倍频Nd：YAG激光对兔眼视网膜损伤作用的观察

倍频Nd：YAG激光对兔眼视网膜损伤作用的观察 倍频Nd:YAG激光对兔眼视网膜损伤作用 的观察 医学杂志2005年4月第14卷第2!笪墨强:Q:!z!: 论着? 倍频Nd:YAG激光对兔眼视网膜损伤作用的观察 陈虹霞顾瑛刘凡光曾晶韩丽娜 摘要 目的探讨不同剂量倍频Nd:YAG激光对兔眼视网膜损伤作用的特点和规律,及其在临床上作为PlYr治疗脉络膜新生血管 光源的安全性. 方法以新西兰兔l0只20眼为实验对象,倍频Nd:YAG激光(532nm)通过裂隙灯照射兔眼底视乳头下方的后极部,照光功 率密度为600,800,1000,1600和2000mW/cm,照光时间为100S和200S,光斑直径为2mm.在照后第1h和24h进行眼底 照相与组织病理学观察,初步确定在该照射条件下,倍频Nd:YAG激光的兔视网膜损伤阈值范围. 结果在本实验条件下,眼底镜与眼底荧光造影显示视网膜最小损伤剂为100J/cm,光镜下出现损伤剂量为8OJ/cm;视 网膜激光损伤在24h内逐渐加重;能量密度相同的情况下,激光视网膜损伤程度与功率密度关系更为密切. 结论532nm激光作为临床上PDT治疗脉络膜新生血管的光源是安全可行的. 关键词倍频Nd:YAG激光;视网膜;损伤 中图分类号:R318.51R779.12文献标识码:A文章编号:1003—9430(2005)02—0069—05 AStudyofRabbitRetinalEffectsFromtheFrequency-DoubledNd:YAGLaser CHENHong-xia,GUYing,LlUFan-guang,ZENGJing,HANLi-na DepartmentofLaserMedicine,ChinesePGeneralHospital.Beijing100853,China ABSTRACT ObjectiveToexplorethecharacteristicoffrequency-doubledNd:YAGlaser(532am)indifferentlevelonretinaldamageinrabbit withfunduscopyandhistology,andtodeterminethes嘶 ofphotodynamictherapyonchoroidalneovascularizationwith532nrfllaser. MettmdsTwentyeyesoftenNewZealandrabbitswereexposedtofrequency-doubledNd:YAGlaserirradiationwithpowerdensity variedfrom6OO,800,1000,16OO,2000mW/cmwithspotsizeof2mmanddurationof100s,200s.Funduscopic.FAandhistologic analysiswereperformedat1h,24hafterexposure. ResultsTheminimaldoseforophthalmoscopicallyvisiblelesionsWas100J/cm.andminimalhistologicallydoseWas80J/cm.In 24h,thedamageshowedmoreandmoresevere.Thedamagedegreeisincloserelationwithpowerdensityincaseofthesameenergy density. ConclusionsItissafeandfeasibletoperformphotodynamictherapyonchoroidalneovascularizationwith532nmlaser. KeywordsFrequency-doubledNd:YAGlaser;Retina;Damage 作者单位:解放军总医院激光医学科(北京市,100853) 作者简介:陈虹霞(1973,),女,山东烟台人,在读博士研究生,主要从事激光医学与 生物学研究. 通讯作者 国激光医学杂志2005年4月第14卷第2期 ChinJIzserMedSurg,Aoril2005.v0l14.No.2 研制适合治疗脉络膜新生血管(choroidalneo. vascularization,CNV)的国产光敏剂,以降低治疗成 本,已成为我国普及PDT治疗CNV的首要问题. 我科已在该领域进行了一些的探索….与国外 PDT治疗CNV所用的光敏剂相比,我国所用的多数 新型光敏剂(如:HMME,HB等)对绿光的吸收远高 于红光,因此,有必要了解PDT治疗条件下的绿光 对视网膜损伤阈值范围及特点,以便为使用国产光 敏剂行PDT治疗CNV提供实验依据.本研究选择 半导体泵浦的倍频Nd:YAG激光器(532nm),探讨 在长时间,大光斑照射条件下该激光对兔眼视网膜 的急性损伤规律. 与方法 一 ,材料 1.实验动物新西兰白兔1O只,雌雄不限,体 重2.5,3.0kg,解放军总医院实验动物中心提供. 2.实验设备半导体泵浦的倍频Nd:YAG激 光器,波长532nm,光纤输出端功率0,2Ow,准连 续输出,天津大学研制.裂隙灯显微镜,含532nm 激光窗口,可调节输出光斑大小,北京理工现代科技 总公司研制.LM-93?型激光功率计,中国计量科 学院研制,全军激光计量总站标定.CanonCF-60 UD荧光眼底照相机,Et本产. 二,方法 1.实验分组照射功率密度分别设置为600,800, 1000,1600和2000mW/cm,照光时间为100S和 200s,每个剂量组照2眼,每眼3个光斑(即n=6). 2.建立照光系统(1)光路连接:光纤分别耦 合激光器和裂隙灯的激光窗口.(2)功率测定:待 激光输出稳定后,调节激光器电流,使窗口处激光功 率达到所需功率. 3.照光复方托品酰胺散瞳,肌内注射麻保静 0.1ml/kg.麻醉后,固定,并将眼底接触镜与兔角 膜接触.通过裂隙灯,选择视网膜后极部作为照光 部位.开启激光器,转动眼底接触镜使激光光斑落 在视网膜后极部,光斑直径约为2mm. 4.功率密度计算由裂隙灯通过眼底接触镜, 眼屈光间质到达眼底,眼底有效吸收按角膜面光 剂量的65%计算. 功率密度:(65%×实测激光功率)/照光面积. 三,结果检测 1.眼底检查,激光照射后第1,24h进行眼底彩 ? 7O? 色照相. 2.激光照射后第1,24h行眼底荧光造影. 3.组织病理学检查,每只实验动物取照光部位 视网膜,常规石蜡切片,HE染色,观察视网膜的组 织变化. 结果 一 ,眼底观察与眼底荧光造影 随着激光功率密度的增加,各照射时间组的视 网膜损伤均有不同程度的加重.视网膜激光损t在 24h内是一个逐渐加重的过程. 当激光功率密度为2000mW/cm,照射时间为 100S时,照射后第1h就发生网膜下出血改变. 当激光功率密度为800及600mW/cm,眼底观察 或FA在照射后第1,24h均未见明显改变(见表1). 表1照光时间为100S时不同功率密度532am激光 对视网膜的损伤效应(rg=6) Tab.1Retinaleffectsof532amlaserexposureindifferent powerdensitywhenirradiationtimeWas100s(,l=6) 功率密度 Power density (mW/cm2) 视网膜改变(眼底镜和荧光造影) FunduscopicandFAresults 照射后1h照射后24h 1hafterirradiation24hafterirradiation 轻度变白;FA示中央变白加重,面积扩大, 有小点状低荧光,周围中央有小片或点状出 荧光渗漏明显血;FA示高荧光素渗 Whitenedlightly,FA漏,中央荧光遮蔽 2000showsfluorescenceThewhitenedlesionen. 1eakageattheirradiatedlargedandhemorrhageat areathecenter,FAshows blockedfluorescenceand fluorescenceleakage 灰色改变,与照光面积白色改变;FA示高荧 接近;FA荧光渗漏,中光渗漏,中央点状遮蔽 160O央较弱lesion,FAshows Greylesion,FAshowsfluorescenceleakageand fluorescenceleakageatblockedfluorescence theirradiatedarea 1000均无明显改变 N00bviouschanges 800 . 咖 . 部分呈小片灰白色 改变,小于照七面积; FA示荧光渗漏 Someoftheirradiated areasshowst~allergrey lesionsthanlaserspots, FAshowsfluorescence leakage 未见明显改变 Noobviouschanges 未见明显改变 Noobviouschanges 一\ 中国激光医学杂志2005年4月第14卷第2期 ChinJLaserMedSurg,April2005,Vol14,No.2 能量密度相同时,功率密度大者损伤较重.如 能量密度同为200J/cm2,功率密度为 2000mW/cm,照射时间为100S组照射后第1h视 网膜轻度变白,FA显示中央有点状荧光遮蔽,周围 荧光渗漏明显;而功率密度为1000mW/cm,照射 时间为200S组则照射后第1h眼底观察或FA均未 见明显改变,第24h视网膜才出现小片状灰白色改 图12000mW/cm2,1008组激光照射后 第24h彩色眼底照 Fi&124thhafterlaserirradiation (groupof2000mW/cm2,1008) 图21000mW/cm2,2008组激光照射后 '第24h彩色眼底照 Fi&224thhafterlaserirradiation (groupof1000mW/cm2,2OO8) 二组织病理学改变 不f司剂量组视网膜出现不同程度的损伤,可以 分为重度,中度和轻度.重度损伤表现为视网膜全 层坏死,崩解;视网膜色素上皮肿胀,破裂;视感受器 崩解,内外节肿胀变短,残存内外节深染;外颗粒层 和内颗粒层数目减少,固缩或破碎;神经节细胞排列 紊乱,发生水肿或变性,神经纤维层破坏,蛋白渗出; Bruch膜断裂,视网膜下有局限性出血或渗出,视网 膜剥离向上隆起呈丘状;脉络膜内皮细胞破坏,管腔 外有大量血细胞渗出,腔内有血栓形成(见图3). 图3视网膜重度损伤 (2000mW/cm2,1008),HE×100 n蛋3Severeretinallesionsby2000W/cm2laser beamfora100secondduration,HE×100 中度损伤为视网膜丘形隆起,视网膜色素上皮 肿胀,破裂;视感受器排列紊乱,崩解;外颗粒层细胞 数目减少,固缩,视网膜下渗出,出现少量炎细胞;脉 络膜腔内有血栓形成;视网膜外颗粒层以内结构正 常(见图4). 图4视网膜中度损伤,HE×100 喀4Medium.graderetinallesionsby1000mW/cm2 laserbeamfora200secondduration.HE×100 轻度损伤表现为视感受器变短,外颗粒层细胞 数目减少,余结构尚正常(见图5). 当功率密度为1600mW/cm2以上出现视网膜 重度组织损伤;1000mW/cm,200s或100s时出现 中度视网膜组织损伤;当功率密度为800mW/cm 时,光镜下出现轻度损伤.功率密度为6OOmW/cm 时.未出现明显改变. ? 7l? 医学杂志2005年4月第14卷第2期ChinJLase—rN—ed 图5视网膜轻度损伤,HE×100 Fig.5Mildretinallesionsby800mW/cmlaserbeam fora200secondduration,HE×100 讨论 由于激光具有高亮度,可使能量在时间和空间 上高度集中,通过眼的屈光间质聚焦在视网膜上形 成影像,而使视网膜上的能量密度较角膜上入射能 量密度提高10一10倍,上述特点致使极低的激光 能量照射即可引起视网膜的损伤.因而,激光出现 后不久即有激光视网膜损伤的报道_3J,世界各国也 纷纷制定了各种激光的眼安全防护.由于激光 辐射眼损伤受多种因素影响,如激光入射波长,辐照 度或辐照量,发射方式(连续,长脉冲,巨脉冲,超长 脉冲)和照射时间,光斑直径,眼底色素含量,动物 种属及照光部位等密切相关,因而随着新型激光器 的不断出现,照光方式的不断变化,探索相应的损伤 阈值或照射限量成为激光安全防护研究的重要部 分. 由于532nm激光无论军事上或医疗上都有较 为广泛的应用,因此人们对该激光的眼损伤进行了 大量的研究,但以往的研究照射时间往往为毫秒级, 微秒级甚至更短,照射直径也为数十或数百微米. 我们的实验目的就是探索在PDT治疗条件下,即在 大光斑,长时间照射下532nm激光对视网膜的损伤 阈值范围,探讨532nm激光作为激发波长取代PDT 常用红光的安全性及可行性.实验中我们利用PDT 的激光照射系统,借助裂隙灯和导光纤维,通过接触 镜将激光引入眼内,并参照标准治疗中红光的 照光参数(600mW/cm,50J/cm),设定照光功率 密度为600—2000mW/cm,照光时间为100s和 200s,为了减少照光部位和光斑直径不同对损伤效 应的影响,限定光斑直径为2mm,并集中于视网膜 ? 72? 后极部. 实验结果显示视网膜激光损伤在24h内是一个 逐渐加重的过程,当功率密度为16OOmw/cm,照射 时间为200s时,1h视网膜就出现灰白色改变,24h 后,水肿加重,并伴有出血.当功率密度为1000mW/ c,照射时间为200s时,照射后1h眼底观察或FA 均未见明显改变,24h才出现小片状灰白色改变.该 实验结果与Cain等报道的532nln超短脉冲激光 24h视网膜损伤阈值低于1h的视网膜损伤阈值是一 致的.Mosier等在观察532nln激光的延迟效应时 也发现24h的视网膜组织损伤最为严重. 实验还发现,能量密度相同的情况下,激光视网 膜损伤程度与功率密度更为密切.如能量密度同为 200J/cm,功率密度为2000mW/cm2,照射时间为 100s时,照射后1h就出现白色改变,FA显示荧光 渗漏,中央有点状荧光遮蔽;而功率密度为 1000mW/cm,照射时间为200s时,照射后1h眼 底观察或FA均未见明显改变,24h才出现小片状 灰白色改变,小于照光面积,FA示轻度荧光渗漏. 实验结果表明,在本实验条件下,眼底镜下与眼 底荧光造影显示视网膜最小可见损伤剂量为 100J/cm,即功率密度为1000mW/cm,照射时间 为100s.而光镜下观察则发现当照射剂量为 80J/cm2时,出现视网膜轻度损伤表现为光感受器 变短,外颗粒层细胞数目减少.这说明在本实验条 件下,视网膜组织损伤阈值剂量可能为80J/cm. 这些结果与已有的532nm脉冲激光的损伤阈值相 差较为悬殊.目前广泛应用的短或超短脉冲激光可 以几个微焦很小的能量引起人视网膜损伤,几个毫 焦或更少就可引起视网膜穿孔,玻璃体出血J.总 之,脉宽越短引起损伤的阈值就越低,脉冲激光的阈 值要小于连续激光.实验中,我们还发现引起视网 膜出血的最小照光剂量为200J/cm,约为出现灰白 色改变剂量的2倍,该结果与Cain等报道的结果 相近,他们报道532nm脉冲激光的视网膜出血阈值 是可见阈值的2倍. 本实验结果显示眼底镜下与眼底荧光造影的视 网膜最小可见损伤剂量没有明显差别,而Toth等 认为FFA可见损伤阈值要高于眼底镜下损伤阈值, 主要由于局部视网膜RPE的损伤不能引起其屏障 作用的破坏,只有广泛空泡化才有荧光素的渗漏. 而也有人认为FFA在检测损伤阈值时比眼底镜更 为敏感引. 医学杂志2005年4月第14卷第2期ChinJl_~serMedSurg,April2005,Vol14,No.2 与国际上标准的PDT治疗方案中红光的照光 参数相比,532am绿光在600mW/em,照射时间为 100,200S均未出现眼底镜下与组织学改变.同 时,由于HMME,HB等国产新型光敏剂在绿光波段 激发效率较高,其所需的激光能量密度相应较小,因 而可以认为将532nm激光应用于PDT的治疗是安 全可行的. 参考文献 [1]顾瑛,韩丽娜,刘凡光,等.竹红菌乙素一光动力学疗法 治疗脉络膜新生血管方案的初步探讨[J].中国激光医 学杂志,2oo3,12:205-208. 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(收稿日期:2004-06.13) ? 国外期刊摘译 胎牛及人血清中低密度脂蛋白与光敏剂药效相关的比较研究 王颖摘译 背景与目的 新型的光敏剂通常需检测它与细胞以及细胞所生 长的培养基之间的相互作用.光敏剂在体外蓄积的机制包 括扩散,电荷梯度和受体介导的吸收过程.加入到血清中的 光敏剂除了与白蛋白结合外,它们还会在脂蛋白[极低密度 脂蛋白(VLDL),低密度脂蛋白(LDL)和高密度脂蛋白 (HDL)]中分布,而这种分布会影响细胞对它们的吸收.光 敏剂与脂蛋白的结合与其脂溶性有关.本研究的目的是比 较人和胎牛血清中脂蛋白成分的异同,进一步探讨脂蛋白成 分的不同对新型疏水性光敏剂n-丁基.3-[18.(2-丁烷氨基甲 酰-乙基)-3,7,12,17-四甲基-18,13-二乙烯-22,24-二氢.卟 吩.2一烃基]丙酰胺(n-butyl-3-[18-(2-butylearbamoyl-ethy1)-3, 7,12,17-tetramethyl-18,13-divinyl-22,24-dihydro-porphin-2-y1] propionamide,PP-N-3)和相对疏水性血卟啉酯(haemato. porphyrineater,HpE)在人和胎牛血清中分布的影响. 材料与方法 LDL通过连续超速离心法从血清中分离获得.垂直平 作者单位:解放军总医院激光医学科(北京市,100853) 板凝胶电泳法分析胎牛血清LDL是否与抗人载脂蛋白B的 抗体结合.利用人纤维原细胞系(Vag12)检测人和胎牛血 清LDL的结合特性以及细胞摄取HpE和PP-N-3的能力,并 比较人和胎牛血清的脂蛋白成分,组成以及受体结合特性的 异同. 结果与讨论 胎牛血清中未检测到VLDL,所以只观察到与LDL和 HDL的结合.利用连续超速离心技术发现在胎牛血清中含 有能与人LDL受体结合的LDL.血卟啉酯(HpE)与人 VLDL,LDL,HDL的结合率分别为2:31:65,而PP-N-3与此 三种脂蛋白的结合率为56:10:33. 细胞对与相同数量的胎牛血清LDL(FCS-LDL)或人血 清LDL(HS-LDL)的光敏剂的净吸收量没有明显的差异.本 研究结果表明这可能是由于血清成分的不同,而不是由于 LDL本身的影响.在胎牛血清LDL(FCS.LDL)和人血清 LDL(HS-LDL)存在时细胞对亲脂性光敏剂的吸收较相对疏 水性光敏剂多.亲脂性光敏剂与脂蛋白的亲和力较相对疏 (下转第82页) O-?