Человеческий глаз — очень важный орган. В здоровом состоянии он позволяет нам видеть в темноте и на солнце, читать мелкий текст, следить за достаточно быстрыми объектами. Но если что-то идет не так, зрение может резко ухудшиться или даже пропасть вовсе. Одна из самых распространенных проблем — помутнение хрусталика глаза, которое называется катарактой.

Первые упоминания катаракты относятся еще к Древнему миру. Считается, что самое раннее изображение больного было сделано в Древнем Египте. Лечить помутнение хрусталика пытались давно, еще в Древней Индии. Но сколько-нибудь успешное лечение было предложено уже в Новое время.

«Методы лечения этого заболевания хирургические, то есть удаляется помутневший хрусталик глаза и на его место вставляется искусственный, представляющий собой сапфировую или пластиковую линзу, — комментирует профессор Университета ИТМО, руководитель магистерской программы «Лазерные технологии» Андрей Беликов. — Разрушение хрусталика происходит либо с помощью ультразвука, либо с помощью лазера. При использовании лазера специальный наконечник помещается в переднюю камеру глаза вплотную к хрусталику, лазерный луч разрушает хрусталик на мелкие фрагменты, которые потом удаляются. На освободившееся место устанавливается искусственный хрусталик. Проблема в том, что любое воздействие травмирует окружающие ткани и их восстановление не всегда идет по оптимальной траектории».

Два лазера вместо одного

Последние десятилетия ученые активно работают над тем, чтобы снизить травматичность операций по замене хрусталика. В 1997 году исследователи Университета ИТМО и центра Федорова, а также ряда других научных институтов начали экспериментировать с использованием лазерного излучения для разрушения катаракты. Изначально один, более мощный лазер, должен был разрушать хрусталик, а менее мощный — подсвечивать операционное поле, чтобы сделать мощное воздействие как можно более удобным и более точным.

Однако со временем врачи обратили внимание на то, что менее мощный лазер, который светит в красном спектре, может не только подсветить операционное поле, но и стимулировать поврежденные клетки к самовосстановлению. После этого начались долгие эксперименты, имевшие своей целью найти оптимальный способ взаимодействия сильного разрушающего луча и слабого красного лазера.

«Пробовались разные конфигурации: сначала воздействовали низкоинтенсивным лазерным излучением, а потом разрушали хрусталик, либо сначала разрушали хрусталик, а потом, спустя какое-то время, использовали низкоинтенсивный лазер для стимуляции восстановления», — рассказывает Андрей Беликов.

Разрушать и заживлять одновременно

Оптимальным решением оказалось одновременное использование двух лазеров. Эта идея потребовала скрупулезной работы инженеров-оптиков, поскольку в глаз нежелательно входить двумя инструментами сразу, необходимо одновременно пустить по одному оптоволокну излучение двух лазеров.

«Одновременное воздействие двух лазеров хорошо тем, что в процессе силового воздействия возникают клетки, которые повреждены, но не полностью разрушены, — поясняет Беликов. — Очень важно сразу стимулировать их регенерацию. Именно после такого воздействия процесс восстановления глаза происходит в наиболее благоприятных условиях».

На протяжении нескольких лет шла апробация различных сочетаний и мощностей лазеров. В конечном счете ученые остановились на силовом лазере, работающем на длине волны 1,44 микрометра и заживляющем пучке на длине волны 0,63 микрометра. При этом для каждого конкретного случая компьютер сам подбирает соотношения и время работы обоих лазеров. Результаты этих исследований описаны в статье в журнале Optical and Quantum Electronics.

«Очень важно понять, как все работает, физически и клинически обосновать, дать научное объяснение происходящего, оптимизировать воздействие. Именно это и сделано в нашей публикации», — объясняет Андрей Беликов.

Сегодня метод уже внедрен в работу клиники «Микрохирургия глаза» и практически все операции по лазерному удалению катаракты проводятся с использованием двух лазеров. Клинически установлено, что при использовании нового метода в отдаленном периоде потеря клеток эндотелия роговицы уменьшается в 1.8 раза в сравнении с ультразвуковой факоэмульсификацией, а случаи макулярного отека сетчатки и эндотелиально-эпителиальной дистрофии роговицы не наблюдаются.

Статья: Belikov A.V., Kopayeva V.G., Kopayev S.Y., Smirnov S.N. Experimental and clinical study of simultaneous dual-wavelength laser action in energetic cataract surgery. Optical and Quantum Electronics. 2020. Vol. 52. pp. 174./ 10.1007/s11082-020-02298-5