Приборы для флюоресцентной ангиографии

Описание

Чтобы понять принцип флюоресцентного исследования глаза и оценить его диагностические возможности, необходимо разобраться в природе флюоресцентного излучения и его отличии от других видов излучения.

Практически все тела в большей или меньшей степени излучают энергию в окружающее пространство. Однако различные тела при одной и той же температуре излучают и поглощают энергию по-разному. Так, черное тело поглощает больше, чем светлое: из опыта известно, что в темной одежде на солнце жарче, чем в белой Соответственно черное тело, нагретое до той же температуры, что и белое, испускает больше энергии. Это можно обнаружить, установив какой-либо чувствительный приемник излучения около белой и черной тканей, имеющих одинаковую температуру. Конечно, приемник должен быть чувствителен к инфракрасным лучам, так как вследствие сравнительно низких температур окружающих нас предметов они испускают только инфракрасное излучение, невидимое глазом. Если рассматривать тела, накаленные до высоких температур, при которых достаточно большая часть энергии излучается в видимой области спектра, то эту закономерность можно обнаружить простым глазом: уголь, накаленный до той же температуры, что и мел, светится ярче. Отношение количества испускаемой энергии к количеству поглощаемой остается для разных тел постоянным. Оно зависит только от температуры этих тел (закон Кирхгофа). Суммарное излучение абсолютно черного тела Е пропорционально четвертой степени его температуры Т (закон Стефана-Больцмана).

Температурное излучение представляет собой более или менее широкую спектральную область. При повышении температуры изменяется не только количество излучаемой энергии, но и ее спектральный состав. Максимум излучения при повышении температуры смещается в область коротких волн (закон Вина).

Виды излучения. Если для низких температур весь спектр излучения расположен в инфракрасной области, то при температурах, превышающих 1000 °С, захватывается область видимого излучения. Таким образом, температурное излучение характеризуется вполне определенным спектром. Все другие виды излучения отличаются по спектру от температурного. Это объясняется тем, что все виды излучения, кроме температурного, неравновесны.

Наиболее распространенное из неравновесных излучений — люминесценция. Кроме нее, известны также молекулярное рассеяние, различные виды отражения, излучение Вавилова—Черенкова, тормозное испускание. Различить их не всегда легко. Так, например, отличить молекулярное рассеяние от люминесценции удается только по времени излучения — молекулярное рассеяние длится очень недолго, примерно 10~14 с, т е. соизмеримо с периодом световых колебаний. Люминесценция характеризуется несравненно большей длительностью послесвечения. Для разных веществ время люминесценции различно, оно может изменяться от 10—9 с до нескольких часов и даже дней. Всем известны люминесцирующие гнилушки, которые светятся ночью, через много часов после того, как их осветило солнце. С другой стороны, люминесцентные лампы, нашедшие сейчас широкое распространение, гаснут практически сразу — через доли секунды после того, как выключают ультрафиолетовый поток, облучающий люминофор. Люминесценция, затухающая настолько быстро, что свечение прекращается практически одновременно с прекращением освещения, называется флюоресценцией. Такой тип люминесценции характерен главным образом для жидкостей и газов. Твердые тела часто имеют послесвечение, длящееся более или менее длительное время. Все неравновесно излучающие тела, находясь в относительно холодном состоянии, светятся с такой яркостью, которая при температурном излучении характерна для тел с высокими температурами. Люминесценцию называют «холодным светом».
[banner_centerrs] {banner_centerrs} [/banner_centerrs]
С. И. Вавилов, положивший начало изучению люминесценции, дал следующее ставшее классическим определение люминесценции: «Люминесценция — это свечение, представляющее избыток над температурным излучением, при условии, что это избыточное излучение обладает длительностью, значительно превышающей период световых колебаний» (длительность светового колебания составляет примерно 10-15 с). Первая часть этого определения дает возможность отличить люминесценцию от температурного излучения, а вторая — от молекулярного рассеяния и других видов неравновесного излучения.

Закон Стокса. Свет люминесценции, в частности флюоресценции, всегда имеет большую длину волны, чем возбуждающий свет. Из этого ясно, что вещества, поглощающие ультрафиолетовый, фиолетовый и синий свет, могут флюоресцировать любым светом большой длины волны. Распределение энергии в спектре флюоресценции вещества в растворах не зависит от длины волны возбуждающего света.

Световой выход люминесценции. Свет наблюдаемой флюоресценции остается одним и тем же независимо от того, светом какой длины волны она возбуждается. Однако вызвать люминесценцию может свет только тех длин волн, которые данное вещество поглощает. Поэтому для выбора эффективного источника возбуждения и светофильтров необходимо знать спектр поглощения люминесцирующего вещества. Для решения технических задач важна величина коэффициента полезного действия люминесцентного источника света. Она определяется по световому, энергетическому или квантовому выходу. Наиболее применим на практике световой выход. Он характеризует отношение полной световой отдачи ко всему количеству подводимой энергии. Выход люминесценции не зависит от длины волны возбуждающего света вплоть до некоторой предельной длины волны ?0. Если свечение возбуждать светом с длиной волны большей ?0,то доля молекул, отдающих в виде флюоресценции энергию поглощенного ими света, резко снижается.

↑ Флюоресцентные исследования в офтальмологии

Свойства флюоресцеина-натрия. Современные аппараты для фотографирования глазного дна снабжены устройствами для флюоресцентной ангиографии. В организм вводят особое красящее вещество — флюоресцеин. Появление или отсутствие окраски на каком-либо участке позволяет сделать выводы об условиях снабжения кровью и о тканекровяном барьере, а также о способности живой ткани накапливать и откладывать красящие вещества, изменять, уничтожать и обесцвечивать их. Перед тем как в качестве красителя стали применять флюоресцеин, была опробована широкая гамма самых разнообразных красящих веществ. В ходе исследований было установлено, что большинство их, в том числе одно из наиболее употребительных — трепановый синий, недостаточно повышает контраст тканей глаза. В настоящее время для исследования глаза повсеместно выбран флюоресцеин-натрий — одно из немногих флюоресцирующих веществ, не являющихся токсичными и не обладающих побочным действием. Применение флюоресцеина основано на отличном от всех других красящих веществ эффекте. Обычные красящие вещества повышают контраст тех элементов ткани, куда они проникают, за счет их затемнения, без изменения фоновой поверхности. Так как фон, в частности глазное дно, имеет обычно довольно темную окраску, то даже интенсивное окрашивание сосудов не может привести к большому повышению контраста. Введение же в организм флюоресцеина повышает контрастность сосудов и других элементов за счет их избыточного свечения. Подбор светофильтров обеспечивает затемнение фона я почти полное пропускание излучения флюоресцеина, протекающего по сосудам. Это позволяет добиться максимального контраста избыточного свечения по отношению к фону.

Флюоресцеин представляет собой слабую кислоту с pH 7,38—7,44 Максимальное поглощение соответствует 490 нм (синий участок спектра), максимальное излучение — 515—529 нм (желто-зеленый участок спектра). Максимум поглощения в водном растворе — от 485 до 500 нм В кислом растворе максимум поглощения смещается в область более коротких волн — 480 нм.

Концентрация флюоресцеина. До определенного предела интенсивность флюоресценции увеличивается с повышением концентрации флюоресцеина в крови. Флюоресценция сосудов сетчатки становится видимой при дозе. флюоресдеина 0,2 мг на 1 кг массы тела человека применяются дозы 3—5 мг/кг. Максимальная доза — 1000 мг из расчета 15 мг на 1 кг массы тела человека.

Гашение флюоресценции. При повышении концентрации флюоресдеина в крови интенсивность флюоресценции снижается, поэтому введение высоких доз флюоресценна не приводит к положительным результатам. Подавить флюоресценцию могут также состав растворителя, примеси инородных веществ и пр. Высоким гасящим действием обладает кислород. Часть поглощенной энергии в таких соединениях отдается без излучения флюоресценции, так как молекулы красящего вещества вступают. во взаимодействие друг с другом. Таким образом, интенсивность флюоресценции зависит в значительной степени от состава крови обследуемого.

Диагностическая ценность флюоресцентной ангиографии. Флюоресцентные исследования можно проводить, визуально, с помощью офтальмоскопа, снабженного возбуждающим и замыкающим светофильтрами. При этом создается представление о движении красящего вещества, но нет возможности уловить быстро протекающие процессы, происходящие в мелких сосудах. Поэтому более совершенным методом является фотографирование глазного дна с проходящим по его сосудам флюоресцеином. Этот метод разработан в США в 1960 г. Alvis, Novotny. Они же ввели термин «флюоресцентная ангиография». Особая заслуга этих исследователей в том, что они заново продумали теоретические основы прохождения красящих веществ по сосудам глазного дна, исследовали спектр возбуждения и эмиссии, выбрали в соответствии с этим возбуждающий и замыкающий фильтры, подобрали освещенность и фотоэмульсию. Для ангиографического исследования особенно важно измерение времени кровообращения. Регистрируют время появления в сосудах сетчатки введенного в организм красящего вещества и получают основные данные о скорости кровообращения, деятельности сердца и периферическом кровоснабжении.

Возможности флюоресцентной фотографии не ограничиваются повышением контрастности сосудов, по которым проходит раствор флюоресдеина, и определением скорости кровотока. Еще в 1980 г. было установлено-сильное окрашивание в живом организме сосудистых
оболочек и отсутствие какой-либо окраски сетчатки. В противоположность здоровой сетчатке воспалительные очаги ткани, изменения в которых обусловлены заболеваниями сосудов сетчатки, и сосок зрительного нерва при невритах окрашиваются флюоресцеином сильно и на продолжительное время. Внутривенное введение флюоресцеина позволяет проверить проницаемость стенок сосудов. Инъекции флюоресцеина применяются также с целью различения меланобластомы и кровяной ангиомы в сосудистой оболочке. В последние годы ведутся работы по использованию флюоресцентной ангиографии для исследования внутриглазных опухолей. Определены ангиографические признаки меланом сосудистой оболочки. Метод находит широкое применение как в дифференциальной диагностике ранних форм опухолевых и неопухолевых заболеваний хориоидеи, так и в качестве контроля после локального лечения меланом светокоагуляцией, диатермией и криопсией.

Флюоресцентные исследования значительно расширяют возможности ранней диагностики переднего отдела глаза и его придаточного аппарата. Установлено, что злокачественные пигментные опухоли при флюоресценции меняют интенсивность окраски в связи со склонностью к повышенному накоплению флюоресцеина. Сопоставление результатов люминесцентной биомикроскопии с морфологическими исследованиями свидетельствует о возможности использования ее для определения истинных границ опухолей. Последние, как правило, оказываются более широкими, чем кажутся при исследовании щелевой лампой с обычным освещением. Флюоресцентная ангиография используется для раннего определения нарушения кровообращения в сетчатке при глаукоме. Метод служит также важным средством в дифференциальной диагностике застойного соска зрительного нерва и псевдоневрита. При застойном соске флюоресцеин проникает в ткань зрительного нерва, вызывая длительную флюоресценцию, чего не наблюдается при псевдоневрите. Круг заболеваний, диагностируемых с помощью флюоресцентной ангиографии, все время расширяется.

Флюоресцентные исследования влаги передней камеры глаза. Большой интерес представляют определение проницаемости стенок сосудов, взаимодействие крови и внутриглазной жидкости. Эрлих первый наблюдал наличие флюоресцеина в камерной влаге у кролика и открыл линию, названную его именем, — линию Эрлиха. Многочисленные последующие работы были посвящены поискам места и способа поступления флюоресцеина в камерную влагу и возможностей маркировки флюоресцеином движения камерной влаги. В центре внимания были физиологические процессы, сопутствующие обмену красящих веществ между кровью и передней камерой, и физико-химические свойства красящего вещества, регулирующие его поступление. Было показано значение кислотно-основного характера степени дисперсности. Позднее было обнаружено, что большая часть введенного путем инъекции красящего вещества адсорбируется белыми кровяными тельцами сыворотки. Установлено, что связанное красящее вещество попадает в переднюю камеру. Стенкам сосудов свойственна преграждающая функция, для которой был введен термин «барьер крови и камерной влаги». В некоторой степени он обладает действием ультрафильтра. Однако прохождение красящего вещества является не только простым физическим процессом фильтрации. В нем участвуют также активные явления отбора. Было показано, что концентрация флюоресцеина в передней камере всегда почти в 10 раз меньше, чем содержание свободного флюоресцеина в плазме. Затем было введено понятие «ультравивифильтрация» (ультрафильтрация в живом организме). Лишь при нарушении этого задерживающего механизма вследствие патологических процессов флюоресцеин вместе с белковыми веществами сыворотки выделяется из крови. Так, на воспаленных глазах наблюдается повышенный приток флюоресцеина в переднюю камеру.

Флюоресцентная иридоангиография. Для наблюдения за течением кератита, развитием птеригиума, приживлением роговичного трансплантата, для изучения патогенеза различных форм глаукомы Г. А. Соколовским и Н. Н. Подгорной (1976) разработан метод флюоресцентной ангиографии перилимбарной зоны — иридоангиография. Критериями ангиограммы служат время заполнения флюоресцеином цилиарных артерий, их калибр, рисунок сосудистого дерева. Исследование можно производить на любом современном аппарате для фотографирования глазного дна с устройством для флюоресцентной ангиографии.

Цветная флюоресцентная ангиография. До последнего времени флюоресцентные снимки были черно-белые и напоминали негативные изображения. А в 1972 г. сотрудники глазной клиники Иенского университета (Jiitte, Lemke) сделали сообщение о применении цветной флюоресцентной фотографии глазного дна. Эта фотография позволяет обнаруживать различие в цветовых оттенках флюорохрома при патологических изменениях глазного дна. Известно, что люминесценция изменяется от цвета охры при хориоидальной флюоресценции и канареечного при воспалительных процессах до травянисто-зеленого цвета при капиллярной диффузии и эластических процессах в сосудах, что может быть использовано в целях диагностики. По цвету можно также опознать собственную флюоресценцию тканей глаза, возникающую иногда под действием возбуждающего света на некоторых участках стромы сосудистой оболочки, стенок сосудов сетчатки, соединительнотканных рубцах и липоидных отложениях. Материалом для цветной флюоресцентной ангиографии служит обычная цветная обращаемая пленка. Снимки, сделанные при максимальной энергии вспышки, позволяют рассмотреть много новых деталей. Инъецированный флюоресцеин светится различными зелеными тонами, а первичная флюоресценция — сине-белыми. Благодаря этому их легко дифференцировать друг от друга. Основной цвет глазного дна остается красным, что облегчает сравнение с обычной офтальмоскопической картиной. Таким образом, флюоресцентная цветная фотография является перспективным методом, позволяющим наблюдать в естественных цветах особенности кровообращения, разницу между первичной и вторичной флюоресценцией.

↑ Параметры приборов для флюоресцентной ангиографии

Основной задачей, стоящей при создании приборов для флюоресцентной ангиографии, является выбор источника света и светофильтров, возбуждающих интенсивную флюоресценцию. Светофильтры, особенно возбуждающий, поглощают большую часть излучения источника света, поэтому источник должен обладать повышенной яркостью. Для наблюдения и наводки применяют галогенные лампы значительной мощности. Фотографирование производят с помощью электронной лампы-вспышки. Исследование проводят при максимально расширенном зрачке. Для регистрации быстро протекающих процессов, возникающих при прохождении раствора флюоресцеина по сосудам глазного дна, интервалы между вспышками должны быть минимальными. Это позволяет производить серийную флюорографическую съемку, регистрирующую все фазы прохождения состава по сосудам глазного дна.

Светофильтры. Установлено, что, хотя флюоресценцию можно вызвать лампой с черным светофильтром, пропускающим только ультрафиолетовое излучение, выгоднее пользоваться синим светофильтром с максимумом пропускания 436 нм. Энергетический выход при этом повышается с 70 до 85 %. Таким образом, применение синего светофильтра вместо черного повышает энергетический выход на 15 %. Возбуждение синим светом оказывается выгоднее еще и потому, что он сильнее, чем ультрафиолетовый, поглощается раствором флюоресцеина. В результате этого существенно повышается интенсивность флюоресценции, а следовательно, и контрастность изображения. Для еще большего повышения контрастности между флюоресцирующим объектом и приемником излучения — фотопленкой или глазом наблюдателя часто устанавливают еще один светофильтр — замыкающий. Назначение этого второго фильтра — задерживать рассеянное исследуемым глазом коротковолновое возбуждающее излучение источника, к которому данный приемник излучения чувствителен. При этом замыкающий фильтр должен пропускать излучение люминесценции с минимальными потерями. Кривая пропускания замыкающего светофильтра должна не только иметь максимальное значение в области флюоресценции, но, кроме того, возможно более резкий спад с коротковолновой стороны. Такие светофильтры, каждый из которых поглощает спектральный диапазон, пропускаемый другим, называются скрещенными. Нужно отметить еще одно преимущество скрещенных светофильтров. Замыкающий желтый светофильтр частично гасит остаточные роговичные и приборные рефлексы, формирующиеся из возбуждающего синего света, повышая тем самым безрефлексность изображения глазного дна. Однако полная «скрещенность» светофильтров, приводящая к черному фону на снимке, все же не применяется, несмотря на то что при этом контраст флюоресцирующих деталей максимален. Недостаток снимков с черным фоном в том, что в них затруднительно ориентироваться и проводить сравнение с обычными снимками глазного дна. Поэтому светофильтры подбирают так, чтобы цвет основного фона глазного дна был серым 'и на нем можно было рассмотреть детали, необходимые для ориентировки.

Интервалы между снимками и чувствительность фотоэмульсии. Первые флюоресцентные снимки были выполнены на ретинофоте н/п «Карл Цейс Иена» со встроенными желатиновыми светофильтрами. Однако большие абсорбционные потери в фильтрах и относительно невысокая интенсивность флюоресцентного света требовали применение высокочувствительных пленок — 1250 ASA (1100 ед. ГОСТ). Интервал между снимками 12с, разрешающая способность довольно низкая. Метод был усовершенствован A. Wessing (1968), которому удалось путем увеличения интенсивности возбуждающего света и некоторого повышения концентрации флюоресцеина в крови увеличить контраст изображения.

В современных приборах подобраны комбинации светофильтров, при которых максимум пропускания наиболее полно совпадает со спектром возбуждения, а граница между областями возбуждения и эмиссии проведена наиболее точно. Мощные лампы вспышки позволили значительно уменьшить время перезаряжения.

В последней модели ретинофота для флюорографической съемки применяется мелкозернистая рентгеновская пленка чувствительностью от 165 ASA. Минимальный интервал между фотоэкспонированием 3 с.

В фундускамере фирмы «Opton» (ФРГ) автоматическая приставка для флюоресцентной съемки с возбуждающим светофильтром Med-485 и замыкающим светофильтром LP 520 позволяет производить фотосъемку с интервалом 0,5 с.

Японская фундускамера с переменным фокусным расстоянием фирмы «Саnоn» для флюоресцентной ангиографии требует применения пленки с чувствительностью от 400 ASA. Интервал фотосъемки составляет 1 с. Разрешающая способность существенно повышена.

---

Статья из книги: Оптические приборы для исследования глаза | Тамарова Р.М.