УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛАЗЕР-ИНДУЦИРОВАННОГО ТРОМБОЗА МИКРОСОСУДА IN VIVO В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

Полезная модель относится к медицинской технике и может быть использована для лазер-индуцированного тромбоза микрососуда in vivo в эксперименте для оценки системных изменений системы гемостаза при различных патологических процессах или в условиях фармакологической модуляции, а также для оценки тромбогенных и тромборезистентных свойств сосудистой стенки.
Модели тромбоза in vivo на лабораторных животных являются важным этапом между исследованием агрегационных свойств форменных элементов крови, фибринолиза и клинической практикой.
Наиболее адекватной моделью такого рода в микроциркуляции является повреждение эндотелия сосудистой стенки при воздействии сфокусированным лучом лазера.
-8
Известно устройство для лазер-индуцированного тромбоза микрососуда in vivo в эксперименте, содержащее импульсный азотный лазер (λ=337 нм), рабочий столик для размещения объекта, оптическую систему для фокусирования лазерного луча в плоскости объекта, средство для освещения объекта, оптическую систему визуализации объекта и средство регистрации параметров объекта (Петрищев Н.Н., Михайлова И.А. (2001) Лазер индуцированный тромбоз микрососудов. СПб, Изд-во СПбГМУ, 103 с.). Прямое воздействие лазерного излучения с длительностью импульса 10 с., частотой следования импульсов 50 Гц и максимальной выходной мощностью 3 мВт вызывает тепловое повреждение луминальной поверхности микрососуда с последующим тромбообразованием является результатом повышения температуры внутри облучаемого объема крови.
Однако вследствие наносекундной длительности лазерного импульса и большой плотности энергии облучения, наряду с тепловым воздействием на сосудистую стенку, возникают фотомеханические эффекты, приводящие примерно в 30% случаев к разрыву микрососудов с последующим кровотечением, что является весьма травматичным для микроциркуляторного русла. Воспроизводимость результатов исследований, полученных в таких условиях, значительно ниже теоретически возможной. Кроме того, экспериментатор в процессе настройки и поверки установки, несмотря на соблюдаемую технику безопасности при работе с источниками ультрафиолетового излучения, периодически может попадать под действие рассеянного ультрафиолета, что является фактором риска.
Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в уменьшении фотомеханических эффектов, приводящему к уменьшению количества разрывов микрососудов, и, как следствие, повышению воспроизводимости результатов измерений, полученных при использовании модели.
Сущность полезной модели заключается в достижении заявленного технического результата в устройстве для лазер-индуцированного тромбоза микрососуда in vivo в эксперименте, содержащем источник лазерного излучения, рабочий столик для размещения объекта, оптическую систему для фокусирования лазерного луча в плоскости объекта, средство для освещения объекта, оптическую систему визуализации объекта и средство регистрации параметров объекта, в котором дополнительно включены видеокамера и компьютер, в качестве источника лазерного излучения используют непрерывный полупроводниковый лазер, генерирующий в видимой области спектра, оптическая система визуализации объекта содержит запирающий светофильтр, гомал и объектив видеокамеры, с которой изображение объекта выводится на компьютер для регистрации его параметров.
Применение непрерывного полупроводникового лазера, генерирующего в видимой области спектра (λ=532 нм), за счет уменьшения коэффициента экстинкции гемоглобина в этой области по сравнению с его значением при длине волны λ=337 нм в 2,5 раза и энергии кванта примерно в 1,5 раза, дает возможность значительно увеличить длительность облучения. Это приводит к минимизации фотомеханических эффектов, уменьшению количества разрывов микрососудов, и, как следствие, улучшению воспроизводимости результатов. Введение в устройство видеокамеры и компьютера, а в оптическую систему визуализации объекта запирающего светофильтра, гомала и объектива видеокамеры, с которой изображение объекта выводится на компьютер для регистрации его параметров обеспечивает высокую точность обработки полученных данных, дает возможность использовать полезную модель для точных количественных оценок процесса тромбообразования в микрососудах. Степень повреждения луминальной поверхности микрососуда можно менять, изменяя дозу облучения (плотность мощности облучения или время облучения), что в условиях данной модели можно строго контролировать. При увеличении дозы термическое повреждение сосудистой стенки распространяется вглубь по мере роста дозы, затрагивая эндотелий, субэндотелиальные и более глубокие слои стенки, что дает возможность наблюдать рост и развитие процесса тромбообразования от начальной стадии до полной обструкции сосуда.
На фиг.1 представлена схема устройства для лазер-индуцированного тромбоза микрососуда in vivo в эксперименте; на фиг.2 - формирование тромба в микрососуде брыжейки крысы: а - интактный микрососуд брыжейки диаметром 19,1 мкм, б - облучение лазером, в - тромбообразование в микрососуде, высота тромба 10,1 мкм.
Устройство содержит непрерывный полупроводниковый лазер 1, генерирующий в видимой области спектра, например, «DPSS-лазер» (Diode Pumped Solid State Laser, λ=532 нм, 34 мВт, Южная Корея), и может быть реализовано с использованием оптической системы люминисцентного микроскопа ЛЮМАМ И1 (ЛОМО, Россия), которая содержит опак-иллюминатор 2 для красной области спектра, позволяющий уменьшить потери энергии лазерного луча, и водно-иммерсионный объектив 3 40×0,65 (ЛОМО, Россия), рабочий столик 4 для размещения объекта, осветитель объекта 5, конденсор 6, содержащий коллектор и направляющие зеркала. Для визуализации объекта и регистрации его параметров предусмотрены видеокамера 7, на которую изображение объекта выводится через гомал 8, и компьютер 9. Для предотвращения чрезмерной засветки окуляров отраженным светом лазера в оптическую систему введен запирающий светофильтр 10.
Устройство работает, например, следующим образом.
Для исследования микроциркуляции в микрососудах брыжейки крысы в проходящем свете животное наркотизируют пентобарбиталом натрия (60 мг/кг массы тела внутрибрюшинно). Через нижнесрединный доступ извлекают петлю тонкой кишки, примыкающей к мезоаппендиксу, и размещают на рабочем столике 4. Излучение лазера 1 в оптическую систему микроскопа вводится через оптическую систему освещения микроскопа с помощью входящего в комплект микроскопа опак-иллюминатора 2 и объектива 3. Лазерный луч фокусируют в плоскости объекта на термостатируемом рабочем столике 4 объективом 3 (Фиг.1), выходная мощность под объективом составляет 28 мВт. В гнездо головки помещен входной объектив видеокамеры 7, изображение объекта на который передается через гомал 8. Освещение объекта осуществляется осветителем 5 через конденсор 6 с помощью коллектора и направляющих зеркал. С помощью видеокамеры 7 (Optics and Electronics ISTA Ltd) производят видеозапись на персональный компьютер 9. Наиболее часто используемый режим воспроизведения процесса тромбообразования в этой модели - выходная мощность лазера 14 мВт, диаметр луча в плоскости объекта (микрососуда) 10 мкм. Приведенные фотографии (Фиг.2) демонстрируют результаты использования модели в этом режиме.
2
1
Обработку данных проводят программным пакетом Video-Test 4.0 (ISTA Ltd., Россия). Определяют следующие показатели: диаметр сосудистой стенки (D, мкм), максимальную длину (протяженность вдоль сосудистой стенки) тромба (L, мкм), площадь фронтального сечения визуально определяемой поверхности тромба (S, мкм), высоту тромба как его протяженность в поперечном направлении к сосуду (H, мкм), степень обструкции просвета сосудом тромбом (R, %) по отношению максимальной высоты к диаметру сосуда. Параметры тромба определяют сразу после окончания лазерного воздействия, что соответствует нулевому времени наблюдения, и при отрыве от формирующегося тромба первого эмбола (T, с.).
Использование полезной модели обеспечивает высокую степень воспроизводимости результатов и строго дозированное повреждение сосудистой стенки микрососудов в эксперименте. Применение адекватных методов обработки полученных данных дает возможность использовать модель для точных количественных оценок влияния фармакологических препаратов на процесс тромбообразования в микрососудах.