимпульсной индивидуальной ретинальной терапии (СМИРТ) без предварительного тестирования на серийных лазерных установках.

Материалы и методы

Материалы и методы. Под нашим наблюдением находились 97 пациентов с острой центральной серозной хориоретинопатией (ЦСХРП) в возрасте от 30 до 65 лет с 1-го по 4-й тип внешности по шкале Фитцпатрика. Проведен анализ результатов тестирования селективного микроимпульсного режима (диаметр пятна – 100 мкм, длительность микроимпульса – от 50 до 150 мкс, рабочий цикл – 0,5–5 %, длительность пакета микроимпульсов – от 10 до 50 мс (1–5 импульсов в пакете), мощность 1–2 Вт) на лазерной установке «IridexIQ 577». Для каждого лазерного аппликата определяли вероятность визуализации пятна (ВВП) по данным коротковолновой АФ (488 нм).

Результаты

Результаты. На основе анализа 4685 аппликатов по данным АФ построена функция логистической регрессии ВВП с использованием метода максимизации правдоподобия на обучающей выборке в зависимости от параметров микроимпульсного режима, возраста и типа внешности по шкале Фитцпатрика. Полученная формула была инвертирована для прогнозирования необходимой мощности, длительности импульса и количества импульсов режима для достижения требуемого уровня ВВП. Ошибки коэффициентов логистической регрессии были получены методом бутстрэппинга. Качество регрессии оценивалось с помощью критерия χ 2 Пирсона. На основе сравнения логистической функции с компьютерным моделированием было показано, что возраст и тип внешности являются ключевыми персональными характеристиками, которые нужно учитывать при подборе параметров микроимпульсного режима для лечения.

Заключение

Заключение. Разработаны формулы для подбора параметров селективного микроимпульсного режима с учетом возраста и типа внешности по шкале Фитцпатрика без предварительного тестирования для лечения по технологии СМИРТ на серийных лазерных установках.

Purpose

Purpose: to develop formulas for selecting parameters for each patient regarding their age and type of appearance by the Fitzpatrick scale. To obtain the formulas after testing the selective micropulse mode by autofluorescent (AF) results would allow to treat patients using the technology of selective micropulse individual retinal therapy (SMIRT) without preliminary testing on serial laser systems.

Materials and methods

Materials and methods: 97 patients with acute central serous chorioretinopathy, aged 30–65, with type 1 to type 4 appearance by the Fitzpatrick scale were enrolled in the study. The obtained results after the testing of selective micropulse mode (spot diameter – 100 microns, micropulse duration 50–150 μsec, duty cycle – 0.5–5 %, pulse packet duration – from 10 to 50 ms (1–5 pulses per packet), power –1–2 W) were analyzed. Laser system Iridex IQ 577 was used in the trial. For each laser spot, the probability of damage detection (PDD) was calculated with shortwave AF (488 nm) data.

Results

Results. On analyzing 4685 spots by AF findings, PDD logistic regression function was constructed using the likelihood maximization method on a training sample depending on micropulse mode parameters, age and type of appearance by Fitzpatrick scale. The resulting formula was inverted to predict the required power, pulse duration, and number of pulses to achieve the required PDD level. Errors in the logistic regression coefficients were obtained by bootstrapping. The regression quality was assessed using Pearson’s chi-squared test. While comparing the ogistic function and computer modeling, it has been shown that age and type of appearance are key personal characteristics which must be taken into account when selecting parameters of micropulse mode treatment.

Conclusion

Conclusion. The authors have developed formulas for selecting parameters of selective micropulse mode regarding the patient’s age and type of appearance by Fitzpatrick scale without preliminary testing for treatment with SMIRT technique on serial laser systems.

СМИРТмикроимпульсподбор параметровтип внешности по шкале ФитцпатрикааутофлюоресценцияSMIRTmicropulseselection of parametersFitzpatrick scaleautofluorescenceReferencesVolodin P.L., Ivanova E.V. Clinical evaluation of individualized and navigated microsecond pulsing laser for acute central serous chorioretinopathy. Ophthalmic Surgery Lasers and Imaging Retina. 2020; 51: 512–520. DOI: 10.3928/23258160-20200831-06Volodin P.L., Ivanova E.V. Clinical evaluation of individualized and navigated microsecond pulsing laser for acute central serous chorioretinopathy. Ophthalmic Surgery Lasers and Imaging Retina. 2020; 51: 512–520. DOI: 10.3928/23258160-20200831-06Roider J., Brinkmann R., Wirbelauer C., Laqua H., Birngruber R. Subthreshold (retinal pigment epithelium) photocoagulation in macular diseases: a pilot study. Br J Ophthalmol. 2000; (1): 40–47. DOI: 10.1136/bjo.84.1.40Roider J., Brinkmann R., Wirbelauer C., Laqua H., Birngruber R. Subthreshold (retinal pigment epithelium) photocoagulation in macular diseases: a pilot study. Br J Ophthalmol. 2000; (1): 40–47. doi: 10.1136/bjo.84.1.40Качалина Г.Ф., Желтов Г.И., Иванова Е.В. Современные подходы применения микроимпульсного режима при лечении заболеваний центральной зоны сетчатки. Таврический медико-биологический вестник. 2012; 15(3;3): 225–227.Kachalina G.F., Zheltov G.I., Ivanova Е.V. Modern approaches to the use of micropulse mode in the treatment of diseases of the central zone of the retina. Tavricheskiy Medico-biological Vestnik. 2012; 15(3;3): 225–227 (In Russ.).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): 79–83.Takhchidi K.P., Kachalina G.F., Zheltov G.I., Ivanova Е.V. New technique of rehabilitation of visual function based on selective infl uence of short laser pulses on retinal pigment epithelium. Ophthalmology in Belarus. 2010; 4(07): 79–83 (In Russ.).Brinkmann R., Birngruber R. Selective Retina Therapy (SRT). Z Med Phys. 2007; 17(1): 6–22. DOI: 10.1016/j.zemedi.2006.11.002Brinkmann R., Birngruber R. Selective Retina Therapy (SRT). Z Med Phys. 2007; 17(1): 6–22. DOI: 10.1016/j.zemedi.2006.11.002Roider R., Michaud N.A, Flotte T.J., Birngruber R. Response of the retinal pigment epithelium to selective photocoagulation. Arch Ophthalmol. 1992; 110(12): 1786–1792. DOI: 10.1001/archopht.1992.01080240126045Roider R., Michaud N.A, Flotte T.J., Birngruber R. Response of the retinal pigment epithelium to selective photocoagulation. Arch Ophthalmol. 1992; 110(12): 1786–1792. DOI: 10.1001/archopht.1992.01080240126045Schuele G., Rumohr M., Huettmann G., Brinkmann R. RPE damage thresholds and mechanisms for laser exposure in the microsecond-to-millisecond time regimen. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2005; 46(2); 714–719. DOI: 10.1167/iovs.04-0136Schuele G., Rumohr M., Huettmann G., Brinkmann R. RPE damage thresholds and mechanisms for laser exposure in the microsecond-to-millisecond time regimen. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2005; 46(2); 714–719. DOI: 10.1167/iovs.04-0136Roider J., Hillenkamp F., Flotte T.J., Birngruber R. Microphotocoagulation: selective effects of repetitive short laser pulses. Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 1993; 90: 8643–8647. DOI: 10.1073/pnas.90.18.8643Roider J., Hillenkamp F., Flotte T.J., Birngruber R. Microphotocoagulation: selective effects of repetitive short laser pulses. Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 1993; 90: 8643–8647. DOI: 10.1073/pnas.90.18.8643Seifert E., Tode J., Pielen A., Theisen-Kunde D., Framme C., Roider J., Miura Y., Birngruber R., Brinkmann R. Selective retina therapy: toward an optically controlled automatic dosing. J Biomed Opt. 2018; 23(11): 1–12. DOI: 10.1117/1.JBO.23.11.115002. PMID: 30392199Seifert E., Tode J., Pielen A., Theisen-Kunde D., Framme C., Roider J., Miura Y., Birngruber R., Brinkmann R. Selective retina therapy: toward an optically controlled automatic dosing. J Biomed Opt. 2018; 23(11): 1–12. DOI: 10.1117/1.JBO.23.11.115002. PMID: 30392199.Ivanova E.V., Volodin P.L., Guskov A.V. Determination of Micropulse Modes with Targeted Damage to the Retinal Pigment Epithelium Using Computer Modeling for the Development of Selective Individual Micropulse Retinal Therapy. Curr Eye Res. 2022; 47(1): 107–114. DOI: 10.1080/02713683.2021.1962360Ivanova E.V., Volodin P.L., Guskov A.V. Determination of Micropulse Modes with Targeted Damage to the Retinal Pigment Epithelium Using Computer Modeling for the Development of Selective Individual Micropulse Retinal Therapy. Curr Eye Res. 2022; 47(1): 107–114. DOI: 10.1080/02713683.2021.1962360Володин П.Л., Желтов 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: 52–54.Volodin P.L., Zheltov G.I., Ivanova E.V., Solomin V.A. Calibration of the parameters of the micropulse mode of the IRIDEX IQ 577 laser using computer modeling and fundus diagnostic methods. Modern technologies in ophthalmology. 2017; 1: 52–54.Володин П.Л., Иванова Е.В. Компьютерное моделирование лазерного воздействия в режиме единичного микроимпульса и реакции белков хориоретинального комплекса для селективного и эффективного воздействия на клетки ретинального пигментного эпителия. Лазерная медицина. 2018; 22(1): 61–65. DOI: 10.37895/2071-8004-2018-22-1-61-65Volodin P.L., Ivanova E.V. Computer simulation of laser action in the regime of sir micropulse and reactions of proteins chorioretinalcomplex for selective and effective action on the retinal pigment epithelium cells. Laser Medicine. 2018; 22(1): 61–65 (In Russ.). DOI: 10.37895/2071-8004-2018-22-1-61-65Желтов Г.И., Глазков В.Н., Иванова Е.В. Селективное действие лазерных импульсов на ретинальный пигментный эпителий. Физические основы. ARS-MEDICA. 2012; 3(58): 78–85.Zheltov G.I., Glazkov V.N., Ivanova E.V. Selective effect of laser pulses on retinal pigment epithelium. Physical basics. ARS-MEDICA. 2012; 3(58): 78–85 (In Russ.).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): 69–77.Kachalina G.F., Zheltov G.I., Ivanova E.V. Optimization of operating modes of IRIS Medical IQ 577 laser for selective action onto retinal pigment epithelium. Ophthalmology Eastern Europe. 2015; 4(27): 69–77 (In Russ.).Geeraets W., Williams R., Chan G., Ham W., Guerry D., Schmidt F. The relative absorption of thermal energy in retina and choroid. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1962; 1: 340–347.Geeraets W., Williams R., Chan G., Ham W., Guerry D., Schmidt F. The relative absorption of thermal energy in retina and choroid. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1962; 1: 340–347.Fitzpatrick T.B. The validity and practicality of sun-reactive skin types I through VI. Arch Dermatol. 1988; 124(6): 869– 71. DOI: 10.1001/archderm.124.6.869Fitzpatrick T.B. The validity and practicality of sun-reactive skin types I through VI. Arch Dermatol. 1988; 124(6): 869– 71. DOI: 10.1001/archderm.124.6.869Sarna T., Burke J.M., Korytowski W., Rózanowska M., Skumatz C.M., Zareba A., Zareba M. Loss of Melanin From Human RPE With Aging: Possible Role of Melanin Photooxidation. Exp Eye Res. 2003; 76(1): 89–98. DOI: 10.1016/s0014-4835(02)00247-6Sarna T., Burke J.M., Korytowski W., Rózanowska M., Skumatz C.M., Zareba A., Zareba M. Loss of Melanin From Human RPE With Aging: Possible Role of Melanin Photooxidation. Exp Eye Res. 2003; 76(1): 89–98. DOI: 10.1016/s0014-4835(02)00247-6Weale R.A. Age and the transmittance of the human crystalline lens. The Journal of Physiology. 1988; 395(1): 577–587. DOI: 10.1113/jphysiol.1988.sp016935Weale R.A. Age and the transmittance of the human crystalline lens. The Journal of Physiology. 1988; 395(1): 577–587. DOI: 10.1113/jphysiol.1988.sp016935Broendsted A.E., Hansen M.S., Lund-Andersen H., Sander B., Kessel L. Human lens transmission of blue light: a comparison of autofluorescence-based and direct spectral transmission determination. Ophthalmic Res. 2011; 46(3): 118– 124. DOI: 10.1159/000323576Broendsted A.E., Hansen M.S., Lund-Andersen H., Sander B., Kessel L. Human lens transmission of blue light: a comparison of autofl uorescence-based and direct spectral transmission determination. Ophthalmic Res. 2011; 46(3): 118–124. DOI: 10.1159/000323576Ivanova E.V., Volodin P.L. Development of the selective micropulse individual retinal therapy depends on age and type on the Fitzpatrick scale. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2022; 261(2): 381–390. DOI: 10.1007/s00417-022-05800-9Ivanova E.V., Volodin P.L. Development of the selective micropulse individual retinal therapy depends on age and type on the Fitzpatrick scale. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2022; 261(2): 381–390. DOI: 10.1007/s00417-022-05800-9Володин П.Л., Иванова Е.В., Соломин В.А. Возможности современных методов диагностики и компьютерной обработки данных с помощью программы «Фемтоскан» для выявления слабых термических повреждений клеток ретинального пигментного эпителия. Лазерная медицина. 2018; 22(1): 52–56.Volodin P.L., Ivanova E.V., Solomin V.A. Possibilities of modern diagnostic techniques and computerdata processing using «FemtoScan» programs for reveal weak thermal injuries in cells of the retinal pigment epithelium. Laser Medicine. 2018; 22(1): 52–56 (In Russ.). DOI: 10.37895/2071-8004-2018-22-1-52-56Framme C., Brinkmann R., Birngruber R., Roider J. Autofluorescence imaging after selective RPE laser treatment in macular diseases and clinical outcome: a pilot study. Br J Ophthalmol. 2002; 86(10): 1099–1106. DOI: 10.1136/bjo.86.10.1099Framme C., Brinkmann R., Birngruber R., Roider J. Autofl uorescence imaging after selective RPE laser treatment in macular diseases and clinical outcome: a pilot . Br J Ophthalmol. 2002; 86(10): 1099–1106. DOI: 10.1136/bjo.86.10.1099Framme C., Schüle G., Brinkmann R., Birngruber R., Roider J. Fundus Autofluorescence After Selective RPE Laser Treatment. Ophthalmologe. 2002; 99(11): 854–60. DOI: 10.1007/s00347-002-0684-zFramme C., Schüle G., Brinkmann R., Birngruber R., Roider J. Fundus Autofl uorescence After Selective RPE Laser Treatment. Ophthalmologe. 2002; 99(11): 854–60. DOI: 10.1007/s00347-002-0684-zВолодин П.Л., Иванова Е.В. Селективная микроимпульсная индивидуальная ретинальная терапия при навигационном лечении центральной серозной хориоретинопатии с подбором параметров путем предварительного тестирования. Клиническая офтальмология. 2023; 23(3): 112–118.Volodin P.L., Ivanova E.V. Selective micropulse individual retinal therapy in the navigation treatment of central serous chorioretinopathy with the selection of parameters by preliminary testing. Clinical Ophthalmology. 2023; 23(3): 112–118 (In Russ.). DOI: 10.32364/2311-7729-2023-23-3-1Fitzpatrick T.B. Soleil et peau. J Med Esthet. 1975; 2: 33–34.Fitzpatrick T.B. Soleil et peau. J Med Esthet. 1975; 2: 33–34.Schlott K., Koinzer S., Ptaszynski L., Bever M., Baade A., Roider J., Birngruber R., Brinkmann R. Automatic temperature controlled retinal photocoagulation. J Biomed Opt. 2012; 17(6): 061223. DOI: 10.1117/1.JBO.17.6.061223Schlott K., Koinzer S., Ptaszynski L., Bever M., Baade A., Roider J., Birngruber R., Brinkmann R. Automatic temperature controlled retinal. J Biomed Opt. 2012; 17(6): 061223. DOI: 10.1117/1.JBO.17.6.061223Sramek C., Paulus Y., Nomoto H., Huie P., Brown J., Palanker D. Dynamics of Retinal Photocoagulation and Rupture. J Biomed Opt. 2009; 14(3): 034007. DOI: 10.1117/1.3130282Sramek C., Paulus Y., Nomoto H., Huie P., Brown J., Palanker D. Dynamics of Retinal Photocoagulation and Rupture. J Biomed Opt. 2009; 14(3): 034007. DOI: 10.1117/1.3130282Wang J., Quan Y., Dalal R., Palanker D. Comparison of continuous-wave and micropulse modulation in retinal laser therapy. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2017; 58(11): 4722–4732. DOI: 10.1167/iovs.17-2161.Wang J., Quan Y., Dalal R., Palanker D. Comparison of continuous-wave and micropulse modulation in retinal laser therapy. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2017; 58(11): 4722–4732. DOI: 10.1167/iovs.17-2161.

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