Иммерсионная среда для проведения объемной эхографии орбиты при анофтальме и субатрофии глаза и способ проведения объемной эхографии орбиты при анофтальме и субатрофии глаза
Владельцы патента RU 2470589:
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Московский научно-исследовательский институт глазных болезней имени Гельмгольца" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к офтальмологии и предназначено для объемной эхографии орбиты при анофтальме или субатрофии глаза. Для этого предложена иммерсионная среда, представляющая собой сшитый полимерный гидрогель на основе модифицированного поливинилового спирта общей формулы:
где R - H, R1 - OH, R2 - ненасыщенная группа, R3 - О - СО - R4, R4 - СН3 или остаток другой кислоты, из поливинилового эфира которой был получен поливиниловый спирт, при этом m=80-99 мол.%, n=0,5-15 мол.%, k=0-12 мол.%. Эту иммерсионную среду используют в способе эхографии в форме диска толщиной 4-6 мм, размером, соответствующим входу в орбиту. Диск укладывают на переднюю поверхность сомкнутых век. Изобретение обеспечивает оптимизацию изображения содержимого орбиты, при отсутствии осложнений, травматизации тканей глаза, а также уменьшение времени исследования и отсутствие психологической травмы. 2 н.п. ф-лы, 5 пр.
Изобретение относится к офтальмологии и предназначено для проведения объемной эхографии орбиты, в том числе при анофтальме для оценки положения и состояния орбитального имплантата и окружающих тканей, а также при субатрофии глазного яблока.
Существуют различные способы визуализации анатомических особенностей и патологических изменений в орбите. Одним из распространенных способов исследования является ультразвуковое сканирование с помощью двухмерной эхографии (например, RU 2140202, 27.10.99).
При проведении эхографии орбиты для получения более четкого изображения между датчиком устройства и глазом помещают иммерсионную среду.
Из уровня техники известно использование различных иммерсионных сред. Так, для оптических исследований с целью контроля оптических параметров неорганических материалов известно использование иммерсионной жидкости, в состав которой входит иодид цинка, иодид кадмия (RU 2051940, 10.01.96).
Известно использование в качестве иммерсионной жидкости глицерина или пихтового масла при оптической регистрации рисунка кожных линий (RU 2314027, 20.06.07).
Известно использование олигеля (офтальмологический гель) в качестве иммерсионной среды для исследования глаза с помощью линзы Гольдмана (RU 2189169, 20.09.2002).
Известно использование видисика в качестве иммерсионной среды для проведения конфокальной микроскопии роговицы (RU 2407490, 27.12.2010).
Однако эти иммерсионные среды не используются при проведении эхографии глаза. Для данного исследования используется прозрачная жидкая среда, в частности физиологический раствор или вода.
Известен способ проведения эхографии орбиты и иммерсионная среда для ее проведения, при котором между датчиком и полостью орбиты на закрытые веки или между веками помещают баллончик, заполненный физиологическим раствором (RU 2140202, 27.10.99). При этом получается плоскостное статическое изображение пространственной структуры, нечеткое изображение тканей.
Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является иммерсионная среда в виде физиологического раствора и способ определения положения и состояния орбитального имплантата и окружающих тканей при анофтальме путем ультразвукового сканирования орбиты (Шляхтов М.И., Зубарев А.Б. Способ определения положения и состояния орбитального имплантата и окружающих тканей при анофтальме путем ультразвукового сканирования орбиты. // RU 2248182, 20.03.2005). Перед началом ультразвукового сканирования выполняют ретробульбарную инъекцию анестетика в объеме 3,0 мл. В конъюнктивальную полость устанавливают кольцо-ванночку, которую заполняют иммерсионной жидкостью - физиологическим раствором до полного погружения верхней части исследуемого объекта.
Изображение на экране монитора ультразвукового скана возникает за счет того, что разные ткани имеют разную рефлективность. Введение в ретробульбарное пространство (задний полюс орбиты) жидкости значительно усиливает контрастность за счет того, что жидкость не отражает ультразвук и, находясь между опорно-двигательной культей (ОДК) и жировой клетчаткой, четко отделяет одну структуру от другой. Используя в качестве жидкости анестетик, например 2%-ный раствор лидокаина, в объеме 3,0 мл хирург одновременно обеспечивает нужную контрастность структур заднего полюса и обезболивает саму процедуру (введение жидкости путем инъекции). Выбранный объем (3,0 мл) соответствует анатомическому пространству этой зоны. Измерение реальных размеров ОДК становится возможным, если в конъюнктивальную полость установить кольцо-ванночку, которую заполнить иммерсионной жидкостью до полного погружения верхней части исследуемого объекта, тем самым исключается «мертвая зона». Недостатками способа-прототипа являются необходимость выполнения ретробульбарной инъекции анестетика, что может привести к появлению ретробульбарной гематомы и повреждению зрительного нерва, а также установления в конъюнктивальной полости кольца-ванночки с физиологическим раствором, применяемым в качестве иммерсионной среды, что требует использования дополнительной анестезии и может также приводить к повреждению роговицы в виде отека и эрозии, особенно при повторных исследованиях.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа эхографии орбиты и иммерсионной среды для ее проведения для получения максимально полной эхографической картины орбиты при анофтальме или субатрофии глаза.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является возможность получения объемной модели содержимого орбиты на основе четкого эхографического изображения области орбиты за счет оптимизации эхографического изображения при отсутствии осложнений, травматизации тканей глаза, а также уменьшение времени исследования и отсутствие психологической травмы.
Технический результат достигается за счет использования иммерсионной среды, представляющей собой полимерный гидрогель на основе сшитого поливинилового спирта, и размещения ее на закрытых веках в виде диска определенной толщины и диаметра, что обеспечивает конгруэнтность ультразвукового датчика с передней поверхностью век, с исключением наличия «мертвой зоны».
В качестве иммерсионной среды для проведения эхографии орбиты предлагается вещество, представляющее собой сшитый полимерный гидрогель на основе модифицированного поливинилового спирта общей формулы:
где R - H
R1 - OH,
R2 - ненасыщенная группа,
R3 - O-CO-R4.
R4 - CH3 или остаток другой кислоты, из поливинилового эфира которой был получен поливиниловый спирт.
m=80-99 мол.%,
n=0,5-15 мол.%,
k=0-12 мол.%.
Вводимый в боковую цепь ненасыщенный радикал R2 содержит одну или две ненасыщенные связи и обеспечивает образование пространственной структуры в условиях радикальной полимеризации и сополимеризации. Радикал R2 может содержать остаток ненасыщенной кислоты, например акриловой, метакриловой, сорбиновой, кротоновой, коричной:
СН2=СН-СО-O-,
СН2=C(CH3)-СО-O-,
CH3-CH=CH-CH=CH-CO-O-,
СН3-СН=СН-СО-O-,
C6H5-СН=СН-СО-О-,
СН2=С(СН3)-СО-O-СН2-СН(ОН)-СН2-O-,
СН2=СН-СО-O-СН2-СН(ОН)-СН2-O-,
СН2=СН-СН2-O-СН2-СН(ОН)-СН2-O-
или алкеновую группу, например,
СН2=СН-O-,
СН2=СН=СН2-O-,
СН2=СН-O-СН2-СН2-O-.
Ненасыщенная группа может быть также введена в виде бокового ацетального заместителя.
Степень сшивания ПВС влияет на физические и функциональные свойства материала. Количество групп с кратными связями, содержащихся в боковой цепи полимера, составляет достаточное количество для достижения желаемых свойств, таких как твердость получаемого геля (от мягкого до твердого). Однако их количество может быть различно в зависимости от назначения материала. Так, например, для увеличения прочности материала количество таких групп в составе полимера может быть велико, в то время как для повышения пластичности материала может быть использован полимер с меньшей степенью замещения.
Существенное преимущество метода получения гидрогеля, по сравнению с традиционными методами получения гидрогелей, заключающихся в полимеризации низкомолекулярных мономеров, как правило токсичных, либо сшивке высокомолекулярных соединений с использованием сшивающих агентов либо жесткого излучения, состоит в том, что полимеризацию ненасыщенного производного можно проводить в присутствии инициаторов радикальной полимеризации или под действием радиационного облучения.
Реакционная система и получаемые продукты в данном случае не содержат остатков низкомолекулярных мономеров.
Сущность изобретения может быть проиллюстрирована следующими примерами:
ПРИМЕРЫ
Пример 1
Навеску модифицированного полимера на основе поливинилового спирта состава
(m=94,4 мол.%; n=4,3 мол.%, k=1,3 мол.%, Mw=25000) массой 1 г растворяли при нагревании в 25 мл дистиллированной воды, добавляли 0,01 г перекиси водорода в 1,5 мл дистиллированной воды, добавляли 30 мг аскорбиновой кислоты в 1,5 мл дистиллированной воды. Смесь заливали в разъемную форму. По окончании реакции форму размыкали, образовавшийся макропористый гидрогель промывали в 200 мл горячей дистиллированной воды. Выход продукта 92%. Модуль упругости 20 кПа.
Пример 2
Навеску модифицированного полимера на основе поливинилового спирта состава
(m=88 мол.%; n=10,2 мол.%, k=5 мол.%, Mw=77000) массой 1 г растворяли при нагревании в 7,5 мл дистиллированной воды, охлаждали до комнатной температуры, добавляли 0,06 г перекиси водорода в 1 мл дистиллированной воды, смесь вакуумировали для удаления растворенного воздуха, добавляли 0,06 мг аскорбиновой кислоты в 0,5 мл дистиллированной воды. Смесь заливали в разъемную стеклянную форму, замораживали в жидком. По окончании реакции форму размыкали, образовавшийся макропористый гидрогель промывали в 400 мл горячей дистиллированной воды. Выход продукта 82%. Модуль упругости 60 кПа.
Пример 3
Навеску поливинилового спирта (Мw=40000 количество остаточных звеньев поливинилацетата 1,32 мол.%) массой 10 г растворяли в 80 мл диметилформамида. Раствор охлаждали до 130°C, добавляли 2 г глицидилметакрилата в 20 мл диметилформамида и перемешивали при нагревании в атмосфере азота.
По завершении процесса реакционную систему охлаждали. Полимер высаждали в ацетон. Выпавший полимер дважды переосаждали из воды в ацетон. Затем сушили в вакууме при комнатной температуре до постоянной массы. Выход 78%, содержание замещенных звеньев 4,3 мол.%.
Навеску модифицированного полимера на основе поливинилового спирта состава массой 1 г растворяли при нагревании в 25 мл дистиллированной воды, охлаждали до комнатной температуры, добавляли 0,06 г персульфата калия в 1,5 мл дистиллированной воды, смесь вакуумировали для удаления растворенного воздуха и охлаждали до температуры 5°C, добавляли 30 мкл N,N,N',N'-тетраметилэтилендиамина. Смесь заливали в предварительно охлажденную разъемную стеклянную форму, замораживали и выдерживали в течение 6 часов при температуре -15°C. По окончании реакции форму размораживали, размыкали, образовавшийся макропористый гидрогель промывали в 200 мл горячей дистиллированной воды, после чего лиофильно сушили. Выход продукта 92%. Общая пористость 64%, средний размер пор 25,4 мкм.
Пример 4
Навеску поливинилового спирта (Mw=40000 количество остаточных звеньев поливинилацетата 5,4 мол.%) массой 10 г растворяли при нагревании в 75 мл N-метилпирролидона, охлаждали до температуры 80°C, добавляли 2 г метакрилоилхлорида в 25 мл N-метилпирролидона и перемешивали при нагревании в атмосфере азота.
По завершении процесса полимер высаждали в этиловый спирт. Выпавший полимер растворяли в воде и очищали диализом, после чего сушили лиофильно. Выход 82%, содержание замещенных звеньев 5,2 мол.%.
Навеску модифицированного полимера массой 1 г растворяли при нагревании в 7,5 мл дистиллированной воды, охлаждали до комнатной температуры, добавляли 0,06 г перекиси водорода в 1 мл дистиллированной воды, смесь вакуумировали для удаления растворенного воздуха и охлаждали до температуры 5°C, добавляли 0,06 мг аскорбиновой кислоты в 0,5 мл дистиллированной воды. Смесь заливали в предварительно охлажденную разъемную стеклянную форму, замораживали в жидком азоте и выдерживали в течение 12 часов при температуре -15°C. По окончании реакции форму размораживали, размыкали, образовавшийся макропористый гидрогель промывали в 200 мл горячей дистиллированной воды, затем трижды промывали этиловым спиртом порциями по 100 мл, после чего сушили в вакууме до постоянной массы. Выход продукта 72%. Общая пористость 54%, средний размер пор 16,3 мкм.
Пример 5
Навеску поливинилового спирта (Mw=25000 количество остаточных звеньев поливинилацетата 1 мол.%) массой 10 г растворяли в 100 мл воды, по каплям добавляли концентрированную соляную кислоту до значения pH раствора 1,3-1,5. При комнатной температуре при интенсивном перемешивании в течение 8 часов по каплям добавляли 5 мл глицидилакрилата.
По завершении процесса полимер высаждали в ацетон. Выпавший полимер дважды переосаждали из воды в ацетон. Затем сушили в вакууме при комнатной температуре до постоянной массы. Выход 67%, содержание замещенных звеньев 2,7 мол.%.
Навеску модифицированного полимера 1 г растворяли при нагревании в 11 мл дистиллированной воды, охлаждали до комнатной температуры, добавляли 0,06 г перекиси водорода в 1 мл дистиллированной воды, смесь охлаждали до температуры 5°C, добавляли 30 мкл N,N,N',N'-тетраметилэтилендиамина. Смесь заливали в предварительно охлажденную разъемную стеклянную форму, замораживали в жидком азоте и выдерживали в течение 8 часов при температуре -10°C. По окончании реакции форму размораживали, размыкали, образовавшийся макропористый гидрогель промывали в 200 мл горячей дистиллированной воды, после чего сушили лиофильно. Выход продукта 85%. Общая пористость 74%, средний размер пор 36,1 мкм.
Предлагаемая иммерсионная среда имеет значительные преимущества перед предшественниками:
- для применения среды не требуется дополнительных устройств (ванночки-кольца);
- среда устанавливается на кожу закрытых век, что исключает контакт с передней поверхностью глаза (конъюнктивой и роговицей), что уменьшает возможность осложнений;
- применение среды не требует анестезии;
- среда является плотной, упругой, гибкой субстанцией, сохраняющей свою форму в течение всего исследования и хорошо проводящей эхографический сигнал;
- предложенная система легко моделируется;
- система может применяться как однократно, так и использоваться для многоразовых исследований, поскольку легко стерилизуется путем автоклавирования или обработки дезрастворами;
- в систему могут быть добавлены различные вещества (отдушки, антибиотики и т.д.).
Толщина изделий и форма изделий из данного материала в значительной степени зависит от желаемого использования и может широко варьироваться.
Материал, отвечающий настоящему изобретению, может при необходимости дополнительно содержать отдушки на водной основе, лекарственные и антисептические вещества, которые вводятся во время изготовления материала или наносятся непосредственно на готовый материал.
Материал химически стоек и биологически инертен, стерилизуется в автоклаве, поверхность гладкая и высокоэластичная.
Способ с использованием предлагаемой иммерсионной среды осуществляется следующим образом: после удаления из конъюнктивальной полости глазного протеза пациента укладывают в положение лежа на спине. Исследования выполняют на ультразвуковых диагностических системах общеклинического назначения с режимом объемного сканирования, например, на приборе Voluson - 730. На поверхность исследуемой орбиты (на сомкнутые веки) устанавливают иммерсионную среду. Эхографический датчик перемещают по поверхности среды в нужном направлении до получения четкой визуализации орбитальных структур на мониторе. При помощи режима объемного сканирования получают изображение орбитальных структур, четкую визуализацию имплантата, его границ. Производят объемное моделирование имплантата, вычисляют его объем. Также оценивают структуру имплантата по наличию васкуляризации имплантата, его плотности. При уменьшении объема глазного яблока (субатрофия, микрофтальм) исследование проводится по этому же способу с визуализацией структур глазного яблока, его границ и состояния мягкотканного содержимого орбиты.
Способ осуществляют следующим образом: после удаления из конъюнктивальной полости глазного протеза (при наличии анофтальма и микрофтальма), если полость не протезирована (субатрофия глаза), пациента укладывают в положение лежа на спине. Исследование выполняют на ультразвуковых диагностических системах общеклинического назначения, например на приборе Voluson - 730.
На поверхность исследуемой орбиты (на сомкнутые веки) без предварительной местной анестезии устанавливают диск (иммерсионную среду) толщиной 4-6 мм и размерами, соответствующими входу в орбиту. Сканирующий ультразвуковой датчик перемещают по поверхности диска в нужном направлении до получения четкой визуализации орбитальных структур на мониторе. При помощи режима объемного сканирования получают изображение орбитальных структур, четкую визуализацию опорно-двигательной культи, имплантата, его границ. Производят объемное моделирование культи, вычисляют ее объем, размер, форму. Также оценивают структуру имплантата по наличию его васкуляризации, плотности в различных зонах, инкапсуляцию; в случаях формирования оболочки (капсулы) вокруг него. Изменения эхографической плотности (денситометрических показателей) свидетельствуют о наличии прорастания имплантата соединительной тканью.
Благодаря этому исследованию возможно определение параметров глазного протеза, что определяется с помощью измерения расстояния между задней поверхностью век и передней поверхностью культи.
В случаях субатрофии глаза возможно определение эхографической плотности ретробульбарной клетчатки, наличие и состояние кровотока в патологически измененном глазу. Это позволяет судить о степени тяжести процесса, целесообразности сохранения субатрофичного глаза, как косметического органа. Как правило, производится аналогичное исследование на парной стороне для уточнения степени отклонения показателей от нормы.
Данное исследование выполняют в различные сроки после операции: например через 6, 12 мес. и в более отдаленные сроки (5-10 и более лет).
Ультразвуковая пространственная объемная визуализация позволяет проводить анализ состояния имплантата и окружающих орбитальных тканей по полученному на мониторе изображению в реальном времени. Также представляется возможным архивирование информации и дальнейшая ее обработка, не требующая присутствия пациента.
Представленным способом обследованы 56 пациентов в отдаленные сроки после энуклеации.
Проведенные исследования показали, что данный способ является простым в исполнении и достаточно информативным. Предлагаемое средство способствует максимальной информативности.
Данные, полученные с помощью предложенного способа, позволяют оценивать эффективность хирургического лечения, проводить динамическое наблюдение за состоянием орбитального имплантата и окружающих его тканей, а также прогнозировать.
Клинические примеры.
Пациент С. 37 лет был оперирован по поводу кератоконуса в 1996 г., после тяжелой контузионной травмы этого глаза в 2001 г. произведена энуклеация слепого глаза с формированием культи местными тканями в связи с признаками раздражения, болевого синдрома. Через 8 лет произведено формирование опорно-двигательной культи с помощью «Карботекстима». Больной пользуется стандартным протезом 2-эллипсоидной формы, западение орбито-пальпебральной борозды около 2,0 мм, суммарная подвижность протеза - 70°. Культя расположена в центре полости, ее подвижность составляет 90°. Для проведения объемной эхографии орбиты больного укладывали на спину и на сомкнутые веки без использования местной анестезии устанавливали диск толщиной 5,5-6 мм и размером, соответствующим входу в орбиту 2,5×3,5 см. Сканирующий ультразвуковой датчик перемещали до получения четкого изображения на мониторе структур орбиты. Ультразвуковая пространственная визуализация позволила провести анализ состояния имплантата и окружающих тканей по полученному изображению в трех плоскостях сканирования в реальном времени.
Пациентка В. 16 лет с диагнозом врожденный микрофтальм правого глаза, протезируется с 9-месячного возраста. При осмотре глаз уменьшен в размерах. Для проведения объемной эхографии орбиты больную укладывали на спину и на сомкнутые веки без использования местной анестезии устанавливали диск толщиной 4,5 мм и размером, соответствующим входу в орбиту 2,4×3,0 см. Сканирующий ультразвуковой датчик перемещали до получения четкого изображения на мониторе структур орбиты. Определено: ПЗО - 10,4 мм, глубина орбиты составляла 19,3 мм, объем ретробульбарной клетчатки 0,56 см3 и ее плотность 65-74-75 y.e., глазное яблоко деформировано, малоподвижно, в стекловидном теле фиброзные изменения, среды не дифференцируются. На стороне здорового глаза ПЗО - 22,6 мм, глубина орбиты - 22,7 мм, объем ретробульбарной клетчатки - 2,01 см и ее плотность 90-110-152 y.e. Таким образом отмечено значительное уменьшение глубины орбиты и уменьшение объема и плотности ретробульбарной клетчатки на стороне микрофтальма, что свидетельствует о длительном процессе с нарушением трофики мягких тканей и уменьшении параметров костной орбиты.
Таким образом, предлагаемый способ эхографии орбиты с помощью новой иммерсионной среды позволяет без дополнительной анестезии, риска осложнений оценить эффективность хирургического лечения, проводить динамическое наблюдение за состоянием орбитального имплантата и окружающих его тканей, а также прогнозировать необходимость корригирующих пластических операций при развитии анофтальмического синдрома. В случаях уменьшения глазного яблока в объеме, изменения структур, окружающих глаз, возможно определение динамики течения субатрофии, необходимости проведения консервативного и хирургического лечения, его сроков; определение показаний к удалению глазного яблока и глазному протезированию с выбором оптимального по величине и форме протеза.
1. Иммерсионная среда для проведения объемной эхографии орбиты при анофтальме и субатрофии глаза, отличающаяся тем, что представляет собой сшитый полимерный гидрогель на основе модифицированного поливинилового спирта общей формулы:
где R - Н,
R1 - OH,
R2 - ненасыщенная группа,
R3 - O-CO-R4,
R4 - СН3 или остаток другой кислоты, из поливинилового эфира которой был получен поливиниловый спирт,
m=80-99 мол.%,
n=0,5-15 мол.%,
k=0-12 мол.%.
2. Способ проведения объемной эхографии орбиты при анофтальме и субатрофии глаза, отличающийся тем, что используют иммерсионную среду по п.1 в форме диска толщиной 4-6 мм, размером, соответствующим входу в орбиту, и укладывают его на переднюю поверхность сомкнутых век.
