Кумулятивна термоакумуляція при транссклеральній циклофотокоагуляції: математичне моделювання контрольованого та деструктивного теплового впливу при вторинній неоваскулярній глаукомі

Автор(и)

  • Ольга Гузун Інститут очних хвороб та тканинної терапії імені Філатова НАМН України image/svg+xml https://orcid.org/0009-0003-6873-8503
  • Петро Осадчук Одеський національний технологічний університет image/svg+xml
  • Володимир Вичужанін Національний університет «Одеська політехніка» image/svg+xml
  • Андрій Хоменко Одеський національний технологічний університет image/svg+xml https://orcid.org/0009-0004-5661-9037
  • Валеріу Кушнір Nicolae Testemițanu State University of Medicine and Pharmacy image/svg+xml

DOI:

https://doi.org/10.31288/Ukr.j.ophthalmol.202651322

Ключові слова:

вторинна неоваскулярна глаукома, транссклеральна циклофотокоагуляція, індекс термоакумуляції, математичне моделювання, температурна динаміка, low-dose / slow coagulation, циліарне тіло

Анотація

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.

 

Біографії авторів

  • автор Петро Осадчук, афіліація Одеський національний технологічний університет

    Д-р техн. наук, проф., завідувач кафедри електромеханіки та мехатроніки (факультет автоматизації та робототехніки) Одеського Національного технологічного університету, Одеса, Україна

  • автор Володимир Вичужанін, афіліація Національний університет «Одеська політехніка»

    Д-р техн. наук, проф., завідувач кафедри інформаційних технологій Національного університету «Одеська політехніка», Одеса, Україна

  • автор Андрій Хоменко, афіліація Одеський національний технологічний університет

    Викладач кафедри електромеханіки та мехатроніки (факультет автоматизації та робототехніки) Одеського Національного технологічного університету, Одеса, Україна

  • автор Валеріу Кушнір, афіліація Nicolae Testemițanu State University of Medicine and Pharmacy

    Д-р мед. наук, професор, Державний університет медицини та фармації імені Ніколає Тестеміцану, Кишинів (Республіка Молдова)

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.

https://doi.org/10.32782/2226-2008-2024-4-2

Завантаження

Опубліковано

2026-10-30

Номер

Розділ

Питання клінічної офтальмології