RU2676451C1 - Method of cross-linking corneal collagen by means of femtosecond laser in experiment - Google Patents

Method of cross-linking corneal collagen by means of femtosecond laser in experiment Download PDF

Info

Publication number
RU2676451C1
RU2676451C1 RU2018109504A RU2018109504A RU2676451C1 RU 2676451 C1 RU2676451 C1 RU 2676451C1 RU 2018109504 A RU2018109504 A RU 2018109504A RU 2018109504 A RU2018109504 A RU 2018109504A RU 2676451 C1 RU2676451 C1 RU 2676451C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cornea
layer
cylinder
voxels
longitudinal axis
Prior art date
Application number
RU2018109504A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Владимирович Костенев
Борис Эдуардович Малюгин
Ирина Альфредовна Мушкова
Максим Юрьевич Герасимов
Виктор Николаевич Баграташвили
Петр Сергеевич Тимашев
Никита Владимирович Минаев
Милла Сергеевна Стройко
Original Assignee
Федеральное государственное автономное учреждение "Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза" имени академика С.Н. Федорова" Министерства здравоохранения Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное учреждение "Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза" имени академика С.Н. Федорова" Министерства здравоохранения Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное автономное учреждение "Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза" имени академика С.Н. Федорова" Министерства здравоохранения Российской Федерации
Priority to RU2018109504A priority Critical patent/RU2676451C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2676451C1 publication Critical patent/RU2676451C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/008Methods or devices for eye surgery using laser
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/33Heterocyclic compounds
    • A61K31/395Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins
    • A61K31/495Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins having six-membered rings with two or more nitrogen atoms as the only ring heteroatoms, e.g. piperazine or tetrazines
    • A61K31/505Pyrimidines; Hydrogenated pyrimidines, e.g. trimethoprim
    • A61K31/519Pyrimidines; Hydrogenated pyrimidines, e.g. trimethoprim ortho- or peri-condensed with heterocyclic rings
    • A61K31/525Isoalloxazines, e.g. riboflavins, vitamin B2
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P27/00Drugs for disorders of the senses
    • A61P27/02Ophthalmic agents

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Laser Surgery Devices (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.SUBSTANCE: invention relates to medicine, specifically to ophthalmology. To conduct corneal collagen crosslinking in the experiment, the cornea is treated with a solution of 0.1 % riboflavin for 30 minutes, the cornea is irradiated and its surface is wetted during the irradiation process with this solution every 2 minutes. Cornea is irradiated by a femtosecond laser with a wavelength of 525 nm. For this purpose, the human donor cornea is placed in an artificial anterior chamber, the central zone of the cornea is irradiated with a laser in the form of a straight circular cylinder 4 mm in diameter, 1 mm high, the upper base of which is the central zone of the cornea, and the longitudinal axis of the cylinder coincides with the optical axis of the eye. Set of identical layers is formed with a distance between them of 10 microns, the plane of which is perpendicular to the longitudinal axis of the cylinder. Each layer is formed from voxels located 2 mcm apart from each other in one row in height. Each voxel is an elliptical cylinder, the longitudinal axis of which lies in the plane of the layer, the major axis of the base perpendicular to the plane of the layer. In each layer, the longitudinal axes of the voxels of one layer are shifted by 90 degrees relative to the longitudinal axes of the voxels of the next layer.EFFECT: method increases the density of the cornea structure and its ability to resist stretching due to the cross-linking of collagen fibers.1 cl, 1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к медицине, в частности к офтальмологии, и может быть использовано с целью проведения кросслинкинга роговичного коллагена в эксперименте для разработки дальнейшего лечения и профилактики кератоконуса.The invention relates to medicine, in particular to ophthalmology, and can be used to carry out crosslinking of corneal collagen in an experiment to develop further treatment and prevention of keratoconus.

Кератоконус или эктазия роговицы - дегенеративное заболевание, когда прочность коллагеновых фибрилл роговицы ослабевает примерно в половину от нормальных значений, что приводит к формированию конусовидной формы роговицы, смещению ее центра вниз, а также к возникновению миопической рефракции и астигматизма.Keratoconus or corneal ectasia is a degenerative disease, when the strength of collagen corneal fibrils weakens about half of normal values, which leads to the formation of a cone-shaped cornea, a shift of its center down, as well as the occurrence of myopic refraction and astigmatism.

Этиология и патогенез кератоконуса недостаточно изучены. Это заболевание может быть первичным, генетически обусловленным, либо вторичным, являющимся одним из наиболее серьезных осложнений рефракционной хирургии.The etiology and pathogenesis of keratoconus is not well understood. This disease can be primary, genetically determined, or secondary, which is one of the most serious complications of refractive surgery.

Для стабилизации патологического процесса при кератоконусе применяется операция кросслинкинг. В химии и биоинженерии термин "кросслинкинг" (сшивка) используется для обозначения химико-физического воздействия на ткани, в результате которого происходит "уплотнение" или увеличение прочности структурных элементов данной ткани.To stabilize the pathological process with keratoconus, crosslinking is used. In chemistry and bioengineering, the term "crosslinking" (crosslinking) is used to refer to the chemical-physical effect on the tissue, resulting in a "densification" or increase in the strength of the structural elements of this tissue.

Ключевые подходы к лечению кератоконуса основаны на увеличении упругости, плотности роговицы.Key approaches to the treatment of keratoconus are based on increasing the elasticity and density of the cornea.

Известен наиболее безопасный, отработанный и эффективный способ лечения кератоконуса путем кросслинкинга по Цюрихскому протоколу, созданный на основе исследований G. Wollensak, Е. Spoerl и Т. Seiler (Wollensak G., Spoerl E., Seiler T. Riboflavin/ultraviolet-a-induced collagen cross-linking for the treatment of keratoconus // Am. J. Ophthalmol. - 2003. - Vol. 135, №5. - P. 620-627).The most safe, proven and effective method of treating keratoconus by crosslinking according to the Zurich protocol is known, created on the basis of studies by G. Wollensak, E. Spoerl and T. Seiler (Wollensak G., Spoerl E., Seiler T. Riboflavin / ultraviolet-a-induced collagen cross-linking for the treatment of keratoconus // Am. J. Ophthalmol. - 2003. - Vol. 135, No. 5. - P. 620-627).

Способ заключается в перекрестном связывании коллагена роговицы, что достигается путем фотополимеризации ее стромальных волокон при комбинированном воздействии фотосенсибилизатора - 0,1% раствора рибофлавина и ультрафиолетового (УФ) излучения с длиной волны 365 нм, выполняемый с проведением полной механической деэпителизации зоны роговицы диаметром 7-9 мм, что обеспечивает глубокое проникновение рибофлавина в строму роговицы.The method consists in cross-linking collagen of the cornea, which is achieved by photopolymerization of its stromal fibers under the combined action of a photosensitizer - 0.1% solution of riboflavin and ultraviolet (UV) radiation with a wavelength of 365 nm, performed with complete mechanical de-epithelization of the corneal zone with a diameter of 7-9 mm, which provides deep penetration of riboflavin into the stroma of the cornea.

Недостатками способа является отсутствие возможности его проведения у пациентов с толщиной роговицы менее 400 мкм, вследствие возможного проявления цитотоксического эффекта УФ-излучения на эндотелий роговицы, длительный болевой синдром в раннем послеоперационном периоде, риск развития инфекционных кератитов за счет нарушения эпителиального барьера роговицы, различные нарушения процесса реэпителизации, что приводит к длительному снижению работоспособности, увеличению числа случаев непереносимости контактной коррекции у данной категории пациентов в дальнейшем; резко сниженная послеоперационная острота зрения, вызванная послеоперационным отеком, а отсюда длительная реабилитация пациентов; кроме этого, для регистрации факта увеличения толщины роговицы (значения толщины роговицы более 400 мкм), требуется неоднократное проведение интраоперационной пахиметрии роговицы. Недостатками также является трудность точного регулирования облучаемой поверхности роговицы и, как следствие, нанесение повреждений здоровым участкам; невозможность провести сшивку коллагеновых волокон по всей толщине, возможность за один раз прооперировать только один глаз из-за сильного болевого синдрома после операции, длительность процедуры около 1 часа, сопровождающаяся дискомфортными ощущениями для пациента.The disadvantages of the method are the lack of the possibility of its implementation in patients with a thickness of the cornea less than 400 microns, due to the possible manifestation of the cytotoxic effect of UV radiation on the corneal endothelium, prolonged pain in the early postoperative period, the risk of developing infectious keratitis due to violation of the corneal epithelial barrier, various process disorders re-epithelialization, which leads to a long-term decrease in working capacity, an increase in the number of cases of contact correction intolerance in this cat patients gorii hereinafter; sharply reduced postoperative visual acuity caused by postoperative edema, and hence the long-term rehabilitation of patients; in addition, to register the fact of an increase in the thickness of the cornea (values of the corneal thickness of more than 400 microns), repeated intraoperative corneal pachymetry is required. The disadvantages are the difficulty of accurately regulating the irradiated surface of the cornea and, as a result, causing damage to healthy areas; the inability to stitch collagen fibers over the entire thickness, the ability to operate on only one eye at a time due to severe pain after surgery, the duration of the procedure is about 1 hour, accompanied by uncomfortable sensations for the patient.

Авторам не известны способы кросслинкинга роговичного коллагена с помощью фемтосекундного лазера (ФС лазера) в эксперименте.The authors are not aware of the methods for crosslinking corneal collagen using a femtosecond laser (PS laser) in an experiment.

Задачей заявляемого изобретения является разработка способа, обеспечивающего возможность повышения биомеханических свойств роговицы в эксперименте за более короткий промежуток времени.The task of the invention is to develop a method that provides the ability to increase the biomechanical properties of the cornea in the experiment in a shorter period of time.

Техническим результатом, достигаемым в результате использования данного изобретения, является сшивка коллагеновых волокон и, соответственно, повышение плотности структуры роговицы и ее способности сопротивляться растяжению, сокращение времени выполнения операции, отсутствие этапа деэпителизации. Все это способствует, в перспективе применения данного способа стабилизации кератоконуса на людях, исключению возникновения послеоперационных осложнений, таких как длительный болевой синдром, инфекционный кератит, нарушение процесса реэпителизации.The technical result achieved by the use of this invention is the cross-linking of collagen fibers and, accordingly, increasing the density of the structure of the cornea and its ability to resist stretching, reducing the time it takes to complete an operation, and the absence of a de-epithelization step. All this contributes, in the future, to the application of this method of stabilizing keratoconus in humans, to the exclusion of postoperative complications, such as prolonged pain syndrome, infectious keratitis, and disruption of the re-epithelization process.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе лечения кератоконуса в эксперименте с помощью кросслинкинга роговичного коллагена, заключающемся в обработке роговицы раствором 0,1% рибофлавина в течение 30 минут, облучении роговицы и смачивании ее поверхности в процессе облучения указанным раствором каждые 2 минуты, при этом облучение роговицы производят ФС лазером с длиной волны 525 нм, для чего размещают донорскую роговицу человека в искусственной передней камере, лазером облучают центральную зону роговицы в виде прямого кругового цилиндра, диаметром 4 мм, высотой 1 мм, верхним основанием которого является центральная зона роговицы, а продольная ось цилиндра совпадает с оптической осью глаза, при этом формируют множество одинаковых слоев с расстоянием между ними в 10 мкм, плоскость которых перпендикулярна продольной оси цилиндра; каждый слой сформирован из вокселей, расположенных в 2 мкм друг от друга в один ряд по высоте, каждый воксель - в виде эллиптического цилиндра, продольная ось которого лежит в плоскости слоя, большая ось основания перпендикулярна плоскости слоя; в каждом слое продольные оси вокселей одного слоя смещены на 90 градусов относительно продольных осей вокселей следующего слоя, что обусловлено настройкой лазерной установки, тем самым образуя структуру решетки, что способствует формированию в строме мощного каркаса, состоящего из обработанных лазером уплотненных волокон стромы, способствующего поддержанию формы роговицы и тем самым стабилизации патологического процесса., В предлагаемом способе проведения кросслинкинга роговичного коллагена с помощью ФС лазера, согласно изобретению, происходит воздействие на большую область стромы роговицы с крайне высокой скоростью перемещения лазерного луча, позволяя затрачивать на облучение всего объема цилиндрической трехмерной области роговицы, диаметром 4 мм и высотой 1 мм, не более 20 минут, благодаря использованию микроскопического объектива с малой числовой апертурой.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of treating keratoconus in an experiment using crosslinking of corneal collagen, which consists in treating the cornea with a solution of 0.1% riboflavin for 30 minutes, irradiating the cornea and wetting its surface during irradiation with this solution every 2 minutes, when In this case, irradiation of the cornea is performed by a FS laser with a wavelength of 525 nm, for which a human donor cornea is placed in an artificial anterior chamber, the central zone of the cornea is irradiated with a laser in the form of a direct a circular cylinder with a diameter of 4 mm, a height of 1 mm, the upper base of which is the central zone of the cornea, and the longitudinal axis of the cylinder coincides with the optical axis of the eye, while many identical layers are formed with a distance of 10 μm between them, the plane of which is perpendicular to the longitudinal axis of the cylinder; each layer is formed of voxels located 2 μm apart in a row in height, each voxel is an elliptical cylinder whose longitudinal axis lies in the plane of the layer, the major axis of the base is perpendicular to the plane of the layer; in each layer, the longitudinal axis of the voxels of one layer are offset by 90 degrees relative to the longitudinal axes of the voxels of the next layer, due to the laser setup, thereby forming a lattice structure, which contributes to the formation of a powerful framework in the stroma, consisting of laser-treated compacted stroma fibers, which helps maintain shape cornea and thereby stabilization of the pathological process., In the proposed method for crosslinking corneal collagen using a PS laser, according to the invention , a large area of the corneal stroma is exposed with an extremely high speed of movement of the laser beam, making it possible to spend no more than 20 minutes on irradiating the entire volume of the cylindrical three-dimensional region of the cornea, 4 mm in diameter and 1 mm high, due to the use of a microscopic lens with a small numerical aperture.

Предложенный способ кросслинкинга роговичного коллагена, инициируемый фемтосекундным лазером позволяет проводить эффективную сшивку коллагеновых волокон роговицы за более короткое время и, тем самым, достигать повышения плотности тканей стромы роговицы, в связи с высоким коэффициентом поглощения рибофлавина на длине волны 525 нм.The proposed method for crosslinking corneal collagen initiated by a femtosecond laser allows efficient cross-linking of collagen fibers of the cornea in a shorter time and, thereby, to increase the density of corneal stroma tissue, due to the high absorption coefficient of riboflavin at a wavelength of 525 nm.

Способ поясняется фигурой, где представлена схема процесса трехмерной сшивки донорской роговицы человека, инициируемой ФС лазером. Позицией 1 обозначен микроскопический объектив (4х, N.A. 0,1), 2 - луч ФС-лазера, сфокусированный во внутреннем объеме цилиндрической области роговицы, 3 - область роговицы в виде цилиндра с основанием, соответствующим передней поверхности роговицы, 4 - воксели, образующие слой при воздействии ФС лазера (каждый слой соответствует по форме и размеру основанию цилиндрической зоны роговицы). Воздействие на роговицу ФС лазером с помощью микроскопического объектива, используемого для фокусировки излучения, производится внутри стромы с высокой точностью, локально, не повреждая эндотелиального и эпителиального слоев роговицы и, как следствие, происходит снижение риска возникновения нарушений реэпителизации, возникновения инфекционных осложнений, таких как эрозия поверхности роговицы,The method is illustrated by the figure, which presents a diagram of the process of three-dimensional cross-linking of the human donor cornea initiated by the FS laser. Position 1 denotes a microscopic lens (4x, NA 0.1), 2 - the beam of the FS laser focused in the inner volume of the cylindrical region of the cornea, 3 - the region of the cornea in the form of a cylinder with a base corresponding to the front surface of the cornea, 4 - voxels forming a layer when exposed to the FS laser (each layer corresponds in shape and size to the base of the cylindrical zone of the cornea). Exposure to the cornea by the FS laser with a microscopic lens used to focus the radiation is performed inside the stroma with high accuracy, locally, without damaging the endothelial and epithelial layers of the cornea and, as a result, there is a reduction in the risk of re-epithelialization disorders, the occurrence of infectious complications such as erosion corneal surface

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом:The proposed method is as follows:

Сначала размещают донорскую роговицу человека в искусственной передней камере, имитирующей естественную кривизну роговицы. Затем производят обработку донорской роговицы раствором 0,1% рибофлавина в течение 30 минут. В процессе эксперимента поверхность роговицы смачивают раствором упомянутого раствора каждые 2 минуты.First, a human donor cornea is placed in an artificial anterior chamber simulating the natural curvature of the cornea. Then the donor cornea is treated with a solution of 0.1% riboflavin for 30 minutes. During the experiment, the surface of the cornea is moistened with a solution of the above solution every 2 minutes.

Производят настройку ФС лазера.The FS laser is tuned.

Далее ФС лазером, с длиной волны 525 нм, путем перемещения луча лазера, послойно облучают цилиндрическую область роговицы высотой 1 мм; верхнее основание цилиндра соответствует передней поверхности роговицы, диаметром 4 мм.Next, the FS laser, with a wavelength of 525 nm, by moving the laser beam, layerwise irradiate the cylindrical region of the cornea with a height of 1 mm; the upper base of the cylinder corresponds to the front surface of the cornea, with a diameter of 4 mm.

Излучение ФС лазера фокусируют в строму роговицы, после чего с помощью гальваносканера (на чертеже не показан) фокус перемещают в перпендикулярно оптической оси глаза со скоростью 0,5 м/с, заполняя контур каждого слоя, состоящего из множества одинаковых по размеру объемных элементов (вокселей) - цилиндров, вытянутых по своей оси, с поперечным сечением в виде эллипсов, размер которых ограничен областью перетяжки микроскопического объектива и зависит от параметров оптической системы, прежде всего от числовой апертуры микроскопического объектива (в данном случае N.A.=0.1), мощности лазерного излучения и параметров облучаемого материала. В данном эксперименте эти параметры подбирались таким образом, чтобы обеспечить максимальное заполнение облучаемой цилиндрической области роговицы. Максимальный размер поперечного сечения вокселя в данном эксперименте составлял 4 мкм по большей оси и 3 мкм - по малой. Расстояние между вокселями составляет 2 мкм. Расстояние между плоскостями - 10 мкм.The radiation from the PS laser is focused into the stroma of the cornea, and then using a galvanic scanner (not shown in the drawing), the focus is moved perpendicular to the optical axis of the eye at a speed of 0.5 m / s, filling the contour of each layer, consisting of many equal-sized volume elements (voxels ) - cylinders elongated along their axis with a cross section in the form of ellipses, the size of which is limited by the waist region of the microscopic objective and depends on the parameters of the optical system, primarily on the numerical aperture of the microscopic objective tive (in this case, N.A. = 0.1), the laser power and the parameters of the irradiated material. In this experiment, these parameters were selected in such a way as to ensure maximum filling of the irradiated cylindrical region of the cornea. The maximum size of the voxel cross section in this experiment was 4 μm along the major axis and 3 μm along the minor axis. The distance between the voxels is 2 microns. The distance between the planes is 10 microns.

В каждом слое продольные оси вокселей ориентированы параллельно друг другу, но перпендикулярно продольным осям вокселей рядом лежащего слоя, тем самым образуя структуру решетки. Средняя мощность лазерного излучения - 100 мВт, частота следования импульсов 70 МГц, длительность импульса 200 фс. Энергия в импульсе составляет 1.4 нДж, плотность энергии за один импульс около 0.03 Дж/см2. За время облучения (20 мин.) роговицы полная доза лазерной энергии составляет 63 Дж. Таким образом, на обработку 1 мм3 роговицы уходит, в среднем не более 100 секунд.In each layer, the longitudinal axes of the voxels are oriented parallel to each other, but perpendicular to the longitudinal axes of the voxels of the adjacent layer, thereby forming a lattice structure. The average laser radiation power is 100 mW, the pulse repetition rate is 70 MHz, and the pulse duration is 200 fs. The energy per pulse is 1.4 nJ, the energy density per pulse is about 0.03 J / cm2. During the irradiation (20 min.) Of the cornea, the total dose of laser energy is 63 J. Thus, processing of 1 mm3 of the cornea takes, on average, no more than 100 seconds.

Пример 1.Example 1

Проводили эксперимент согласно изобретению, на 5 донорских роговицах человека, взятых в роговичном банке ФГАУ "МНТК "МГ" им. акад. С.Н. Федорова МЗ РФ".The experiment according to the invention was carried out on 5 human donor corneas taken from the corneal bank of FSAI "MNTK" MG named after academician S. N. Fedorov of the Ministry of Health of the Russian Federation. "

После обработки роговицы ФС лазером, согласно вышеописанному способу, ее помещали в среду для консервации с целью визуализации структуры коллагеновых волокон и определения эффективного модуля Юнга.After processing the FS cornea with a laser, according to the above method, it was placed in a preservation medium in order to visualize the structure of collagen fibers and determine the effective Young's modulus.

Эксперимент с проведением способа кросслинкинга роговичного коллагена, инициированного ФС-лазером с длиной волны 525 нм, показал очень высокую эффективность, так как в результате было получено повышение плотности структур роговицы и ее способности сопротивляться растяжению. О чем свидетельствует увеличение более чем в три раза, по сравнению с исходными значениями, модуля Юнга, в области ФС воздействия, а также уровня автофлуоресценции структуры коллагена роговицы при визуализации коллагеновых волокон при лазерной сканирующей микроскопии роговицы в обработанной лазером области по всей глубине образца, так как в процессе проведения эксперимента происходит воздействие на ткани стромы роговицы, влияя на ее морфологию, повышая коэффициент отражения внеклеточного матрикса, увеличение количества кератоцитов, внеклеточных отложений.An experiment with the corneal collagen crosslinking method initiated by a 525-nm PS laser showed very high efficiency, as the result was an increase in the density of corneal structures and its ability to resist stretching. As evidenced by an increase of more than three times, compared with the initial values, of Young's modulus in the area of PS exposure, as well as the level of autofluorescence of the corneal collagen structure during visualization of collagen fibers under laser scanning microscopy of the cornea in the laser-treated region over the entire depth of the sample, how during the experiment, the corneal stroma is exposed to the tissue, affecting its morphology, increasing the reflection coefficient of the extracellular matrix, increasing the number of keratocytes, non-cellular deposits.

Необходимое время эффективной обработки значительно ниже при использовании лазерного источника с длиной волны 525 нм по причине высокого коэффициента поглощения рибофлавина на данной длине волны.The required time for effective processing is much lower when using a laser source with a wavelength of 525 nm due to the high absorption coefficient of riboflavin at a given wavelength.

Claims (1)

Способ лечения кератоконуса в эксперименте с помощью кросслинкинга роговичного коллагена, заключающийся в обработке роговицы раствором 0,1% рибофлавина в течение 30 минут, облучении роговицы и смачивании ее поверхности в процессе облучения указанным раствором каждые 2 минуты, при этом облучение роговицы производят фемтосекундным лазером с длиной волны 525 нм, для чего размещают донорскую роговицу человека в искусственной передней камере, лазером облучают центральную зону роговицы в виде прямого кругового цилиндра диаметром 4 мм, высотой 1 мм, верхним основанием которого является центральная зона роговицы, а продольная ось цилиндра совпадает с оптической осью глаза, при этом формируют множество одинаковых слоев на расстоянии 10 мкм друг от друга, плоскость слоев перпендикулярна продольной оси цилиндра; каждый слой сформирован из вокселей, расположенных на расстоянии 2 мкм друг от друга в один ряд по высоте, каждый воксель - в виде эллиптического цилиндра, продольная ось которого лежит в плоскости слоя, большая ось основания перпендикулярна плоскости слоя; в каждом слое продольные оси вокселей одного слоя смещены на 90 градусов относительно продольных осей вокселей следующего слоя.A method of treating keratoconus in an experiment using crosslinking of corneal collagen, which consists in treating the cornea with a solution of 0.1% riboflavin for 30 minutes, irradiating the cornea and wetting its surface during irradiation with this solution every 2 minutes, wherein the cornea is irradiated with a femtosecond laser with a length of 525 nm waves, for which a human donor cornea is placed in an artificial anterior chamber, the central zone of the cornea is irradiated with a laser in the form of a direct circular cylinder with a diameter of 4 mm, height 1 mm, the upper base of which is the central zone of the cornea, and the longitudinal axis of the cylinder coincides with the optical axis of the eye, while many identical layers are formed at a distance of 10 μm from each other, the plane of the layers is perpendicular to the longitudinal axis of the cylinder; each layer is formed of voxels located at a distance of 2 μm from each other in one row in height, each voxel is in the form of an elliptical cylinder, the longitudinal axis of which lies in the plane of the layer, the major axis of the base is perpendicular to the plane of the layer; in each layer, the longitudinal axis of the voxels of one layer are offset by 90 degrees relative to the longitudinal axes of the voxels of the next layer.
RU2018109504A 2018-03-19 2018-03-19 Method of cross-linking corneal collagen by means of femtosecond laser in experiment RU2676451C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018109504A RU2676451C1 (en) 2018-03-19 2018-03-19 Method of cross-linking corneal collagen by means of femtosecond laser in experiment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018109504A RU2676451C1 (en) 2018-03-19 2018-03-19 Method of cross-linking corneal collagen by means of femtosecond laser in experiment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2676451C1 true RU2676451C1 (en) 2018-12-28

Family

ID=64958558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018109504A RU2676451C1 (en) 2018-03-19 2018-03-19 Method of cross-linking corneal collagen by means of femtosecond laser in experiment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2676451C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716756C1 (en) * 2019-09-12 2020-03-16 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт глазных болезней" Method of treating acanthamoeba keratitis complicated by a secondary infection
RU2729927C1 (en) * 2019-11-28 2020-08-13 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр глазных болезней имени Гельмгольца" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ГБ им. Гельмгольца" Минздрава России) Method of preparing material for through keratoplasty
RU2750902C1 (en) * 2020-08-03 2021-07-06 Федеральное государственное автономное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр "Межотраслевой научно-технический комплекс" Микрохирургия здравоохранения Российской Федерации Corneal collagen crosslinking and simultaneous implantation of intrastromal corneal segments in the paired eye in patients with different stages of keratoconus

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9707126B2 (en) * 2009-10-21 2017-07-18 Avedro, Inc. Systems and methods for corneal cross-linking with pulsed light

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9707126B2 (en) * 2009-10-21 2017-07-18 Avedro, Inc. Systems and methods for corneal cross-linking with pulsed light

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Anastasios John Kanellopoulos, Long-term safety and efficacy follow-up of prophylactic higher fluence collagen cross-linking in high myopic laser-assisted in situ keratomileusis, Clin Ophthalmol. 2012; 6: 1125-1130. *
Liang Yuan et al. Femtosecond laser writing of phase-tuned volume gratings for symmetry control in 3D photonic crystal holographic lithography, Optical Materials Express, Vol. 5, Issue 3, 2015, p. 515-529. *
M Balidis et al. Femtosecond-assisted intrastromal corneal cross-linking for early and moderate keratoconus, Eye (Lond). 2014 Oct; 28(10): 1258-1260. *
Летникова К.Б. и др. Фемтосекундный кросслинкинг роговичного коллагена в лечении прогрессирующего кератоконуса. Современные технологии в медицине, 2016, Т.8, N1, с.128-133. *
Летникова К.Б. и др. Фемтосекундный кросслинкинг роговичного коллагена в лечении прогрессирующего кератоконуса. Современные технологии в медицине, 2016, Т.8, N1, с.128-133. M Balidis et al. Femtosecond-assisted intrastromal corneal cross-linking for early and moderate keratoconus, Eye (Lond). 2014 Oct; 28(10): 1258-1260. Liang Yuan et al. Femtosecond laser writing of phase-tuned volume gratings for symmetry control in 3D photonic crystal holographic lithography, Optical Materials Express, Vol. 5, Issue 3, 2015, p. 515-529. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716756C1 (en) * 2019-09-12 2020-03-16 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт глазных болезней" Method of treating acanthamoeba keratitis complicated by a secondary infection
RU2729927C1 (en) * 2019-11-28 2020-08-13 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр глазных болезней имени Гельмгольца" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ГБ им. Гельмгольца" Минздрава России) Method of preparing material for through keratoplasty
RU2750902C1 (en) * 2020-08-03 2021-07-06 Федеральное государственное автономное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр "Межотраслевой научно-технический комплекс" Микрохирургия здравоохранения Российской Федерации Corneal collagen crosslinking and simultaneous implantation of intrastromal corneal segments in the paired eye in patients with different stages of keratoconus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230043966A1 (en) System and apparatus for treating the lens of an eye
US9545338B2 (en) System and method for improving the accommodative amplitude and increasing the refractive power of the human lens with a laser
CN105682620B (en) Crosslinking control
US4953969A (en) Device for correcting ocular refraction anomalies
RU2676451C1 (en) Method of cross-linking corneal collagen by means of femtosecond laser in experiment
JP2009523550A (en) System and method for increasing the range of adjustment of the human lens and increasing the refractive power with a laser
US20110098790A1 (en) Methods for treating corneal disease
AU2014238076B2 (en) Varying a numerical aperture of a laser during lens fragmentation in cataract surgery
WO2007084627A2 (en) System and method for improving the accommodative amplitude and increasing the refractive power of the human lens with a laser
US20240074903A1 (en) Laser System and Method for Correction of Induced Astigmatism
RU2676434C1 (en) Combined method for the treatment of corneal diseases with the use of keratoplasty and cross-linking
Sioufi et al. Femtosecond lasers in cornea & refractive surgery
US20200093636A1 (en) Iris color changing method
Zweng et al. Laser photocoagulation of the iris
RU2522386C1 (en) Method of treating keratoconus in patients with thin cornea
RU2685658C1 (en) Method of treating progressive keratoconus
RU2542799C1 (en) Method of treating corneal keratoconus
US20170143543A1 (en) Processes and apparatus for preventing, delaying or ameliorating one or more symptoms of presbyopia
RU2388436C2 (en) Method of keratoconus treatment
RU2765018C1 (en) Method for surgical treatment of keratoconus
Leibowitz et al. Laser-induced cataract: Clinical observations
RU2254844C1 (en) Method for layer-by-layer removal of corneal epithelium at carrying out photorefractive keratectomy
Kankariya et al. Update on simultaneous topo-guided photorefractive keratectomy immediately followed by corneal collagen crosslinking for treatment of progressive keratoconus
WO2007084579A2 (en) System and apparatus for treating the lens of an eye
RU2376967C1 (en) Method of surgical correction of myopia

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200320