Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Исследование светопропускания склеры IN VITRO и возможность его увеличения при воздействии производных трийодбензойной кислоты

ВАК РФ 03.00.02, Биофизика

Автореферат диссертации по теме "Исследование светопропускания склеры IN VITRO и возможность его увеличения при воздействии производных трийодбензойной кислоты"

гз сд

2 А НОВ Ш7

На правах рукописи

КОН Ирина Львовна

ИССЛЕДОВАНИЕ СВЕТОПРО ПУСКАНИЯ СКЛЕРЫ IN VITRO И ВОЗМОЖНОСТЬ ЕГО УВЕЛИЧЕНИЯ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ПРОИЗВОДНЫХ ТРИЙОДБЕНЗОЙНОЙ КИСЛОТЫ.

03.00.02 - биофизика. Автореферат

Диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук.

Саратов -1997.

Работа выполнена на кафедре глазных болезней Саратовского государствен! медицинского университета и на кафедре оптики Саратовского государствен! университета.

Научные руководители:

доктор медицинских наук, профессор Бакуткин В.В., доктор физико-математических наук, профессор Тучин В.В.

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Сапрыкин П.И. доктор медицинских наук, профессор Брилль Г.Н.

Ведущая организация: Самарский государственный медицинский университет. Защита состоится

1997 г. в на заседании диссертапиош

совета К.063.74.11. при Саратовском государственном университете Н. Г. Чернышевского.

Адрес: 410026, Саратов, ул. Астраханская,83, Саратовский государствен! университет.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке СГУ.

Автореферат разослан ".6_" И/ЗЗ&рс.Ц 1997

г.

Дербов В.Л.

Ученый секретам» диссертационного совета к.ф-т.н., доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность проблемы. Лазерная коагуляция тканей глазного дна и цилиарного тела - часто применяемый метод лечения таких заболеваний, как вторичная глаукома, дистрофии сетчатки различного генеза, отслойки сетчатки и т.д. Проведение у таких больных транспупилярной лазеркоагуляции бывает затруднено из-за наличия сопутствующей глазной патологии: помутнения роговицы, хрусталика или стекловидного тела. В ряде случаев у больных не удается добиться максимального расширения зрачка. Дополнительные сложности вносят патологические очаги, расположенные на крайней периферии глазного дна.

В последнее время в дополнение к известным методам диагностики появляются новые методы, сочетающие в себе транссклеральиое освещение и офтальмоскопию, в частности, безрефлексная широкопольная офтальмоскопия. Преимущества этого метода объясняются разобщением осветительного и наблюдательного каналов. Данный метод освещения позволяет проводить обследование пациентов при неполностью расширенном зрачке и частичном помутнении внутриглазных сред.

Расширение применения транссклеральных методов диагностики и лечения глазных заболеваний - одна из актуальных задач современной офтальмологии. В решении этой задачи много проблем связано с оптическими свойствами склеры. Интенсивное светорассеяние склеры объясняется тем, что основные тканевые компоненты склеры: базовое вещество и коллагеновые волокна имеют различные показатели преломления.

Целью настоящей работы явилось экспериментальное исследование влияния раствора производных 2,4,6- трийодбензойной кислоты, в частности тразографа, на оптические и структурные свойства

склеры человека, а также возможности увеличения светопропускания склеры при воздействии используемого раствора на нее.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1 .Исследовать механизм проникновения и действия на склеру раствора тразографа и определить критерии подбора оптимального вещества для увеличения светопропускания склеры.

2. Изучить с помощью физико-оптических методов динамику изменений оптичеких свойств склеры, происходящих под влиянием раствора тразографа, как одного из представителей 2,4,6-трийодбензойной кислоты.

3. Исследовать характер и степень выраженности изменений тканевых структур склеры при воздействии на нее тразографа.

4. Обосновать возможный путь введения препаратов в склеру in vivo.

Научная новизна работы.

Теоретически и экспериментально изучен механизм проникновения тразографа в склеру. Проведены исследования временных изменений коэффициента пропускания склеры под воздействием раствора тразографа различной концентрации на отдельных длинах волн. Изучены спектральные характеристики склеры с увеличенным коэффициентом светопропускания после воздействия препаратов трийодбензойной кислоты. Впервые изучены термодинамические параметры воды в склере до и после воздействия тразографа, проведены серийные гистологические исследования склеры с увеличенным коэффициентом пропускания.

Практическая значимость работы. На основании данных, полученных в результате проведенных исследований, можно сделать заключение о возможности увеличения светопропускания склеры с помощью химических веществ. Сформулированы критерии подбора

оптимального вещества для увеличения светопропускания склеры: высокое осмотическое давление и показатель преломления, близкий к показателю преломления коллагеновых волокон. Гистологические исследования сделали возможным подобрать в эксперименте оптимальные концентрацию и продолжительность воздействия тразографа. Обоснован путь введения тразографа in vivo. Данный способ является перспективным для диагностики глазных заболеваний, а также в области транссклеральной хирургии и низкоиктенсивных лазерных транссклеральных воздействий.

Положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Разработаны лазерно-оптические и морфологические методики исследования склеры в процессе увеличения светопропускания с использованием спекл-коррелометрии. Впервые проведено гистологическое изучение образцов склеры с увеличенным коэффициентом светопропускания.

2. Производные 2,4,6-трийодбензойной кислоты существенно влияют на оптические свойства склеры, а именно, увеличивают прямое светопропускание за счет уменьшения кратности рассеяния.

3. Критериями для подбора оптимального вещества для увеличения светопропускания склеры являются: показатель преломления, близкий к показателю преломления коллагеновых волокон, и высокая осмолярность раствора.

4. Воздействие 60% раствора тразографа продолжительностью до 30 минут не вызывает необратимых деструктивных изменений в ткани, поэтому эта концентрация является рекомендуемой для применения в клинической практике.

5. Для более быстрого и эффективного просветления склеры необходим непосредственный контакт раствора с тканью, поэтому предпочтительным следует считать субконъюнктивальный путь введения раствора.

Апробация работы: фрагменты диссертации доложены на Международном симпозиуме "Biomedical Optics '95" ( San Jose, California, 1995), Международной конференции "Когерентная и нелинейная оптика" (Санкт-Петербург, 1995), Международном симпозиуме "Biomedical Optics '96" (San Jose, California, 1996), Международном симпозиуме "Biomedical Optics Europe '96" (Viena, 1996), Международном сипозиуме "Biomedical Optics '97" (San Jose, California, 1997), 2-ой Поволжской научно-практической конференции офтальмологов (Саратов,1996), на заседаниях кафедры глазных болезней Саратовского государственного медицинского университета (1996-1997), на заседании Саратовского общества офтальмологов (1997).

Структура работы , объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, 3-х глав, заключения, выводов. Работа представлена на 122 страницах машинописного текста, иллюстирована 24 рисунками, 13 фотографиями и 3 таблицами и сопровождается библиографическим указателем, содержащим 128 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Введение содержит краткий анализ актуальности проблемы увеличения светопропускания склеры. Сформулированы цели и задачи диссертации, основные положения и результаты, выносимые на защиту. Отмечена научная новизна и практическая значимость работы. Приведены сведения об апробации и использовании материалов диссертации.

В первой главе освещены анатомо-гистологические и оптические свойства склеры, описаны различные методы трансклеральной диагностики и лечения глазных заболеваний, обсуждены существующие, способы увеличения светопропускания склеры.

Вторая глава содержит характеристику экспериментального материала, оптические схемы экспериментальных установок, а также описание методик проведенных экспериментов.

4

Работа состояла из экспериментальных исследований, в которые вошли: регистрация спектров светопропускания склеры до и после воздействия на нее раствора тразографа, изучение изменений коэффициента пропускания склеры для излучения длиной волны 633 нм и 950 нм при непрерывном дву- и одностороннем воздействии растворов тразографа различных концентраций, исследование термодинамических параметров воды в склере и эквивалентного им осмотического давления, а также исследование изменений раствора тразографа при взаимодействии со склерой, гистологические исследования ткани после увеличения коэффициента пропускания.

Материалом для исследований служила изолированная склера 62 трупных глаз. Сразу после энуклеации склеру отделяли от внутренних структур глаза, а также от конъюнктивы и теноновой капсулы. Для проведения экспериментов вырезали образцы склеры размером около 10*10 мм. Всего было исследовано 110 образцов. Толщину образцов измеряли с помощью ручного микрометра.

Во всех экспериментах использовали 60% и 76 % раствор тразографа. Тразограф представляет собой производную 2,4, 6-трийодбензойной кислоты. Тразограф 76 содержит смесь натриевых и меглуминовых солей 3,5-бисацетамидо-2,4,6-трийодбензойной кислоты (натрий-и меглуминдиатризоат) в водном растворе. Тразограф 60 содержит только меглуминовые соли 3,5-бис-ацетамидо-2,4,6-трийодбензойной кислоты.

Спектрофотометрические исследования проводили на спектрофотометрах БРЕСОЕШ М-40 (Германия) и САЯУ-2415 (Австралия). На спектрофотометре БРЕСОИХ) М-40 проводили регистрацию спектров пропускания в диапазоне длин волн от 400 до 840 нм. Время регистрации одного спектра около 5 минут. Регистрировали спектры пропускания до и после воздействия раствора тразографа в течение различных промежутков времени. Геометрия эксперимента была

5

выбрана такой, чтобы регистрировать излучение, рассеянное вперед в пределах телесного угла ~ 30° вокруг направления вперед.

Были исследованы спектры пропускания 45 образцов нативной склеры, и 48 спектров пропускания склеры после воздействия тразографа в течение различных временных промежутков.

На спектрофотометре CARY-2415 регистрировали спектры пропускания коллимированного излучения, диффузного пропускания и диффузного отражения в видимом диапазоне (400-800 нм) и ближайшей инфракрасной области (800-1200нм). Время регистрации одного спектра составило 85 секунд. Временной интервал между регистрацией двух спектров - 2 минуты.

Исследования изменения коэффициента пропускания склеры при непрерывном двустороннем воздействии тразографа проводили с помощью сканирующего спекл-коррелометра, а также фотометров с длиной волны 633 нм и 950 им.

В условиях in vivo воздействовать на склеру раствором возможно лишь с одной наружной стороны, покрытой конъюнктивой и теноновой капсулой. Для изучения возможности проникновения раствора тразографа в склеру через неповрежденные конъюнктиву и тенонову капсулу и исследования изменения коэффициента пропускания склеры в условиях, максимально приближенных к реальным, был поставлен модельный эксперимент с использованием двухкамерной кюветы, позволяющей осуществлять одностороннее воздействие тразографа. Показатели преломления растворов измеряли на рефрактометре ИРФ-22 по стандартной методике.

Термодинамические параметры (активность воды, падение химического потенциала и эквивалентное им осмотическое давление) воды в склере измеряли криоскопическим методом. С этой целью использовали термосопротивление в миниатюрном исполнении (датчик

6

Карманова), которое включали в мостовую схему. Измерительным прибором служил ионометр ЭВ 74.

Для изучения влияния раствора тразографа на тканевые структуры склеры были проведены гистологические исследования. Исследовали препараты, фиксированные и окрашенные по стандартной методике гемотоксилин-эозином. В качестве контроля использовали препараты склеры, которые не подвергались воздействию тразографа. Проводили изучение тканевых и клеточных структур склеры до и после воздействия тразографа в течение 10, 20, 30,40 минут.

Наряду с фиксированнными исследовали н?.тивные пленчатые препараты склеры. Исследуемую группу составили образцы склеры, обработанные 60% и 76% растворами тразографа в течение 10, 20,30 и 40 минут. ' В качестве контроля использовали препараты, которые не подвергались воздействию тразографа. Исследования проводили на стекле с объект-микрометром. Оценивали степень прозрачности препаратов. Параллельно с этим анализировали изменения коллагеновых волокон, базового вещества и состояние кровеносных сосудов.

В третьей главе приведены результаты оптико-физических исследований светопропускания склеры и возможности его увеличения под действием тразографа.

Интенсивность прошедшего через склеру света имеет обратную зависимость от толщины склеры (рпс.1.) Однако, образцы склеры одинаковой толщины могут иметь различные значения коэффициента пропускания, что объясняется различной их пигментированностью. У склеры, взятой от глаз со светлой радужкой, было отмечено более высокое светопропускание, чем у склеры темных глаз при одинаковой толщине. Образцы склеры, вырезанные у заднего полюса глаза, всегда имеют более низкие значения коэффициента пропускания, чем у лимба или экватора глаза.

В коротковолновой части спектра (400-500 нм) коэффициент светопропускания не превышает 1-2% , в длинноволновой части он возрастает до 6-30% в зависимости от толщины и степени пигментации образца.

Коэффициент отражения (включая обратное рассеяние) также зависит от толщины склеры и возрастает с её увеличением. Зависимость коэффициента отражения склеры от длины волны и толщины выражена меньше, чем коэффициента пропускания (рис.2 .).

Как показали исследования, воздействие тразографа приводит к значительному увеличению светопропускания склеры, степень которого возрастает при увеличении времени нахождения в растворе. Увеличение коэффициента пропускания неравномерно на различных длинах волн. Наиболее существенно, в 10 раз ( с 2% до 20%), светопропускание возрастает в коротковолновой части спектра. В длинноволновой части спектра коэффициент светопропускания повышается от 20-30% до 50-80% (двух-трехкратное увеличение) (рис.3.).

Для качественной оценки соотношения прямо прошедшего и рассеянного вперед излучения после воздействия раствора тразографа на склеру в течение 40 минут были последовательно зарегистрированы спектры пропускания коллимированного излучения и излучения с учетом света, рассеянного вперед в пределах телесного угла 30°- Были получены спектральные кривые, которые практически не отличались друг от друга. Коэффициенты пропускания склеры с учетом излучения, рассеянного вперед, составили от 35% на длине волны 400 нм до 85% на длине волны 840 нм, аналогичные величины для прямо прошедшего света составили 27% и 85% соответственно (рис.4.).

На спекл-коррелометре были исследованы 26 образцов склеры,толщина которых колебалась от 0,35 мм до 0,85 мм. Изменения спекл-полей и коэффициента пропускания изучали для двух состояний линейной поляризации рассеянного света, ортогональных друг другу.

8

На начальных стадиях просветления ( до 3-4 минут с момента погружения ткани в раствор) коэффициенты светопропускания увеличивались как в параллельной, так и в перпендикуклярной поляризации, их разница в большинстве случаев не превышала 1-2%. В параллельной поляризации наиболее быстрый рост светопропускания наблюдался в интервале от 4 до 10 минут с момента погружения склеры в раствор. В интервале от 11 до 23.5 минут коэффициент пропускания во всех случаях достигал максимума, и в дальнейшем наблюдались лишь его осцилляции в пределах 2-3%. Установлена прямая корреляционная связь между временем достижения максимального просветления образца и его объемом. Объем образца определялся как произведение его периметра и толщины.

Максимальные величины коэффициента пропускания в параллельной поляризации для различных образцов имели значения от 6% до 28%. Такой размах данных можно объяснить различной толщиной, степенью пигментированное™ ткани, кроме того, образцы с остатками теноновой капсулы имели более низкий коэффициент пропускания.

В перпендикулярной поляризации значения коэффициента пропускания достигали максимума в интервале от 5 до 12 минут с начала эксперимента. Максимальные значения светопропускания в перпендикулярной поляризации колебались от 3% до 11%. Коэффициент корреляции между максимальным пропусканием в параллельной и перпендикулярной поляризациях равен 0,5 (т=0,3). В среднем разница между коэффициентами пропускания в параллельной и перпендикулярной поляризациях составила 11,3%.

Описанные изменения коэффициента пропускания склеры в перпендикулярной и параллельной поляризациях под действием раствора тразографа служат свидетельством уменьшения кратности рассеяния света.

-•-0,45 мм -"-0,55 мм j — 0,65 мм! 0,75 мм

40 0 450 500 550 600 650 700 750 800 840 длина волны,им

Рис.1. Зависимость спектра пропускания нативной склеры от её толщины. Спектрофотометр SPECORD-M40.

45 -|

40 -* 35 *

Ж

1 30-§

Э 25

0

1 20

§ 15

•9 13 1

I ю

5 0

-0,5 мм -0,7 мм 1 -0,8 мм ;

-1-1-1-1 |-1-1 I-1-1

404 444 484 524 564 604 644 684 724 764 799 длина волны,нм

Рис.2. Зависимость спектра отражения нативной склеры от ее толщины. Спектрофотометр Caiy-2415.

404 444 484 524 564 604 644 684 724 764 799 длина волны,им

Рис.З. Серия спектров коллимированного свето про пускания образца склеры толщиной 0,6 мм. Первый спектр зарегистрирован через 35 секунд от начала воздействия 60% раствора тразографа, а каждый последующий через 85 секунд. Спектрофотометр Сагу - 2415.

длина волны, им

Рис.4. Соотношение прямопрошедшего излучения (2) и излучения, с учетом рассеяния вперед (1). Образец склеры толщиной 0.75 мм, воздействие 60% раствора тразографа в течение 40 минут. Спектрофотометр ЭРЕСОМ) -М40.

Рис.5. 1 - осмотическое давление нативной склеры ; 2 - осмотическое давлени 60% раствора тразографа; 3 - осмотическое давление склеры после воздействи 60% раствора тразографа в течение 30 минут.

Рис.6. 1 - осмотическое давление нативной склеры ; 2 - осмотическое давлен: 76% раствора тразографа; 3 - осмотическое давление склеры после воздейсти 76% раствора тразографа в течение 30 минут.

На спекл-коррелометре были проведены исследования обратимости изменений оптических свойств склеры. Для этого после воздействия тразографа в течение 30 минут образцы были погружены в 0,9% раствор NaC) на 15 минут, после чего склера приобрела свой первоначальный вид, а величины коэффициентов пропускания, как в прямой, так и в перпендикулярной поляризации, вернулись к исходным значениям. Повторное просветление того же образца дало аналогичный результат.

Для обоснования пути введения раствора тразографа в реальных условиях был проведен модельный эксперимент, при котором воздействие тразографа на склеру оказывалось только с наружной стороны, покрытой конъюнктивой и теноновой капсулой. В этом случае наблюдалось лишь незначительное просветление склеры (2-5%), которое наступало через 30-40 минут. Следовательно, для успешного просветления склеры необходим непосредственный контакт раствора с тканью, т.е. предпочтение следует отдавать субконъюнктивальному способу введения, а не инсталляционному. Инъекционный путь введения поможет избежать длительного воздействия на ткань, а следовательно, избежать деструктивных изменений ткани.

При изучении влияния тразографа на склеру особый интерес представляет механизм проникновения раствора в ткань. Для выяснения этого механизма криоскопическим методом были изучены термодинамические параметры воды в склере и растворах тразографа 60% и 76% концентрации.

В процессе просветления склеры под действием тразографа имеют место два процесса: свободная диффузия и явление осмоса. Тразограф диффундирует в склеру, разность химического потенциала воды в ткани и раствора тразографа является движущей силой переноса вещества. Активность воды в склере падает. Но, так как раствор тразографа имеет значительно более высокое осмотическое давление, чем осмотическое давление в склере (разность осмотического давления в системе тразограф-

13

склера равна 3-6,36 МПа в зависимости от концентрации раствора), начинается выход воды из ткани в окружающий раствор. Происходит движение воды основного вещества склеры в окружающий раствор, соответственно снижается химический потенциал воды, а следовательно, повышается осмотическое давление в ткани. В растворе тразографа наблюдается обратный процесс, который приводит к снижению осмотического давления. Это происходит до установления динамического равновесия в системе тразограф-склера. Обращает на себя внимание тот факт, что при воздействии на склеру раствором большей концентрации (76%), который имеет более высокое осмотическое давление и более высокий показатель преломления, осмотическое давление в ткани повышается приблизительно до одних и тех же значений, что и при воздействии раствором низкой концентрации. Это указывает на то что имеется предел "насыщения" ткани, и дальнейшее просветление не возможно (рис.5, 6 .). Замещая воду в базовом веществе склеры, тразограф, имеющий показатель преломления, близкий к показателю преломления коллагеновых волокон, выравнивает показатели преломления основного вещества и коллагеновых фибрилл, уменьшая таким образом светорассеяние. Описанный выше механизм подтверждают также изменения показателя преломления раствора тразографа в процессе просветления склеры. При нахождении образца склеры в 60% растворе тразографа его показатель преломления падает: до эксперимента - 1,4370, через 12 минут - 1,4321, через 20 минут - 1,4222, через 40 минут - 1,4025. Понимание механизма проникновения тразографа в склеру и повышения ее светопропускания позволяет сформулировать критерии подбора оптимального раствора для увеличения светопропускания склеры. Такой раствор должен иметь показатель преломления, близкий к показателю преломления коллагеновых волокон и высокое осмотическое давление.

В настоящее время для транссклеральных вмешательств используются в основном лазерные источники с инфракрасным

14

излучением . Это диодный (длина волны 810 - 960 нм) и АИГ-неодимовый лазер (длина волны 1060 нм). Поэтому интерес представляет динамика изменений коэффициента светопропускания склеры под действием тразографа именно в инфракрасном диапазоне. Начальное

светопропускание склеры на длине волны 950 нм составило от 15% до 20% в зависимости от толщины образца. Наиболее интенсивный рост коэффициента светопропускания наблюдался в интервале 10-15 минут от начала воздействия. При воздействии 60% раствором тразографа отмечался более медленный рост коэффициента светопропускания, чем при воздействии 76 % раствора . После 15 минут интенсивность изменений коэффициента пропускания замедлялась, появлялись незначительные осцилляции ( в пределах 1-1,5%). В интервале от 25 до 30 минут коэффициент светопропускания достигал максимальных значений. Максимальные значения при воздействии 60% раствором были на 1-2% ниже, чем при воздействии 76%.

На спектрофотометре Сагу-2415 проводили исследования коллимированного пропускания и диффузного отражения в диапазоне длин волн 809-1199 нм. Коэффициент пропускания склеры в этом диапазоне колеблется в пределах 20-35%. Его зависимость от длины волны выражена слабее, чем в видимом диапазоне. Под действием тразографа наблюдается равномерный рост коэффициента светопропускания до 70-75% в течение 2530 минут, после чего значения коэффициента светопропускания практически не меняются.

Коэффициент отражения также имеет слабую зависимость от длины волны в инфракрасном диапазоне. На начальных стадиях просветления его значения колеблются в пределах 25-30 мин. Под действием тразографа отмечалось снижение коэффициента отражения на всех длинах волн данного диапазона. Минимальные значения (5-7%) наблюдались через 25-30% после начала действия раствора. Существенных различий в динамике коэффициентов пропускания и

15

отражения при воздействии на склеру растворов тразографа различной концентрации не было.

В четвертой главе описаны результаты морфологического исследования склеры при увеличении ее светопропускания.

Морфологическое исследование проведено на ¡0 свежеэнуклеированных глазах человека. Время с момента смерти не превышало 10 часов. Всего было поставлено 10 серий экспериментов. Целью данного исследования было выявление возможных изменений тканевых и клеточных структур склеры при увеличении ее светопропускания под действием тразографа.

В ходе эксперимента были выделены три группы препаратов: первая - препараты, которые обрабатывали 60% раствором тразографа, во вторую группу вошли препараты, воздействие на которые осуществляли 76% раствором тразографа, и, наконец, третью группу составили препараты неизмененной склеры. Оценку степени прозрачности и изменение тканевой структуры производили через 10, 20, 30 и 40 минут.

При изучении нативных препаратов оценивали прозрачность препарата. При первой степени прозрачности становились заметными очертания коллагеновых волокон, можно было проследить направление их хода , клеточные элементы склеры не определялись. При второй степени прозрачности контуры отдельных крупных волокон и пучков становились более четкими, также становились заметными немногочисленные клеточные элементы склеры. Основным критерием наступления третьей степени прозрачности была возможность различить линейку объект-микрометра. При третьей степени прозрачности препарата также хорошо определялись сосуды склеры.

При воздействии на с клеру 60% раствором тразографа в течение 10 минут в большинстве случаев определялась первая степень прозрачности, через 20 минут - вторая (у трех препаратов контуры

клеточных элементов оставались трудно различимыми), спустя 30 минут -третья степень прозрачности, и при повышении времени воздействия до 40 минут каких-либо изменений не наблюдалось.

При воздействии на склеру 76% раствором тразографа вторая степень просветления наступала уже через 10 минут (в четырех случаях отмечалась первая степень прозрачности). Через 20 минут наблюдалась третья степень прозрачности, которая и сохранялась в течение всего времени воздействия.

У препаратов группы сравнения различить какие-либо тканевые и клеточные структуры не удалось.

Проведенные морфологические исследования позволили установить, что при времени воздействия 60% раствора тразографа, не превышающем 30 минут, каких-либо изменений тканевых структур склеры не происходит. При увеличении времени воздействия до 30-40 минут появляется умеренно выраженный отек межуточного вещества и разволокнение коллагенового каркаса. При воздействии 76% раствора тразографа первые изменения появляются уже через 10 минут. Эти изменения соответствуют изменениям ткани при воздействии на нее 60% раствором тразографа в течение 30 минут. При увеличении времени воздействия нарастают дистрофические изменения волокнистых и клеточных структур ткани.

Таким образом, для просветления склеры in vivo предпочтительнее использовать 60% раствор тразографа.

Морфологические изменения в склере обусловлены изменениями осмотического давления. Под действием высокоосмолярного раствора сначала происходит обезвоживание только межуточного вещества. По мере проникновения раствора в ткань образуются другие системы с высокой разностью осмотического давления: "новое" базовое вещество-коллагеновые волокна и "новое" базовое вещество-клетки. Процессы, происходящие в них, аналогичны описанным выше в системе тразограф-

17

ткань. Очевидно, что проникновение раствора в коляагеновые волокна и клетки начинается через 30- 40 минут при воздействии 60% раствора, а при воздействии 76% раствора уже через 10-20 минут. При погружении "просветленных" образцов в физиологический раствор тразограф вытесняется из ткани, межволоконные пространства заполняются жидкостью, следствием чего является отек межуточного вещества. Нарушение упаковки коллагеновых фибрилл, разволокнение отдельных волокон является следствием значительного повышения осмотического давления внутри них.

Необходимо также отметить, что в условиях in vivo трудно достичь длительного воздействия тразографа. В силу своей высокой осмолярности он будет "вымываться" из ткани тканевой жидкостью. Соответственно , его концентрация в ткани будет постоянно падать. Поэтому вероятность появления дистрофических и паранекротических изменений склеры при воздействии тразографа даже высокой концентрации черезвычайно низка, степень просветления склеры в естественных условиях будет ниже, чем в эксперименте.

В заключениии представлены основные результаты работы, а также сформулированы выводы:

1.Результаты проведенных исследований доказывают возможность эффективного увеличения светопропускания склеры под действием производных 2,4,6-трийодбензойной кислоты, в частности тразографа.

Увеличение светопропускания склеры происходит за счет согласования показателей преломления коллагеновых волокон и базового вещества, приводящее к уменьшению кратности рассеяния света.

2. Впервые измерено осмотическое давление склеры и изучен механизм взаимодействия производных триййодбензойной кислоты со склерой. Определяющими факторами здесь служат свободная диффузия молекул тразографа в склеру и выход воды из нее под действием

возникающей разности осмотического давления. Исходя из этого, определены критерии подбора оптимального вещества для увеличения светопропускания склеры: показатель преломления, близкий к показателю преломления коллагеновых волокон, и высокая осмолярность раствора.

3. Во избежание выраженных необратимых изменений тканевой структуры склеры для эффективного увеличения ее светопропускания необходимо использовать 60% раствор тразографа, причем время воздействия не должно превышать 30 минут.

4. Конъюнктива и тенонова капсула существенно затрудняют процесс проникновения раствора тразографа в склеру. Следовательно, для обеспечения непосредственного контакта раствора с тканью предпочтительным следует считать субконъюнктивальный путь введения раствора.

Материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1.Controlling of optical properties of sclera. Valéry V. Bakutkin, Irina L.Maksimova, Tatyana N.Semyonova, Valéry V.Tuchin, Irina L.Kon Proc. SPIE, Vol.2393.-pp. 137-141,- 1995.

2. Экспериментальное исследование увеличения светопропускания склеры человека. Бакуткин В.В., Буланов В.М., Кон И.Л., Максимова И.Л., Татаринцев С.Н, Тучин В.В. (Материалы съезда офтальмологов Украины; Одесса, 1996, С. 14-15.)

3. Исследование временного увеличения светопропускания склеры в эксперименте. Бакуткин В.В., Тучин В.В., Кон И.Л., Зимняков Д.А., Мишин A.A. - Сб. трудов 2-ой Поволжской научно-практичекой конференции офтальмологов "Актуальные проблемы современной офтальмологии".-Саратов, 1996,- с.285-287.

4. Спектральные характеристики склеры человека и их изменение под действием тразографа в эксперименте. Бакуткин В.В., Тучин В.В., Кон И.Л., Буланов В.М. - Там же .- с.280-282.

5.Coherence-domain optical methods for cell and tissue structure and function monitoring.V.V. Tuchin, D.A. Zimnyakov, G.G.Akchurin, A.A.Mishin, I. L. Kon.- Proc. SPIE, Vol.2802.- pp. 152-163, 1995.

6,In-vitro human sclera structure analysis using tissue optical immersion effect. D.A.Zimnvakov, V.V.Tuchin, A.A.Mishin, I.L.Kon, A.N.Serov. Proc. SPIE, Vol.2673-44, 1996.

7.Trazograph influence on osmotic pressure and tissues' structures of human sclera. Irina L. Kon, Valery V.Bakutkin, Nina V. Bogomolova, Svyatoslav V. Tuchin, Valery V.Tuchin. Proc.SPIE, Vol.2971-45, 1997.

8. Light propagation in tissues with controlled optical properties. V.V. Tuchin, I.L.Maksimova, D.A. Zimnyakov, I.L. Kon, A.Kh. Mavlutov, A.A. Mishin. Proc.SPIE , Vol.2925-!6, pp.l 18-142,1996.

9. Light propagation in tissues with controlled optical properties. V.V. Tuchin, I.L.Maksimova, D.A. Zimnyakov, I.L. Kon, A.Kh. Mavlutov, A.A. Mishin. J. Biomedical Optics , Vol.2, 1997.

10. Optical and osmotic properties of human sclera. V.V. Tuchin, I.L.Maksimova, V.I. Kochubey, I.L. Kon, A.Kh. Mavlutov, A.A.Mishin, S.V. Tuchin, D.A. Zimnyakov. Proc. SPIE, Vol. 2979-96, 1997.