Способ расчета параметров селективного микроимпульсного режима на лазерной установке Navilas 577 с учетом возраста и типа внешности по шкале Фитцпатрика
METHOD FOR CALCULATING PARAMETERS OF SELECTIVE MICRO-PULSE MODE ON NAVILAS 577 LASER SYSTEM, TAKING INTO ACCOUNT AGE AND TYPE OF APPEARANCE ON FITZPATRICK SCALE

Изобретение относится к области медицины, а именно к офтальмологии, и предназначено для индивидуального расчета параметров микроимпульсного режима с избирательным воздействием на ретинальный пигментный эпителий (РПЭ), по формуле с учетом возраста и типа внешности для лечения в фовеальной аваскулярной зоне на навигационной лазерной установке Navilas 577s (НЛУ Navilas 577s).
В настоящее время микроимпульсный режим лазерного излучения широко применяется при лечении различных заболеваний глазного дна. В зависимости от выбранных параметров достигается различная степень воздействия на сетчатку. Основной целью применения микроимпульсного режима в клинической практике является уменьшение повреждения тканей глаза, что особенно важно при лечении различных заболеваний с локализацией в фовеальной аваскулярной зоне. Ключевой особенностью микроимпульсного режима, в отличие от непрерывного лазерного излучения, является возможность избирательного воздействия на РПЭ, но для этого необходим правильный подбор энергетических параметров (Zheltov GI, Glazkov VN, Ivanova EV. Selective action of laser pulses on the retinal pigment epithelium. Physical basics. ARS-MEDICA. 2012; 58(3):78-85. Volodin PL, Ivanova EV. Computer simulation of laser action in the regime of single micropulse and reactions of proteins chorioretinal complex for selective and effective action on the retinal pigment epithelium cells. Laser Medicine. 2018; 1:61-66).
Важная роль в развитии многих заболеваний центральной зоны сетчатки принадлежит дефектам в слое РПЭ с нарушением барьерной и насосной функций. Следовательно, современный способ лечения должен быть направлен на эффективное восстановление наружного гематоретинального барьера, без нанесения необоснованного повреждения прилежащим тканям. Поэтому при некоторых заболеваниях макулярной зоны (острая и хроническая центральная серозная хориоретинопатия, макулярный отек различной этиологии, некоторые формы возрастной макулярной дегенерации) для достижения клинического эффекта необходимо прицельно воздействовать на РПЭ, повреждение нейросенсорной сетчатки является негативным последствием лечения.
Для избирательного повреждения РПЭ и сохранения интактными нейроэпителия и хориоидеи требуются более строгие условия при подборе параметров. Отклонения могут привести к нежелательному повреждению прилежащих структур, что особенно опасно для лечения в фовеальной аваскулярной зоне, или не дадут необходимого эффекта. Поэтому избирательное лечение возможно реализовать только в узком "окне" параметров. Доступные коммерческие лазерные установки имеют различные друг от друга технические характеристики. Режимы микроимпульса отличаются по целому ряду параметров: мощности, количеству импульсов в пакете, длительности импульса и интервалу между ними. Следовательно, подбор параметров для избирательного воздействия на РПЭ с минимальным повреждением прилежащих структур необходимо осуществлять с учетом технических возможностей лазерной системы.
В клинической практике для лечения заболеваний центральной зоны сетчатки микроимпульсным режимом применяется лазерная установка с НЛУ Navilas 577s. Благодаря системе навигации происходит прицельное, четкое и топографически ориентированное воздействие на патологический очаг, не затрагивая окружающие ткани. С помощью компьютерного моделирования определены параметры селективного и эффективного микроимпульсного режима, которые успешно внедрены в клиническую практику. Однако одни и те же режимы нельзя применять для лечения всех пациентов. Применение энергетических параметров не достаточных для повреждения РПЭ не приведет к клиническому эффекту. Выполнение лечения с энергией выше пороговой вызовет повреждение нейросенсорной сетчатки и хориоидеи. Поэтому, учитывая индивидуальную особенность каждого пациента, перед лечением предпочтительно проводить тестирование и подбирать мощность, при которой достигается воздействие на РПЭ.
Ближайшим аналогом является патент РФ на изобретение №2669858 «Способ индивидуального подбора энергетических параметров микроимпульсного режима на лазере Navilas 577s (НЛУ Navilas 577s)». В данном изобретении перед лечением проводится тестирование микроимпульсного режима и для лечения выбираются параметры с наименьшей мощностью, при которых выявляются лазерные аппликаты методом аутофлюоресценции. Недостатком этого способа является необходимость проведения предварительного тестирования для учета индивидуальных характеристик. Перед нанесением тестовых лазерных апппликатов выполняется аутофлюоресценция для определения зон тестирования. Затем на лазерной установке создается план и проводится тестирование, которое часто требует больше времени, чем проведение лечения. Через 1-2 часа после тестирования проводится повторное исследование аутофлюоресценции для выбора оптимальных параметров для лечения. Только после определения минимальных параметров, при которых наблюдается повреждение РПЭ, выполняется лечение. Таким образом, индивидуальный подбор параметров селективного микроимпульсного режима значительно увеличивает время, сложность и стоимость лечения.
Задачей изобретения является создание формулы с учетом возраста и типа внешности по шкале Фитцпатрика для индивидуального подбора энергетических параметров микроимпульсного режима с избирательным воздействием на РПЭ на НЛУ Navilas 577s для лазерного лечения в фовеальной аваскулярной зоне.
Техническим результатом заявляемого способа является расчет по формуле параметров микроимпульсного режима с избирательным воздействием на РПЭ с учетом возраста и типа внешности по шкале Фитцпатрика, без проведения предварительного тестирования, выполнения аутофлюоресценции для оценки результатов тестирования и определения порогового повреждения РПЭ, что уменьшит повреждение сетчатки, существенно снизит время подбора необходимых параметров для лечения в аваскулярной зоне, что приведет прилеганию отслойки РПЭ и нейроэпителия, резорбции отека и субретинальной жидкости, рассасыванию друз, уменьшению центральной высоты сетчатки, восстановлению остроты зрения и светочувствительности.
Технический результат достигается тем, что в способе расчета параметров микроимпульсного режима на НЛУ Navilas 577s для избирательного воздействия на РПЭ с помощью формулы с учетом возраста и типа внешности по шкале Фитцпатрика, заключающемся в том, что для определения индивидуальных энергетических параметров, необходимых для лечения, предварительно проводят компьютерное моделирование путем решения уравнения теплопроводности и применения интеграла Аррениуса и определяют микроимпульсный режим, с учетом технических характеристик НЛУ Navilas 577s, при котором реализуется избирательное воздействие на РПЭ и сохраняются высокие значения селективности, с параметрами: длительность микроимпульса - 50-100 мкс, интервал между импульсами -2000 мкс, рабочий цикл - 2,4-4,8%, длительность пакета импульсов - 10 мс, количество импульсов в пакете - 5, диаметр пятна - 100 мкм, мощность - от 0,4 до 1,9 Вт, длина волны - 577 нм, далее на основании результатов тестирования микроимпульсного режима (длительность микроимпульса - 50 мкс, интервал между импульсами - 2000 мкс, рабочий цикл - 2,4%, длительность пакета микроимпульсов- 10 мс, количество импульсов в пакете - 5, диаметр пятна - 100 мкм, мощность - от 0,4 до 1,9 Вт, длина волны - 577 нм) с селективным и эффективным воздействием на РПЭ, проведенного на пациентах возраста 30-65 лет и 1-4 типа внешности по шкале Фитцпатрика и определения лазерных аппликатов с различной мощностью на снимках аутофлюоресценции (488 нм) с вероятностью визуализации 90%, установили, что вероятность визуализации 90% является функцией от 3 переменных (мощность, возраст, тип внешности по шкале Фитцпатрика) с 4 свободными параметрами (Р1-Р4), а по форме является логистической функцией над линейным выражением аргументов, то есть логистической регрессией,
Где Р (1-4) подбираемые параметры.
P1 - коэффициент масштаба, отвечающий за ширину в центральной части логистической функции.
Р2 - коэффициент влияния возраста
Р3 - коэффициент влияния типа внешности
Р4 - константа
на результатах тестирования микроимпульсного режима на пациентах в возрасте от 30 до 65 лет с 1-4 типом внешности по шкале Фитцпатрика подобрали логистическую регрессию с помощью метода максимизации функции правдоподобия на обучающей выборке, для этого провели фитирование 4 свободных показателей (Р1-Р4) для 3 аргументов (мощность, возраст и тип внешности по шкале Фитцпатрика),
из уравнения 2 получим обратную функцию для определения мощности, при которой достигается повреждение РПЭ по данным аутофлюоресценции с вероятностью 90% (уравнение 3).
Тип внешности по шкале Фитцпатрика+1.65, которая после преобразования принимает вид:
учитывая, что логистическая регрессия подбиралась на пациентах в возрасте от 30 до 65 лет с 1-4 типом внешности по шкале Фитцпатрика, формула (уравнение 3) не применима для возраста младше 30 и старше 65 лет, а также для 5-6 типа внешности по шкале Фитцпатрика, при значении расчетной мощности 1,9 Вт и ниже, значение мощности округляют до десятых в большую сторону и проводят лечение с этой мощностью и длительностью микроимпульса 50 мкс, при значении расчетной мощности более 1,9 Вт требуется снизить мощность и пропорционально увеличить длительность микроимпульса, таким образом, чтобы энергия лазерного воздействия сохранилась одинаковой, учитывая, что на НЛУ Navilas 577s возможно установить длительность микроимпульса с шагом 10 мкс, а мощность 1,9 Вт и ниже, поэтому для каждого диапазона мощности, которые рассчитываются по формуле, рассчитали поправочный коэффициент пропорциональности для соответствующей длительности микроимпульса, при расчетной мощности от 1,91 до 2,28 Вт, полученное значение мощности умножают на 5/6 и округляют до десятых в большую сторону, применяют длительность микроимпульса 60 мкс, при расчетной мощности от 2,29 Вт до 2,66 Вт, полученное значение мощности умножают на 5/7 и округляют до десятых в большую сторону, применяют длительность микроимпульса 70 мкс, при расчетной мощности от 2,67 до 2,7 Вт, полученное значение мощности умножают на 5/8 и округляют до десятых в большую сторону, применяют длительность микроимпульса 80 мкс, полученные значения мощности и длительности микроимпульса для селективного микроимпульсного режима устанавливают в НЛУ Navilas 577s и проводят лечение.
Способ осуществляется следующим образом.
Для лазерного лечения различных заболеваний, при локализации патологического процесса в фовеальной аваскулярной зоне, выбирается микроимпульсный режим с избирательным воздействием на РПЭ с учетом технических характеристик НЛУ Navilas 577s с параметрами (длительность микроимпульса - 50-100 мкс, интервал между импульсами - 2000 мкс, рабочий цикл - 2,4-4,8%, длительность пакета микроимпульсов - 10 мс, количество импульсов в пакете - 5, диаметр пятна - 100 мкм, мощность - от 0,4 до 1,9 Вт, длина волны - 577 нм). Для каждого пациента определяется тип внешности по шкале Фитцпатрика на основании внешних признаков (цвет кожи, глаз и волос). Значения возраста и типа внешности по шкале Фитцпатрика подставляются в формулу (уравнение 3) и рассчитываются необходимые значения мощности для конкретного пациента с учетом его индивидуальных характеристик. При значении расчетной мощности 1,9 Вт и ниже, значение мощности округляют до десятых в большую сторону и проводят лечение с этой мощностью и длительностью микроимпульса 50 мкс. При значении расчетной мощности более 1,9 Вт требуется снизить мощность и пропорционально увеличить длительность микроимпульса, таким образом, чтобы энергия лазерного воздействия сохранилась одинаковой. Согласно проведенному компьютерному моделированию для микроимпульсного режима (длительность микроимпульса - 50-100 мкс, интервал между импульсами - 2000 мкс, рабочий цикл- 2,4-4,8%, длительность пакета импульсов - 10 мс, количество импульсов в пакете - 5, диаметр пятна - 100 мкм, мощность - от 0,4 до 1,9 Вт, длина волны - 577 нм) мощность пропорциональна времени, поэтому при уменьшении мощности для сохранения такого же воздействия нужно пропорционально увеличить длительность микроимпульса. На НЛУ Navilas 577s возможно установить длительность микроимпульса с шагом 10 мкс, а мощность 1,9 Вт и ниже. Поэтому для каждого диапазона расчетной мощности, которые рассчитываются по формуле для пациентов в возрасте от 30 до 65 лет с 1-4 типом внешности по шкале Фитцпатрик рассчитали поправочный коэффициент пропорциональности для соответствующей длительности микроимпульса. При расчетной мощности от 1,91 до 2,28 Вт, полученное значение мощности умножают на 5/6 и округляют до десятых в большую сторону и применяют длительность микроимпульса 60 мкс. При расчетной мощности от 2,29 Вт до 2,66 Вт, полученное значение мощности умножают на 5/7 и округляют до десятых в большую сторону и применяют для лечения длительность микроимпульса 70 мкс. При расчетной мощности от 2,67 до 2,7 Вт, полученное значение мощности умножают на 5/8 и округляют до десятых в большую сторону, применяют длительность микроимпульса 80 мкс. Полученные значения мощности и длительности микроимпульса для селективного микроимпульсного режима устанавливают в НЛУ Navilas 577s и применяют для лечения. Перед проведением лечения на НЛУ Navilas 577s импортируют результаты современных диагностических исследований, фотографируют глазное дно и составляют план лечения. Для этого выбирают паттерн из одного или нескольких аппликатов и располагают их таким образом, чтобы полностью покрыть участки с патологическими изменения. Дополнительно устанавливают две зоны безопасности на участки глазного дна, на которые не должно попадать лазерное излучение. Одна зона безопасности устанавливается на диск зрительного нерва. Другая устанавливается рядом с аваскулярной зоной в произвольном месте. Постановка двух зон безопасности необходима для работы системы авто-трекинга. Перед лечением устанавливают индивидуально подобранные энергетические параметры в паттерны на НЛУ Navilas 577s, включают режим активации лазера с системой авто-трекинга и нажатием на педаль осуществляют нанесение лазерных аппликатов согласно заданному плану. Лазерное лечение проходит быстро, комфортно, безопасно и без установки контактной линзы.
Изобретение поясняется следующими примерами.
Пример 1.
Пациент 30 лет с со смуглой кожей, темно карими глазами, темно-каштановыми волосами, соответствует 4 типу внешности по шкале Фитцпатрика, обратился с жалобами на снижение остроты зрения левого глаза. Страдает сахарным диабетом 1 типа. Острота зрения с коррекцией составила 0,8. При осмотре глазного дна определялся макулярный отек, захватывающий фовеальную аваскулярную зону и отложения твердых экссудатов. По данным оптической когерентной томографии (ОКТ) диагностировали фокальный кистозный макулярный отек с максимальной толщиной сетчатки 276 мкм. По данным микропериметрии выявлено снижение светочувствительности в среднем до 24,1 дБ. Для подбора необходимой мощности в формулу (уравнение 3) подставили значения возраста (30 лет) и типа внешности по шкале Фитцпатрик (4). Мощность (Вт)=0,017*30-0,41*4+2=0,51-1,64+2=0,87. Значение мощности округляют до десятых в большую сторону до 0,9 Вт и применяют для лечения с длительностью микроимпульса 50 мкс.Таким образом, лечение проводится со следующими параметрами: длительность микроимпульса 50 мкс, интервал между импульсами - 2000 мкс, рабочий цикл- 2,4%, длительность пакета импульсов - 10 мс, мощность - 0,9 Вт, количество импульсов в пакете - 5, диаметр пятна - 100 мкм, длина волны -577 нм. Лазерное лечения проведено на НЛУ Navilas 577s по описанному выше способу в селективном микроимпульсном режиме с мощностью 0,9 Вт.Нанесено 94 лазерных аппликата вплотную друг к друг, полностью покрывая зону отека. Через 1 месяц острота зрения на левом глазу повысилась до 0,9. По данным ОКТ, толщина сетчатки уменьшилась до 261 мкм, сохранялись единичные микрокисты в макуле. Через 3 месяца острота зрения составила 1,0. По данным ОКТ, единичные кисты исчезли, отмечено восстановление архитектоники сетчатки. По данным компьютерной микропериметрии, светочувствительность повысилась до 27,6 дБ. При офтальмоскопии отмечалось значительное уменьшение твердых экссудатов.
Пример 2.
Пациент 42 лет, со светлой кожей, темно-русыми волосами и карими глазами, обратился с жалобами на снижение остроты зрения, появление серого пятна перед правым глазом около 3 месяцев назад. По внешним признакам пациент соответствовал 3 типу внешности по шкале Фитцпатрика. Острота зрения без коррекции составила 0,9. При коррекции sрh+0,5Д острота зрения повышалась до 1,0. При осмотре глазного дна определялась отслойка нейроэпителия в макулярной зоне. На ОКТ выявлялась локальная отслойка нейроэпителия, под которой отмечалась субретинальная жидкость. Толщина сетчатки в фовеа составила 410 мкм. По данным микропериметрии выявлено снижение светочувствительности в среднем до 26,9 дБ. По данным ОКТ в режиме En Face определялся дефект РПЭ в фовеальной аваскулярной зоне. Для подбора необходимой мощности в формулу (уравнение 3) подставили значения возраста (42 года) и типа внешности по шкале Фитцпатрик (3). Мощность (Вт)=0,017*42-0,41*3+2=0,71-1,23+2=1,48. Значение мощности округляют до десятых в большую сторону до 1,5 Вт и применяют для лечения с длительностью микроимпульса 50 мкс. Таким образом, лечение проводится со следующими параметрами: длительность микроимпульса 50 мкс, интервал между импульсами - 2000 мкс, рабочий цикл - 2,4%, длительность пакета импульсов - 10 мс, мощность - 1,5 Вт, количество импульсов в пакете - 5, диаметр пятна - 100 мкм, длина волны -577 нм. Лазерное лечение проведено на НЛУ Navilas 577s по описанному выше способу с индивидуально подобранной мощностью 1,5 Вт. Нанесено 11 аппликатов вплотную друг к другу, полностью покрывая дефект РПЭ в фовеальной аваскулярной зоне. Через 1 месяц острота зрения на правом глазу повысилась до 1,0. По данным ОКТ отмечена полная резорбция субретинальной жидкости с полным прилеганием нейроэпителия. Светочувствительность повысилась до 29,6 дБ.
Пример 3.
Пациентка 57 лет со светлой кожей, светло-каштановыми волосами, серо-зелеными глазами, длительное время жалуется на снижение зрительных функций. По внешним признакам пациентка соответствует 2 типу внешности по шкале Фитцпатрика. При осмотре глазного дна наблюдались множественные друзы в макулярной области правого глаза. По данным ОКТ в аваскулярной зоне диагностирована отслойка пигментного эпителия. Острота зрения 0,8. Светочувствительность по данным компьютерной микропериметрии составила 23,1 дБ. Для подбора необходимой мощности в формулу (уравнение 3) подставили значения возраста (57 лет) и типа внешности по шкале Фитцпатрик (2). Мощность (Вт)=0,017*57-0,41*2+2=0,97-0,82+2=2,15. На НЛУ Navilas 577s возможно установить мощность 1,9 Вт и ниже. Полученное значение расчетной мощности 2,15 Вт попадает в интервал от 1,91 до 2,28 Вт. Поэтому, полученное значение мощности 2,15 Вт умножают на 5/6. 2,15 Вт * 5/6=1,79. Значение мощности округляют до десятых в большую сторону до 1,8 Вт и применяют для лечения с длительностью микроимпульса 60 мкс. Таким образом, лечение проводится со следующими параметрами: длительность микроимпульса 60 мкс, интервал между импульсами - 2000 мкс, рабочий цикл - 2,9%, длительность пакета импульсов - 10 мс, мощность 1,8 Вт, количество импульсов в пакете - 5, диаметр пятна - 100 мкм, длина волны - 577 нм. Лазерное лечения провели на НЛУ Navilas 577s по описанному выше способу, нанесли 122 аппликата на область друз и отслойки РПЭ. Через 1 месяц после лечения отмечено полное прилегание отслойки пигментного эпителия. Через 3 месяца по данным ОКТ отмечено уменьшение друз. Острота зрения составила 0,9. По данным компьютерной микропериметрии светочувствительность составила 24,6 дБ.
Пример 4.
Пациентка 65 лет с голубыми глазами, светлой кожей и светлыми волосами обратилась с жалобами на снижение остроты зрения правого глаза. При осмотре глазного диагностирован тромбоз верхне-височной ветви центральной вены сетчатки. По данным ОКТ определялся фокальный макулярный отек, захватывающий фовеальную аваскулярную зону. Острота зрения составила 0,7. По данным микропериметрии выявлено снижение светочувствительности в среднем до 20,8 дБ. Для подбора необходимой мощности в формулу (уравнение 3) подставили значения возраста (65 лет) и типа внешности по шкале Фитцпатрик (1). Мощность (Вт)=0,017*65-0,41*1+2=1,11-0,41+2=2,7. На НЛУ Navilas 577s возможно установить мощность 1,9 Вт и ниже. Расчетная мощность 2,7 Вт попадает в интервал от 2,67 до 2,7 Вт, поэтому полученное значение мощности умножают на 5/8. 2,7*5/8=1,68. Значение мощности округляют до десятых в большую сторону до 1,7 Вт и применяют для лечения с длительностью микроимпульса 80 мкс. Таким образом, лечение проводится со следующими параметрами: длительность микроимпульса 80 мкс, интервал между импульсами - 2000 мкс, рабочий цикл - 3,8%, длительность пакета импульсов - 10 мс, мощность - 1,7 Вт, количество импульсов в пакете - 5, диаметр пятна - 100 мкм, длина волны - 577 нм). Лазерное лечение провели на НЛУ Navilas 577s по описанному выше способу. Нанесено 143 аппликата вплотную друг к другу полностью покрывая область отека, включая фовеальную аваскулярную зону. Через 1 месяц острота зрения на левом глазу повысилась до 0,8. По данным ОКТ, толщина сетчатки уменьшилась, сохранялись единичные микрокистозные полости в макуле. Светочувствительность повысилась до 22,7 дБ. Через 3 месяца острота зрения составила 0,9. По данным ОКТ, единичные кисты исчезли, отмечено восстановление архитектоники сетчатки. По данным компьютерной микропериметрии, светочувствительность повысилась до 25,2 ДБ.