Математическое моделирование ирригационно-аспирационных параметров микроинвазивной лазерной экстракции катаракты

    Математическое моделирование ирригационно-аспирационных параметров микроинвазивной лазерной экстракции катаракты в новых условиях уменьшения роговичных доступов и разделения встречных потоков жидкости (ирригации и аспирации) выполнено в экспериментально-техническом производстве ФГБУ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н.Федорова» под руководством заместителя директора И.А. Латыпова.

    Уменьшение роговичных доступов потребовало, прежде всего, решения основных задач - обеспечения процесса операции достаточным объемом ирригации и соразмерным отводом жидкости вместе с фрагментированным материалом хрусталика для поддержания уровня передней камеры. При математическом моделировании ирригации, расположенной в одном наконечнике с лазерным световодом, был определен необходимый параметр внутреннего диаметра канала ирригации. Он равен 1,6 мм. Площадь поперечного сечения внутренней полости микроинвазивного ирригационного рукава из силикона равна 2,0096 мм². За вычетом площади поперечного сечения лазерного световода, расположенного в металлической трубке внутри ирригационного канала, площадь поперечного сечения канала для ирригации равна 1,5 мм².

    Сечение ирригационного просвета в новой технологии по сравнению с методикой базовой ЛЭК, имеющей роговичный доступ 2,75мм, уменьшилось в 2,73 раза. По уравнению Торичелли, которое справедливо применяется в тех случаях, когда отверстие, через которое оттекает жидкость, намного меньше размера канала подачи жидкости, рассчитали объемы ирригации за единицу времени при уменьшении сечения канала ирригации, а также оптимальную высоту расположения ирригационной емкости, которая должна быть равна 1,2 м. Увеличение высоты подъема емкости составляет 20 см по сравнению с методикой, когда ирригация была совмещена с аспирацией в наконечнике с наружным сечением 2,75 мм.

    Экспериментальные исследования показали, что при уменьшении калибра аспирационного инструмента необходимо увеличить энергетическое воздействие для дополнительного измельчения фрагментов хрусталикового вещества. В итоге предварительных расчетов размер внутреннего сечения аспирационного кварцевого капилляра был определен с учетом среднего размера хрусталиковых фрагментов, при которых не возникает обтурации внутреннего просвета аспирационного канала и можно больше не увеличивать расходы лазерной энергии на дробление удаляемого материала. Для сохранения баланса между ирригацией и аспирацией потребовалось уменьшение аспирационного потока в 2,4 раза.

    С помощью выполненного математического моделирования нового дизайна пространственной геометрии при совмещении одновременно происходящих процессов подачи энергии, ирригационной жидкости, отведения продуктов распада хрусталика и внесенного физиологического раствора, было определено оптимальное сочетание внешних и внутренних параметров рабочих частей наконечников для соответствия двум хирургическим доступам шириной 1,8 мм в лимбальной зоне роговицы под прямым углом друг к другу. Внутреннее сечение канала ирригации 1,6 мм совмещено с лазерным световодом, имеющим диаметр 0,8 мм, просвет аспирационного канала 1,15 мм.

    Апробация этапов операции в условиях эксперимента на свиных изолированных глазах показала, что стабильность передней камеры глаза в данных условиях обеспечивает уровень вакуума 70 мм рт.ст. при использовании энергии 200 мДж на первом этапе операции, когда разрушается плотное вещество хрусталика и 140 мм рт. ст. в сочетании с энергией 100 мДж на втором этапе операции, когда можно ускорить процесс аспирации при удалении мягких фрагментов.

    Опытным путем было определено, что при проведении микроинвазивной операции расходуется меньшее количество физиологического раствора. Объем ирригационной жидкости, расходуемой в 1 минуту для ЛЭК составляет 28,4±1,3 мл, а для мЛЭК 21,6±1,2 мл, (р<0,05). Отмечены оптимальные параметры лазерного излучения эндодиссектора Nd-YAG лазера с длиной волны 1,44 мкм в пределах энергии импульса от 100 до 300 мДж. Длительность импульса составляет 250 мсек, частота следования импульсов 10-30 Гц, мощность до 5 Вт.

    На основе математического и экспериментального моделирования методики бимануальной микроинвазивной лазерной экстракции катаракты нами сформировано принципиально новое техническое решение в катарактальной хирургии, основанное на изменении позиций энергетических и гидродинамических процессов операции, путем разделения встречных потоков (ирригации и аспирации) и соединения однонаправленных функций (подачи энергии и физиологического раствора) в одном наконечнике. Сокращенный общий расход ирригационного раствора и меньшая степень его нерациональной потери обеспечивают стабилизацию гидродинамики в ходе операции, низкую скорость перемещения жидкости в передней камере глаза, лучшие условия для сохранения вискоэластика и, в целом, минимальную травматичность хирургического вмешательства по отношению к задней поверхности роговицы.