Селективна транссклеральна циклофотокоагуляція: математичне моделювання балансу ефективності та безпеки при неоваскулярній глаукомі

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.31288/Ukr.j.ophthalmol.20264413

Ключові слова:

неоваскулярна глаукома, транссклеральна циклофотокоагуляція, математичне моделювання, температура ирригационного раствора, внутрішньоочний тиск, Thermal Selectivity Index

Анотація

Мета. На основі математичного моделювання кількісно оцінити баланс ефективності та безпеки транссклеральної циклофотокоагуляції шляхом аналізу температурної відповіді тканини циліарного тіла та визначити параметри лазерного впливу, що забезпечують селективний коагуляційний ефект при неоваскулярній глаукомі.

Матеріал та методи. Проведено математичне моделювання теплопереносу в тканині циліарного тіла з використанням рівняння біотеплопереносу Пеннеса. Аналізували безперервний (Continuous Wave, CW) та MicroPulse режими при потужності 1 Вт і 2 Вт для одиничних (2 с) і серійних (20×2 с) аплікацій. Визначали Tmax, час досягнення 50 °C (t50), тривалість перебування в діапазонах 50–60 °C та >60 °C. Розраховували інтегральні індекси: TEI, DEI, TSI та Safety Margin.

Результати. Режим CW 1 Вт × 2 с забезпечував досягнення коагуляційного температурного порога (Tmax = 50,8 °C; t50 = 1,44 с) без переходу у деструктивний діапазон (>60 °C), тоді як CW 2 Вт супроводжувався перегрівом (Tmax = 61,8 °C; t50 = 0,4 с). При серійному впливі CW 1 Вт забезпечував накопичення теплової дози в межах терапевтичного вікна (t50–60 = 17,1 с; DEI = 0), тоді як CW 2 Вт призводив до тривалого перебування у зоні >60 °C (39,7 с; DEI = 0,67). Режими MicroPulse не досягали коагуляційного порога (Tmax ≤ 49 °C). Інтегральні індекси підтвердили оптимальне співвідношення ефективності та безпеки для режиму CW 1 Вт.

Висновки. Температурний поріг 60 °C є критичним для переходу від коагуляційного до деструктивного ушкодження тканин. Режим CW 1 Вт × 2 с забезпечує оптимальний баланс між гіпотензивною ефективністю та безпекою і може розглядатися як патофізіологічно обґрунтована стратегія оптимізації параметрів ТСК ЦФК при неоваскулярній глаукомі.

Біографії авторів

  • автор О. В. Гузун, афіліація Інститут очних хвороб та тканинної терапії імені Філатова НАМН України

    Ольга Володимирівна Гузун, к. м. н., ст. наук. співр. ДУ «Інститут очних хвороб та тканинної терапії ім. В. П. Філатова Національної академії медичних наук України», Одеса, Україна

  • автор О. С. Задорожний, афіліація Інститут очних хвороб та тканинної терапії імені Філатова НАМН України

    Олег Сергійович Задорожний, д. м. н., ст. дослідник, зам. директора з наукової роботи ДУ «Інститут очних хвороб та тканинної терапії ім. В. П. Філатова Національної академії медичних наук України», Одеса, Україна

  • автор П. І. Осадчук, афіліація Одеська національна академія харчових технологій

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

  • автор В. В. Вичужанін, афіліація Національний університет «Одеська політехніка»

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

  • автор А. Д. Хоменко, афіліація Одеська національна академія харчових технологій

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

  • автор А. Р. Король, афіліація Інститут очних хвороб та тканинної терапії імені Філатова НАМН України

    Андрій Король, д. м. н., проф., заступник директора з інновацій та міжнародних відносин ДУ «Інститут очних хвороб та тканинної терапії ім. В. П. Філатова Національної академії медичних наук України», Одеса, Україна 

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;10(4):294-301. https://doi.org/10.1097/00061198-200108000-00006

Pastor SA, Singh K, Lee DA, Juzych MS, Lin SC, Netland PA, et al. Cyclophotocoagulation: a report by the American Academy of Ophthalmology. Ophthalmology. 2001;108(11):2130-2138. https://doi.org/10.1016/S0161-6420(01)00889-2

Aquino MCD, Barton K, Tan AMWT, Sng CCA, Li X, Loon SC, et al. Micropulse versus continuous wave transscleral diode cyclophotocoagulation in refractory glaucoma. Clin Exp Ophthalmol. 2015;43(1):40-46. https://doi.org/10.1111/ceo.12360

Niemz MH. Laser-Tissue Interactions: Fundamentals and Applications. 3rd ed. Berlin: Springer; 2007. https://doi.org/10.1007/978-3-540-73412-5

Brinkmann R, Hüttmann G, Rögener J, Roider J, Birngruber R. Origin of retinal pigment epithelium cell damage by pulsed laser irradiance in the nanosecond to microsecond time regimen. Lasers Surg Med. 2000;27(5):451-464. https://doi.org/10.1002/1096-9101(2000)27:5<451::AID-LSM1006>3.0.CO;2-1

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;23(8):2215-2227. https://doi.org/10.1007/s00330-013-2825-y

Sapareto SA, Dewey WC. Thermal dose determination in cancer therapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 1984;10(6):787-800. https://doi.org/10.1016/0360-3016(84)90379-1

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

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

Welch AJ, van Gemert MJC. Optical-Thermal Response of Laser-Irradiated Tissue. 2nd ed. Dordrecht: Springer; 2011. https://doi.org/10.1007/978-90-481-8831-4

Duck FA. Physical Properties of Tissue: A Comprehensive Reference Book. London: Academic Press; 1990. 346 p. ISBN: 9780122228001. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-222800-1.50009-7

Cicekli U. Computational model for heat transfer in the human eye using the finite element method [master's thesis]. Baton Rouge (LA): Louisiana State University; 2003. https://doi.org/10.31390/gradschool_theses.2762

Cooper TE, Trezek GJ. Correlation of thermal properties of some human tissues with water content. Aerosp Med. 1972;43(1):24-27.

Birngruber R, Hillenkamp F, Gabel VP. Theoretical investigations of laser thermal retinal injury. Health Phys. 1991;60(4):505-515.

Grippo TM, LaMarche K, Davreux AM, Stauffer J, Stacey S, Arnold K. Thermal tissue modeling of the ciliary body with continuous-wave transscleral cyclophotocoagulation and transscleral laser therapy using MicroPulse technology. Transl Vis Sci Technol. 2025;14(11):32. https://doi.org/10.1167/tvst.14.11.32

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. Ukr. j. ophthalmol. 2024;(5):32-7. https://ua.ozhurnal.com/index.php/files/article/view/197

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

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

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

Cheng Y, Shen Y, Gao Y, Wen Y, Lv Z, Wang E, et al. 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

Thananjayan P, Arrutselvi M, Natarajan S. Non-invasive characterization of tumors using Bayesian inference and Virtual Element Method. Comput Methods Programs Biomed. 2026 Jun;280:109319. https://doi.org/10.1016/j.cmpb.2026.109319

Bloom PA, Tsai JC, Sharma K, Miller MH, Rice NS, Hitchings RA, Khaw PT. "Cyclodiode". Trans-scleral diode laser cyclophotocoagulation in the treatment of advanced refractory glaucoma. Ophthalmology. 1997 Sep;104(9):1508-19; discussion 1519-20. https://doi.org/10.1016/S0161-6420(97)30109-2

Elhusseiny AM, et al. 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

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

Kuchar S, Moster MR, Reamer CB, Waisbourd M. Treatment outcomes of micropulse transscleral cyclophotocoagulation in advanced glaucoma. Ophthalmol Glaucoma. 2020;3(4):272-278. https://doi.org/10.1016/j.ogla.2020.01.003

Jun F, Ling Q, Yunhe S, Xinbo G, Yingzhe Z, Yu C, et al. Efficacy and safety of micropulse transscleral cyclophotocoagulation in refractory glaucoma: a prospective multicenter observational study. Chin J Exp Ophthalmol. 2024;42(6):527-531. https://doi.org/10.3760/cma.j.cn115989-20231201-00192

Hwang, Y.H., Lee, S., Kim, M. et al. Comparison of treatment outcomes between slow coagulation transscleral cyclophotocoagulation and micropulse transscleral laser treatment. Sci Rep 14, 23944 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-75246-y

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

Ademaj A, Veltsista DP, Ghadjar P, Marder D, Oberacker E, Ott OJ, et al. Clinical evidence for thermometric parameters to guide hyperthermia treatment. Cancers (Basel). 2022;14(3):625. https://doi.org/10.3390/cancers14030625

Zhang J, Chauhan S. Neural network methodology for real-time modelling of bio-heat transfer during thermo-therapeutic applications. Artif Intell Med. 2019;101:101728. https://doi.org/10.1016/j.artmed.2019.101728

Saigre T, Chabannes V, Prud'homme C, Szopos M. Mathematical modeling and simulation of coupled aqueous humor flow and temperature distribution in a realistic 3D human eye geometry. Int J Numer Method Biomed Eng. 2026;42(1):e70132. https://doi.org/10.1002/cnm.70132

Завантаження

Опубліковано

2026-08-31

Номер

№ 4 (2026): Ukrainian Journal of Ophthalmology

Розділ

Питання клінічної офтальмології

Ліцензія

Авторське право (c) 2026 Гузун О. В., Задорожний О. С., Осадчук П. І., Вичужанін В. В., Хоменко А. Д., Король А. Р.

Creative Commons License

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:

  1. Автори отримують право на авторство своєї роботи одразу після її публікації та назавжди зберігають це право за собою без жодних обмежень.
  2. Дата початку дії авторського права на статтю відповідає даті публікації випуску, до якого вона включена.

ПОЛІТИКА ДЕПОНУВАННЯ

  1. 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.
  2. 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.
  3. Дозволяється самоархівування постпринтів (версій рукописів, схвалених до друку в процесі рецензування) під час їх редакційного опрацювання або опублікованих видавцем PDF-версій.
  4. Самоархівування препринтів (версій рукописів до рецензування) не дозволяється.

Як цитувати

1.
Селективна транссклеральна циклофотокоагуляція: математичне моделювання балансу ефективності та безпеки при неоваскулярній глаукомі. Ukr. j. ophthalmol. [інтернет]. 31, Серпень 2026 [цит. за 01, Вересень 2026];(4):4-13. доступний у: https://ua.ozhurnal.com/index.php/files/article/view/986

Статті цього автора (цих авторів), які найбільше читають

1 2 3 4 5 > >>