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编号:10228554
半导体激光、氩激光、532 nm激光经瞳孔光凝兔眼视网膜的组织学反应比较
http://www.100md.com 《中国激光医学杂志》 2000年第1期
     作者:赵东升 王康孙 石海云

    单位:赵东升(上海第二医科大学附属瑞金医院眼科 200025 现在上海第二医科大学附属新华医院眼科);王康孙(上海第二医科大学附属瑞金医院眼科 200025);石海云(上海第二医科大学附属瑞金医院眼科 200025)

    关键词:视网膜;激光凝固

    中国激光医学杂志000107摘 要:目的:比较半导体激光、氩激光、532 nm激光经瞳孔光凝兔眼视网膜的组织学反应。方法:灰兔5只,每眼以视神经乳头为界分成上、下两个术区,分别经瞳孔用半导体激光、氩激光或532 nm激光照射视网膜,每眼均有半导体激光术区。半导体激光、氩激光、532 nm激光功率分别为100~300、90~110、100~200 mW,脉宽分别为0.2、0.1、0.1 s,光斑直径均为200 μm。结果:肉眼见半导体激光光斑比氩激光、532 nm激光光斑更灰白。形成相似的光斑,半导体激光能量密度为氩激光、532 nm激光的3~4倍。光镜下3种激光轻、中度光斑的表现相似,主要影响色素上皮、视细胞层和内外颗粒层;重度光斑表现不同,半导体激光致脉络膜、巩膜内层损伤,视网膜内层影响不大;氩激光、532 nm激光使视网膜全层结构混乱,脉络膜改变不明显。透射电镜下见半导体激光光凝致脉络膜毛细血管闭塞,视网膜内界膜正常;氩激光、532 nm激光光凝后色素上皮细胞内溶酶体功能活跃,双极细胞空泡变。结论:半导体激光视网膜、脉络膜的吸收率为氩激光、532 nm激光的1/4,光凝时不易掌握合适的反应程度,常规视网膜光凝治疗时,应该选用氩激光或532 nm激光。
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    分类号:TN249.1;R779.63 文献标识码:A

    文章编号:1003-9430(2000)02-0025-03

    Comparison of Retina Photocoagulation with Diode, Argon,and 532 nm Lasers in Rabbits

    ZHAO Dongsheng, WANG Kangsun, SHI Haiyun

    (Department of Ophthalmology, Ruijin Hospital, Shanghai Second Medical University, Shanghai 200025, China)

    ABSTRACT:Objective:To study the effects of transpupillary 810 nm diode laser irradiation on chorioretinal lesions of Dutch belted rabbit eyes in comparison with those of argon laser and 532 nm laser.Methods:Power, duration and beam spot diameter of diode, argon, and 532 nm laser irradiated to rabbit eyes were 100-300 mW, 0.2 s, 200 μm; 90-110 mW, 0.1 s, 200 μm; 100-200 mW, 0.1 s, 200 μm; respectively.Results:Ophthalmoscopically, the diode burns appeared as more grayish patches. Parallel experimental retinal photocoagulation required 2-3 times more power to create ophthalmoscopically similar lesions with the diode laser than with the argon or 532 nm laser. Under light microscope, mild and medium burns which involved the RPE, outer segment of photoreceptor cells with disorganization of outer and inner nuclear layers looked similar among the lasers. Intense diode intense diode laser irradiation resulted in choroidal and inner scleral injuries, while the ganglion cell layer remained spared. Intense argon and 532 nm laser burns showed mild involvement of the choroid, and disorganization of all layers of the retina. Transmission electron microscopy showed that diode laser caused the occlusion of choroidal capillaries.Conclusions:As compared with diode laser, argon or 532 nm laser is more suitable for retinal photocoagulation.
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    Key words:Retina; Laser coagulation▲

    半导体激光器体积小,电-光转化效率高,空气冷却,使用常规交流电作电源,价格也相对较便宜。它可与裂隙灯、眼内探头、间接眼底镜等多种仪器联接,使用方便。在实验研究的基础上[1],半导体激光在眼科临床的应用也日趋广泛[2,3]。我们以灰兔眼为研究对象,比较半导体激光、氩激光和532 nm激光经瞳孔光凝视网膜的组织学反应,报告如下。

    材料与方法

    一、实验动物

    成年健康灰兔5只,体重2~3 kg,由卫生部上海生物制品研究所提供。实验前眼底检查无异常发现。

    二、方法

    1.视网膜光凝 10%新福林扩瞳。经兔耳缘静脉缓慢注射2%戊巴比妥钠1.5 ml/kg进行全身麻醉,并以1%丁卡因行表面麻醉。将兔用孔巾包裹,置于裂隙灯前合适位置。置入三面镜。每眼以视神经乳头为界,分成上、下两个术区,分别经瞳孔用半导体激光、氩激光或532 nm激光照射视网膜,每眼均有半导体激光术区。半导体激光波长810 nm,功率100~300 mW,脉宽0.2 s,光斑直径200 μm;氩激光功率90~110 mW,脉宽0.1 s,光斑直径200 μm;532 nm激光功率100~200 mW,脉宽0.1 s,光斑直径200 μm。激光照射后,用0.25%氯霉素滴眼,每天3次,使用2天。
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    2.组织学检查 激光照射后2个月,经耳缘静脉注射2%戊巴比妥钠全身麻醉下取灰兔眼球。将眼球一分为二,一半浸入4%多聚甲醛固定液中,用于光镜检查;另一半浸入2%戊二醛中固定,用于电镜检查。

    用于光镜检查的标本,经后固定、石蜡包埋、切片后,用二甲苯脱蜡,梯度酒精脱水,常规HE染色,照相显微镜(Olympus, BH-2)摄片。

    用于透射电镜的标本,用1%四氧化锇后固定、系列浓度的乙醇逐级脱水、环氧丙烷置换2次后,环氧树脂618包埋,半薄切片定位后,再做超薄切片,置于透射电镜下观察摄片。

    结 果

    一、3种激光光凝所需能量比

    半导体激光光凝兔眼视网膜的能量密度约为氩激光光凝的4倍、532 nm激光的3倍,见表1。
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    表1 三种激光兔眼视网膜光凝参数

    Tab.1 Parameters of three lasers for rabbit

    retina photocoagulation 激光种类

    Laser type

    激光能量

    Energy(mJ)

    光斑直径

    Diameter

    (μm)

    能量密度

    Energy density
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    (J/cm2, 4-7.gif (118 bytes)±s)

    范围 Range4-7.gif (118 bytes)±s

    半导体激光

    Diode laser

    20~60

    42.0±23.2
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    200

    133.8±48.3

    氩激光

    Argon laser

    9~11

    10.0± 2.1

    200

    31.8± 6.7

    532 nm激光

    532 nm laser

    10~20

    14.0± 2.4
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    200

    45.2± 7.6

    二、3种激光光斑三面镜下所见

    3种激光轻、中度光斑外形相似,均呈淡白色,与瞄准光斑直径相似,边缘模糊。半导体激光重度光斑起初色泽灰白,约1 s后颜色渐变成乳白色,其直径比瞄准光直径大,约为后者的1.5倍,边界较模糊;氩激光、532 nm激光重度光斑照射后即显白色,边界较清晰。

    三、光镜检查

    轻、中度光斑:3种激光光斑外形相似。半导体激光光斑色素上皮细胞肿胀,细胞间有细小的间隙,下方有浅层积液,视细胞层略显肿胀、隆起,内外颗粒层、内丛状层无明显异常;慢性期局部色素细胞色素增多,部分细胞与邻近细胞分离,突向视细胞层;视细胞层变薄,内、外颗粒层、外丛状层结构混乱,细胞排列无序,其间有色素颗粒沉着,脉络膜、视网膜内层变化不明显。氩激光、532 nm激光光斑色素上皮肿胀,呈串珠状,边缘模糊,视细胞层肿胀不明显;慢性期色素上皮细胞连续性下降,视细胞层消失,内、外颗粒层、外丛状层细胞混乱,有色素颗粒沉着,内丛状层有少量色素,节细胞层改变不明显。
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    重度光斑:半导体激光光斑色素上皮细胞肿胀、皱缩,其下少量积液,视细胞层向上隆起,呈无结构样,外颗粒层细胞融合呈深染,内颗粒层空泡样变,神经纤维层受挤压变薄。脉络膜实质热凝固,巩膜内层热损伤。氩激光光斑色素上皮热凝固、肿胀,视网膜各层呈锥形肿胀,突向玻璃体腔。532 nm激光光斑色素上皮肿胀、断裂,视网膜各层细胞向内隆起,结构混乱。

    四、透射电镜检查

    半导体激光:色素上皮细胞核染色质向核膜趋化,细胞内线粒体嵴肿胀、断裂。溶酶体内含髓鞘样结构,色素上皮细胞基底膜不规则,但尚完整。Bruch膜层次不清,外胶原层消失。脉络膜凝固、变性,部分呈无结构样。视网膜各层结构混乱,色素细胞、外颗粒层、内颗粒层细胞混合。内界膜尚完整。

    氩激光和532 nm激光:色素上皮细胞内色素浓缩,线粒体破坏,基底膜呈犬齿状突起,Bruch膜收缩弯曲。色素上皮细胞内溶酶体功能活跃,脉络膜内皮细胞轻度肿胀。色素细胞游离至内颗粒层,双极细胞空泡样变,色素细胞和颗粒层细胞结构混乱。视细胞膜盘呈均质无结构样改变,细胞间空泡形成。内颗粒层有炎症细胞浸润和色素颗粒游离。讨 论
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    本实验中半导体激光波长为810 nm,属近红外激光。这种激光能很好地穿过角膜、房水、晶体和玻璃体。氧合血红蛋白和黄斑的叶黄素对半导体激光的吸收率很低。半导体激光和氩激光对0.1 mm厚的还原型血红蛋白的穿透率分别为60%、4%[4],色素上皮、脉络膜对半导体激光和氩激光的吸收率分别为20%~25%和95%。要形成相似的视网膜、脉络膜光凝效果,半导体激光所需要的能量是氩激光的3.8~4.8倍[1]。本实验中应用的半导体激光光凝能量密度与Balles等[2]和Brancato等[5]的相似,均为氩激光的3~4倍。

    光镜检查见3种不同激光轻至中度光凝引起的组织学反应相似,表现为光斑内色素上皮肿胀、脱颗粒,视细胞层变薄,内、外颗粒层结构混乱,色素沉着。Duker等[6]认为半导体激光视网膜光凝的组织学反应与氩激光者几乎完全一样,不能区分。半导体激光重度光斑内可见脉络膜全层热损伤,部分实质热凝固,呈无结构样,巩膜内层水肿;色素上皮肿胀,其下积液、浅脱离,神经节细胞层改变不明显。氩激光、532 nm激光斑视网膜全层呈无序状态,向玻璃体腔高起,色素上皮肿胀,部分断裂。
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    透射电镜下见氩激光光斑内Bruch膜弯曲,但仍完整,脉络膜毛细血管内皮细胞轻度肿胀。色素上皮细胞破坏严重,溶酶体功能活跃。有报道见视细胞层有爆裂性损伤,可见大量色素颗粒和膜盘碎片[7]。半导体激光光凝部分脉络膜呈无结构样改变。Brancato等[8]报道照射部位毛细血管内血栓形成、血小板凝集,以致管腔完全闭塞、血管内皮消失,色素上皮内可见含髓鞘结构的溶酶体。髓鞘样结构是次级溶酶体逐级吞噬所形成的。视细胞内线粒体空泡样变,外颗粒层核固缩、深染。半导体激光视网膜损伤多为凝固性的,这可能与其视网膜、脉络膜吸收率比氩激光者低、受照部位升温慢有关。

    与氩激光、532 nm激光相比,半导体激光穿透力较强,作用位置较深,光凝局部视网膜出现反应的时间较长,因而不易掌握合适的光凝反应程度。临床上常规视网膜光凝治疗时,应用氩激光、532 nm激光更为合适。如果半导体激光光凝后即刻出现与氩激光、532 nm激光相似的反应,则表明光凝已过量,可造成脉络膜、内层巩膜的损害,故治疗时应适当降低功率、延长脉宽。当视网膜出现轻微变白时,说明已是有效功率密度。■
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    作者简介:赵东升(1969-),男,浙江浦江人,上海第二医科大学附属新华医院眼科主治医师,医学博士,主要从事白内障和眼底病的诊治。

    参考文献:

    [1] Benner JD, Huang M, Morse LS, et al. Comparison of photocoagulation with the argon, krypton, and diode laser indirect ophthalmoscopes in rabbit eyes[J]. Ophthalmology, 1992, 99:1554-1563.

    [2] Balles MW, Puliafito CA, D'amico DJ, et al. Semiconductor diode laser photocoagulation in retinal vascular disease[J]. Ophthalmology, 1990, 97:1553-1561.
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    [3] Hunter DG, Repka MX. Diode laser photocoagulation for threshold retinopathy of prematurity. A radndomized study[J]. Ophthalmology, 1993, 100:238-244.

    [4] Cohen SM, Shen JH, Ren Q, et al. Argon, krypton and diode laser transmission through blood[J]. Invest Ophthalmol Vis Sci, 1994, 35(Suppl):1750.

    [5] Brancato R, Bandello F, Trabucchi G, et al. Argon and diode laser photocoagulation in proliferative diabetic retinopathy: a preliminary report[J]. Laser Light Ophthalmol, 1990, 3:233-237.
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    [6] Duker JS, Federman JL, Schubert H, et al. Semiconductor diode laser endophotocoagulation[J]. Ophthalmic Surg, 1989, 20:717-719.

    [7] Wallow IL, Sponsel WE, Stevens TS. Clinicopathologic correlation of diode laser burns in monkeys[J]. Arch Ophthalmol, 1991, 109:648-653.

    [8] Brancato R, Pratesi R, Leoni G, et al. Histopathology of diode and argon laser lesions in rabbit retina[J]. Invest Ophthalmol Vis Sci, 1989, 30:1504-1510.

    收稿日期:1999-05-05, http://www.100md.com