ISSN 2308-9113

О журнале | Редколлегия | Архив номеров | Поиск | Авторам | Рецензентам | English

[ «МЕДИЦИНА» № 3, 2017 ]

Исследования люминесценции и структуры тканей глаза при механических нагрузках


Бубнова И. А.
д.м.н., ведущий научный сотрудник, ФГБНУ «НИИ глазных болезней», 119021, Российская Федерация, Москва, Россолимо ул., 11 А,Б
Семчишен В. А.
к.ф-м.н., ведущий научный сотрудник, Институт фотонных технологий ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, 142190, г. Троицк, г. Москва, ул. Пионерская 2.
Свиридов А. П.
д.ф-м.н., ведущий научный сотрудник, Институт фотонных технологий ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, 142190, г. Троицк, г. Москва, ул. Пионерская 2.
Хайдуков Е. В.
к.ф-м.н., старший научный сотрудник, Институт фотонных технологий ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, 142190, г. Троицк, г. Москва, ул. Пионерская 2.
Новиков И. А.
старший научный сотрудник, ФГБНУ «НИИ глазных болезней», 119021, Российская Федерация, Москва, Россолимо ул., 11 А,Б
Петров С. Ю.
к.м.н., ведущий научный сотрудник, ФГБНУ «НИИ глазных болезней», 119021, Российская Федерация, Москва, Россолимо ул., 11 А,Б
Пахомова Н. А.
аспирант, ФГБНУ «НИИ глазных болезней», 119021, Российская Федерация, Москва, Россолимо ул., 11 А,Б
Волжанин А. В.
ординатор, ФГБНУ «НИИ глазных болезней», 119021, Российская Федерация, Москва, Россолимо ул., 11 А,Б

Прозрачность финансовой деятельности: Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 15-29-03843.


Цель. Исследовать спектральные состояния поляризации люминесценции фиброзных оболочек глаза ex vivo при возбуждении линейно поляризованным светом как функции внутриглазного давления. Исследовать изменения структуры коллагенового матрикса роговицы и склеры глаза при механических нагрузках с помощью конфокального микроскопа и генерации второй гармоники. Оценить корреляции механических и структурных изменений тканей с поляризацией люминесценции. Методы. В экспериментах были использованы глаза кроликов. Глазное яблоко фиксировалось в специальном держателе, снабженном системой установки и поддержания интраокулярного давления. Спектры фотолюминесценции глаз регистрировались с помощью спектрофотометра Flurolog-3 фирмы Jobin-Yvon при возбуждении линейно поляризованным излучением He-Cd лазера с длиной волны 325 нм. На входе в спектрофотометр устанавливалась призма Глана. Для исследований коллагенового матрикса роговицы глаза использовали лазерный сканирующий микроскоп LSM-710-NLO (Carl Zeiss, Германия). Для анализа оптических изображений был применен одномерный Вейвлет-анализ – математический аппарат, применяющийся для обработки сигналов различной природы и структур. Результаты. Люминесценция роговицы глаза, возбуждаемая на глазном яблоке линейно поляризованным излучением, является частично поляризованной, причем интегральная интенсивность спектра люминесценции зависит от интраокулярного давления. Степень поляризации люминесценции является спектрально зависимой, она может иметь линейный или параболический вид с минимумом вблизи максимума спектра люминесценции. Вид спектра степени поляризации зависит от положения возбуждающего луча на роговице глаза, что может быть связано с паразитной люминесценцией других тканей глаза, таких как радужка, стекловидное тело, хрусталик. Спектр степени поляризации чувствителен к интраокулярному давлению. Сколько-нибудь значительного изменения структуры коллагенового матрикса роговицы глаза при изменении интраокулярного давления с помощью визуального исследования лазерной сканирующей микроскопией выявить не удалось. Одномерный Вейвлет-анализ для анализа оптических изображений позволяет выявить спектры неоднородностей оптических структур с повышением интраокулярного давления до 23, 45 и 76 мм рт.ст. Заключение. Люминесценция роговицы глаза, возбуждаемая на глазном яблоке линейно поляризованным излучением, является частично поляризованной, причем интегральная интенсивность спектра люминесценции зависит от интраокулярного давления. C помощью лазерной сканирующей микроскопии значимых изменений структуры коллагенового матрикса роговицы глаза при изменении интраокулярного давления выявить не удалось. Одномерный вейвлет-анализ для анализа оптических изображений позволяет выявить спектры неоднородностей оптических структур с повышением интраокулярного давления до 23, 45 и 76 мм рт.ст.

Ключевые слова: роговица, склера, фиброзная оболочка глаза, люминесценция, поляризация, фотоупругость, коллаген, лазерная сканирующая микроскопия, вейвлет-анализ

pdf-версия, скачать



Studies of luminescence and structure of the eye tissues under mechanical stresses


Bubnova I. A.
Med.Sc.D., leading research associate, Scientific Research Institute of Eye Diseases, 11 A,B, Rossolimo St., Moscow, Russian Federation, 119021
Semchishen V. A.
Ph.D., leading research associate, Institute of Photonic Technologies of Federal Research Centre “Crystallography and Photonics” of Russian Academy of Sciences, 2 Pionerskaya str., Troitsk, Moscow, Russian Federation, 142190
Sviridov A. P.
Ph.D., leading research associate, Institute of Photonic Technologies of Federal Research Centre “Crystallography and Photonics” of Russian Academy of Sciences, 2 Pionerskaya str., Troitsk, Moscow, Russian Federation, 142190
Khaydukov E. V.
senior research associate, Institute of Photonic Technologies of Federal Research Centre “Crystallography and Photonics” of Russian Academy of Sciences, 2 Pionerskaya str., Troitsk, Moscow, Russian Federation, 142190
Novikov I. A.
senior research associate, Scientific Research Institute of Eye Diseases, 11 A,B, Rossolimo St., Moscow, Russian Federation, 119021
Petrov S. Yu.
Ph.D., leading research associate, Scientific Research Institute of Eye Diseases, 11 A,B, Rossolimo St., Moscow, Russian Federation, 119021
Pakhomova N. A.
postgraduate student, Scientific Research Institute of Eye Diseases, 11 A,B, Rossolimo St., Moscow, Russian Federation, 119021
Volzhanin A. V.
resident, Scientific Research Institute of Eye Diseases, 11 A,B, Rossolimo St., Moscow, Russian Federation, 119021

Abstract

Aim. To study the spectral states of polarization of the luminescence of the fibrous membranes of the eye ex vivo stimulated by linearly polarized light as a function of intraocular pressure. To study the changes in the structure of the collagen matrix of the cornea and sclera of the eye under mechanical stresses with the help of a confocal microscope and generation of a second harmonic. To evaluate the correlation of mechanical and structural changes in tissues with the polarization of luminescence. Methods. In the experiments, rabbit eyes were used. The eyeball was fixed in a special holder, equipped with a system for setting and maintaining intraocular pressure. The photoluminescence spectra of the eyes were recorded with the help of the Jobin-Yvon Flurolog-3 spectrophotometer under excitation by linearly polarized radiation of a He-Cd laser with a wavelength of 325 nm. At the entrance to the spectrophotometer, Glan's prism was installed. A laser scanning microscope LSM-710-NLO (Carl Zeiss, Germany) was used to study the collagen matrix of the eye cornea. For the analysis of optical images, a one-dimensional wavelet analysis was used, a mathematical apparatus used to process signals of various nature and structures. Results. Luminescence of the eye cornea, excited on the eyeball by linearly polarized radiation, is partially polarized, and the integrated intensity of the luminescence spectrum depends on the intraocular pressure. The degree of polarization of the luminescence is spectrally dependent, it can have a linear or parabolic form with a minimum near the maximum of the luminescence spectrum. The form of the spectrum of the degree of polarization depends on the position of the stimulating ray on the cornea of the eye, which may be due to parasitic luminescence of other eye tissues, such as the iris, vitreous, lens. The spectrum of the degree of polarization is sensitive to intraocular pressure. Any significant change in the structure of the collagen matrix of the cornea with intraocular pressure changes by visual examination with laser scanning microscopy could not be detected. One-dimensional wavelet analysis for the analysis of optical images makes it possible to reveal spectra of inhomogeneities in optical structures with an increase in intraocular pressure to 23, 45 and 76 mm Hg. Conclusion. Luminescence of the eye cornea, excited on the eyeball by linearly polarized radiation, is partially polarized, and the integrated intensity of the luminescence spectrum depends on the intraocular pressure. With the help of laser scanning microscopy any significant changes in the structure of the collagen matrix of the cornea with the change in intraocular pressure could not be detected. One-dimensional wavelet analysis of optical images makes it possible to reveal spectra of inhomogeneities in optical structures with an increase in intraocular pressure to 23, 45 and 76 mm Hg.

Key words

cornea, sclera, eye fibrous tunic, luminescence, polarization, elasto-optic effect, collagen, laser scanning microscopy, wavelet analysis

[ См. также ]

Рубрики

Журнал «Медицина» © ООО "Инновационные социальные проекты"
Свидетельство о регистрации средства массовой информации Эл № ФС77-52280 от 25 декабря 2012 года,
выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций