Кумулятивна термоакумуляція при транссклеральній циклофотокоагуляції: математичне моделювання контрольованого та деструктивного теплового впливу при вторинній неоваскулярній глаукомі
DOI:
https://doi.org/10.31288/Ukr.j.ophthalmol.202651322Ключові слова:
вторинна неоваскулярна глаукома, транссклеральна циклофотокоагуляція, індекс термоакумуляції, математичне моделювання, температурна динаміка, low-dose / slow coagulation, циліарне тілоАнотація
Мета. Кількісно охарактеризувати кумулятивну температурну динаміку тканини циліарного тіла при серійній транссклеральній циклофотокоагуляції та оцінити можливість використання індексу термоакумуляції (TAI) як інструменту прогнозування контрольованого коагуляційного та потенційно деструктивного теплового впливу при вторинній неоваскулярній глаукомі.
Матеріали та методи. Проведено покрокове математичне моделювання серійної транссклеральної циклофотокоагуляції (20 аплікацій по 2 с із міжаплікаційними інтервалами 1 с). Для кожного циклу визначали початкову температуру тканини (Tstart), максимальну температуру (Tmax), приріст температури (ΔT) та величину тепловтрат між аплікаціями (HeatLoss). Оцінювали сумарний час перебування у коагуляційному (50–60 °C) та деструктивному (>60 °C) температурних діапазонах, а також інтегральний температурний вплив у коагуляційному діапазоні (AUTC). Індекс термоакумуляції (TAI) розраховували як середнє перевищення початкової температури над базовим рівнем 37 °C. Додатково проводили пороговий та сценарний аналіз температурної динаміки при зміні параметрів лазерного впливу.
Результати. Встановлено, що при серійному лазерному впливі формується кумулятивна температурна динаміка з поступовим підвищенням початкової температури тканини з 37,0 °C до 42,7 °C. Сумарне перевищення температури становило 57,0 °C, що відповідало значенню TAI = 2,85 °C та характеризувало контрольовану термоакумуляцію без переходу у деструктивний температурний діапазон. Аналіз температурних профілів показав, що скорочення міжаплікаційних інтервалів або підвищення енергії впливу супроводжувалося посиленням термоакумуляції. У межах математичної моделі значення TAI понад 4,0 °C асоціювалися з підвищеним ризиком перегріву тканини та переходом у деструктивний температурний діапазон (>60 °C). У змодельованих умовах режим безперервного впливу CW 1 Вт відповідав профілю контрольованої низькопотужної коагуляції.
Висновки. Кумулятивна термоакумуляція є важливим компонентом температурної відповіді тканини при серійній ТСК ЦФК та визначається неповним охолодженням між послідовними аплікаціями. Запропонований індекс TAI дозволяє кількісно охарактеризувати міжаплікаційне накопичення тепла та може розглядатися як інтегральний показник кумулятивної температурної динаміки при різних режимах лазерного впливу. У змодельованих умовах низькопотужний безперервний режим CW 1 Вт забезпечував формування контрольованого коагуляційного ефекту без переходу у деструктивний температурний діапазон, що узгоджується з концепцією low-dose / slow coagulation. Отримані результати мають модельний характер і потребують подальшої експериментальної та клінічної валідації.
Посилання
Schlote T, Derse M, Rassmann K, Nicaeus T, Dietz K, Thiel HJ. Efficacy and safety of contact transscleral diode laser cyclophotocoagulation for advanced glaucoma. J Glaucoma. 2001 Aug;10(4):294-301. https://doi.org/10.1097/00061198-200108000-00009
Pastor SA, Singh K, Lee DA, Juzych MS, Lin SC, Netland PA, Nguyen NT. Cyclophotocoagulation: a report by the American Academy of Ophthalmology. Ophthalmology. 2001 Nov;108(11):2130-8. https://doi.org/10.1016/S0161-6420(01)00889-2
Niemz MH. Laser-Tissue Interactions: Fundamentals and Applications. 3rd ed. Berlin: Springer; 2007. https://doi.org/10.1007/978-3-540-72192-5
Brinkmann R, Hüttmann G, Rögener J, Roider J, Birngruber R, Lin CP. Origin of retinal pigment epithelium cell damage by pulsed laser irradiance in the nanosecond to microsecond time regimen. Lasers Surg Med. 2000;27(5):451-64. https://doi.org/10.1002/1096-9101(2000)27:5<451::AID-LSM1006>3.0.CO;2-1
Guzun OV, Zadorozhnyy OS, Osadchuk PI, Vychuzhanin VV, Khomenko AD, Korol AR. Selective transscleral cyclophotocoagulation: mathematical modeling for evaluating the efficacy-safety balance in neovascular glaucoma. Ukr J Ophthalmol. 2026;4:4-13. DOI: https://doi.org/10.31288/Ukr.j.ophthalmol.20264413
Sapareto SA, Dewey WC. Thermal dose determination in cancer therapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 1984 Jun;10(6):787-800. https://doi.org/10.1016/0360-3016(84)90379-1
Datta NR, Marder D, Datta S, Meister A, Puric E, Stutz E, et al. Quantification of thermal dose in moderate clinical hyperthermia with radiotherapy: a relook using temperature-time area under the curve (AUC). Int J Hyperthermia. 2021;38(1):296-307. https://doi.org/10.1080/02656736.2021.1875060
Kok HP, Cressman ENK, Ceelen W, Brace CL, Ivkov R, Grüll H, Ter Haar G, Wust P, Crezee J. Heating technology for malignant tumors: a review. Int J Hyperthermia. 2020;37(1):711-741. https://doi.org/10.1080/02656736.2020.1779357
Pennes HH. Analysis of tissue and arterial blood temperatures in the resting human forearm. J Appl Physiol. 1948;1(2):93-122. https://doi.org/10.1152/jappl.1948.1.2.93
Guzun O, Zadorozhnyy O, Nasinnyk I, Korol A. Effectiveness of modified diode transscleral cyclophotocoagulation in patients with secondary painful neovascular glaucoma due to retinal vein occlusion [in Ukrainian]. J Ophthalmol (Ukraine). 2025;3:3-10. https://doi.org/10.31288/oftalmolzh20253310
Cheng Y, Shen Y, Gao Y, Wen Y, Lv Z, Wang E, Wang M, Zhang S, Bo Y, Peng Q. Theoretical and experimental analysis of the effect of vaporization heat on the interaction between laser and biological tissue. Appl Sci (Basel). 2024;14(10):4333. https://doi.org/10.3390/app14104333
Szabó Á, Árpádffy-Lovas T, Hagyó K, Cseke I, Vámosi P, Tóth-Molnár E. The effect of cumulative energy in repeated subliminal transscleral cyclophotocoagulation: a retrospective study. BMC Ophthalmol. 2024 Jun 3;24(1):233. https://doi.org/10.1186/s12886-024-03505-7
Yang J, Sun Y. A space-fractional Pennes bioheat conduction model for skin tissue. SN Appl Sci. 2021;3:61. https://doi.org/10.1007/s42452-020-04080-4
van Rhoon GC, Samaras T, Yarmolenko PS, Dewhirst MW, Neufeld E, Kuster N. CEM43°C thermal dose thresholds: a potential guide for magnetic resonance radiofrequency exposure levels? Eur Radiol. 2013 Aug;23(8):2215-27.
https://doi.org/10.1007/s00330-013-2825-y
Elhusseiny AM, Khodeiry MM, Liu X, Sayed MS, Lee RK. Slow-Coagulation Transscleral Cyclophotocoagulation Laser Treatment for Medically Uncontrolled Secondary Aphakic Adult Glaucoma. J Glaucoma. 2023 Aug 1;32(8):695-700. https://doi.org/10.1097/IJG.0000000000002237
Ezzouhairi SM, Naciri L, Mba T, Jomaa R. A new approach for CW-TSCPC to improve its safety and efficacy in glaucoma treatment. J Fr Ophtalmol. 2022;45(1):93-103. https://doi.org/10.1016/j.jfo.2021.06.006
Khodeiry MM, Lauter AJ, Sayed MS, Han Y, Lee RK. Primary slow-coagulation transscleral cyclophotocoagulation laser treatment for medically recalcitrant neovascular glaucoma. Br J Ophthalmol. 2023;107(5):671-676.
https://doi.org/10.1136/bjophthalmol-2021-319757
Hwang YH, Lee S, Kim M, Choi J. Treatment Outcomes of Slow Coagulation Transscleral Cyclophotocoagulation for Medically Uncontrolled Glaucoma in Korean Patients. J Glaucoma. 2026 Aug 1;35(8):618-622. https://doi.org/10.1097/IJG.0000000000002718
Kiddee W, Kittigoonpaisan K, Leelaprasasne S, Tanjana A. Randomized clinical trial for pop titrated versus the slow coagulation cyclophotocoagulation in treating dark irises neovascular glaucoma. Sci Rep. 2025 Aug 18;15(1):30238. https://doi.org/10.1038/s41598-025-16306-9
Sari C, Alagoz N, Omeroglu A, Cakir I, Pasaoglu I, Altan C, et al. Long-term results of transscleral diode laser cyclophotocoagulation in glaucoma: a real-life study. J Glaucoma. 2024;33(6):437-443.
https://doi.org/10.1097/IJG.0000000000002346
Jacques SL. Optical properties of biological tissues: a review. Phys Med Biol. 2013;58(11):R37-R61. https://doi.org/10.1088/0031-9155/58/11/R37
Ng EY, Ooi EH. FEM simulation of the eye structure with bio-heat analysis. Comput Methods Programs Biomed. 2006 Jun;82(3):268-76. https://doi.org/10.1016/j.cmpb.2006.04.001
Zadorozhnyy OS, Guzun OV, Kustrin TB, Korol AR, Naumenko VA, Pasechnikova NV. Parameters of heat exchange in the eyes of patients with terminal neovascular glaucoma and proliferative diabetic retinopathy. J Ophthalmol (Ukraine). 2020;(1):10-13.https://doi.org/10.31288/oftalmolzh202011013
Guzun OV, Zadorozhnyy OS, Chechin PP, Artemov OV, Chargui W, Korol AR. Comparing histopathological effects of the neodymium and diode laser transscleral cyclophotocoagulation: an experimental study. J Ophthalmol (Ukraine). 2024;(5):32-7. https://doi.org/10.31288/oftalmolzh202453237
Guzun OV, Zadorozhnyy OS, Chechin PP, Artemov OV, Chargui W, Korol AR. Histopathological changes in rabbit eyes after transscleral diode cyclophotocoagulation. Odesa Med J. 2024;4(189):13-18.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Ольга Гузун, Петро Осадчук, Володимир Вичужанін, Андрій Хоменко, Валеріу Кушнір
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY). Ця ліцензія дозволяє повторно використовувати, поширювати, переробляти, адаптувати та будувати на основі матеріалу на будь-якому носії або в будь-якому форматі за умови обов'язкового посилання на авторів робіт і первинну публікацію у цьому журналі. Ліцензія дозволяє комерційне використання.
ПОЛОЖЕННЯ ПРО АВТОРСЬКІ ПРАВА
Автори, які подають матеріали до цього журналу, погоджуються з наступними положеннями:
- Автори отримують право на авторство своєї роботи одразу після її публікації та назавжди зберігають це право за собою без жодних обмежень.
- Дата початку дії авторського права на статтю відповідає даті публікації випуску, до якого вона включена.
ПОЛІТИКА ДЕПОНУВАННЯ
- Редакція журналу заохочує розміщення авторами рукопису статті в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах), оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності і динаміці цитування.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження статті у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом за умови збереження посилання на первинну публікацію у цьому журналі.
- Дозволяється самоархівування постпринтів (версій рукописів, схвалених до друку в процесі рецензування) під час їх редакційного опрацювання або опублікованих видавцем PDF-версій.
- Самоархівування препринтів (версій рукописів до рецензування) не дозволяється.
