532nm激光對(duì)兔視網(wǎng)膜生物效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)及理論研究.pdf

1、研究目的：532nm激光是國(guó)產(chǎn)新型光敏劑血啉甲醚(HMME)光動(dòng)力療法(PDT)治療良性血管性疾病的首選光源。了解該波長(zhǎng)激光對(duì)視網(wǎng)膜的作用特點(diǎn)是HMME-PDT用于脈絡(luò)膜新生血管(CNV)治療的前提。本研究擬探索PDT照射方式下，532nm激光對(duì)兔視網(wǎng)膜的劑量效應(yīng)關(guān)系；數(shù)學(xué)模擬光照后視網(wǎng)膜的溫度場(chǎng)分布，理論分析視網(wǎng)膜損傷機(jī)制，為532nm激光安全用于眼科PDT治療提供實(shí)驗(yàn)和理論依據(jù)。 方法與結(jié)果：1.532nm激光對(duì)兔視網(wǎng)膜生物

2、效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究：選擇新西蘭白兔25只和青紫藍(lán)灰兔4只，通過(guò)裂隙燈將532nm激光(或578.2nm激光)導(dǎo)入兔眼底，激光功率密度為500～2000mW/cm2，光斑直徑約2mm，照光時(shí)間100s、200s和300s，分別于照后1h、24h、3d、7d、14d和28d，進(jìn)行眼底鏡、熒光血管造影(FA)、光鏡和電鏡觀察。結(jié)果顯示：(1)當(dāng)功率密度高于1600mW/cm2，照射時(shí)間200～300s時(shí)，照后24h眼底鏡下可見(jiàn)白兔視網(wǎng)膜灰白色凝固

3、斑，大于照光面積，常伴有大片出血，F(xiàn)A示高熒光滲漏，熒光遮蔽，光鏡下視網(wǎng)膜全層結(jié)構(gòu)破壞，視網(wǎng)膜下可見(jiàn)大量血細(xì)胞或滲出，脈絡(luò)膜血栓形成；當(dāng)功率密度為1200～1600mW/cm2，照光時(shí)間為100～200s，或功率密度為1000mW/cm2，照光時(shí)間300s，照后24h白兔視網(wǎng)膜表現(xiàn)為與照光面積相近的灰白色改變，有時(shí)出現(xiàn)小片狀或點(diǎn)狀出血，F(xiàn)A示熒光滲漏，部分熒光遮蔽，視網(wǎng)膜內(nèi)外核層細(xì)胞減少、固縮，內(nèi)外節(jié)腫脹、崩解，視網(wǎng)膜下出現(xiàn)少量紅細(xì)胞或

4、滲出；當(dāng)功率密度為1000～1200mW/cm2，照光時(shí)間為100～200s，部分白兔視網(wǎng)膜可見(jiàn)淡灰色改變，小于照光面積，無(wú)出血，F(xiàn)A示低熒光滲漏，外核層細(xì)胞減少，光感受器腫脹。(2)能量密度相同的情況下，激光功率密度是影響視網(wǎng)膜損傷程度的重要因素。如同為200J/cm2，功率密度2000mW/cm2，照射時(shí)間100s組比功率密度1000mW/cm2，照射時(shí)間200s組損傷明顯嚴(yán)重(P＜0.05)(3)當(dāng)t=100s時(shí)，532nm激光灰

5、兔視網(wǎng)膜的損傷閾值ED50為76.47J/cm2，白兔視網(wǎng)膜ED50為119.58J/cm2，兩者之比約為1：1.56。(4)當(dāng)t=100s時(shí)，光鏡下白兔視網(wǎng)膜最小可見(jiàn)損傷劑量為80J/cm2；電鏡下可見(jiàn)60J/cm2組部分外節(jié)膜盤(pán)排列紊亂，扭曲，但28d后恢復(fù)正常。(5)578.2nm對(duì)白兔視網(wǎng)膜的損傷較532nm激光為重，出現(xiàn)改變的時(shí)間要早于532nm激光，且以脈絡(luò)膜損傷為主。(6)532nm激光照后24h，視網(wǎng)膜損傷最重；之后組織

6、修復(fù)開(kāi)始，出血或滲出被逐漸吸收，內(nèi)外核層及光感受器結(jié)構(gòu)逐漸恢復(fù)正常，脈絡(luò)膜成纖維細(xì)胞增生，28d后損傷基本修復(fù)。 2.視網(wǎng)膜熱效應(yīng)模型：分別建立了白兔和灰兔均勻?qū)訝罱M織模型；確定了熱源項(xiàng)和血液灌注項(xiàng)，并結(jié)合激光參數(shù)及視網(wǎng)膜光學(xué)、熱學(xué)參數(shù)，建立了熱傳輸方程；采用Matlab軟件實(shí)現(xiàn)有限元法求解傳熱模型的非線性偏微分方程；計(jì)算求得不同波長(zhǎng)(532nm、578nm和690nm)、功率密度(200～2000mW/cm2)和光斑直徑(1m

7、m、2mm和3mm)及不同色素含量的兔眼底組織溫度的時(shí)間、空間分布情況；并根據(jù)熱損傷方程，求出不同條件下的熱積分常數(shù)Ω。結(jié)果顯示：(1)在開(kāi)始照射的數(shù)秒內(nèi)，視網(wǎng)膜溫度迅速升高，并且很快達(dá)到熱平衡，停止照光后數(shù)秒，視網(wǎng)膜溫度很快下降，恢復(fù)至正常體溫。(2)隨著功率密度的增高，視網(wǎng)膜達(dá)到熱平衡的溫度也呈增高趨勢(shì)。(3)在同一照光面內(nèi)，溫升隨距光斑中心的距離(徑向)增大而呈指數(shù)下降；達(dá)到熱平衡后，不同軸向深度的眼底組織溫度大致相同。(4)白兔

8、和灰兔的視網(wǎng)膜閾值損傷溫度非常相似，均為52℃左右；PDT治療劑量照射下的視網(wǎng)膜溫度小于熱損傷溫度43℃。(5)相同劑量照射下，578nm激光引起兩種兔視網(wǎng)膜溫升最高，532nm激光次之，690nm激光引起的溫升最少。(6)光斑直徑越大，視網(wǎng)膜溫度越高；隨光斑直徑的增大，其擴(kuò)散的范圍也增加，熱擴(kuò)散面積約為光斑面積的4倍。(7)相同劑量照射下，視網(wǎng)膜溫度隨著黑色素含量的增加也逐漸升高。 結(jié)論：(1)激光功率密度及眼底黑色素含量對(duì)激