阈下微脉冲半导体激光治疗黄斑水肿
【摘要】 黄斑水肿的近年来得到广泛的关注，成为研究的热点，但各种新方法的并发症和疗效尚存在一定的争议，阈下微脉冲半导体（810nm）激光（SMD）治疗黄斑水肿，减少激光曝光持续时间和使用不可见激光斑，能降低可见光凝斑本身对黄斑区视网膜脉络膜的损害，减轻黄斑水肿和提高视力。本文围绕SMD的实验和临床研究进展综述如下。
【关键词】 黄斑水肿 阈下微脉冲半导体激光
Subthreshold micropulse diode laser treatment of macular edema
AbstractTreatment of macular edema was the investigative focus for the past few years, but the complication and curative effect of new approaches was discussed for quite a long time. Subthreshold micropulse diode (SMD) laser treatment can shorten a laser pulse limits, reduce the spread of photocoagulation damage caused by heat conduction during a laser exposure, avoid chorioretinal scars which could expand or increase the risk of iatrogenic choroidal neovascularisation and improve long term visual prognosis. The experimental and clinical research progresses are discussed in the present article.
· KEYWORDS: macular edema; subthreshold micr-opulse diode laser; review articles
0引言
黄斑水肿并非独立的一种眼病，常由其他眼病引起，是严重损害视力的病变。常见的眼病有糖尿病性视网膜病变、视网膜静脉阻塞、慢性葡萄膜炎、内眼手术后等。临床可分为局限性黄斑水肿与弥漫性黄斑水肿，OCT检查表现为海绵样视网膜肿胀、黄斑囊样水肿及浆液性视网膜脱离，患者多有一种以上改变[1]。黄斑水肿的发生、是多因素参与的复杂的病理过程，具体机制尚不清楚，主要是血视网膜屏障的破坏使血管通透性增加而表现为黄斑区视网膜内和视网膜下液体积聚。传统的治疗行氪黄或氩绿激光格栅样光凝，虽然能有效地减轻黄斑水肿，但是可见的激光斑增加了发生术后并发症的风险包括脉络膜新生血管[2,3]、视网膜下纤维化[4-7]、激光斑瘢痕逐渐增大和视野缺损[8-10]，从而导致视力下降。
1黄斑水肿的治疗现状
可见激光光凝固有的损害促使了治疗黄斑水肿方法的改进如玻璃体内注射长效类固醇激素曲安奈德(TA)[11-13]，对糖尿病性视网膜病变引起的弥漫性黄斑水肿、视网膜静脉阻塞引起的黄斑水肿、人工晶状体眼性黄斑水肿及不同类型的非感染性葡萄膜炎等均显示出良好的疗效，但同时也发现治疗后3~6mo40%~50%黄斑水肿可以复发，术后眼压升高发生率约25.34%~36%，白内障发生率约23%~50%，感染性眼内炎发生率约0.8%~0.87%，非感染性眼内炎发生率约1.1%[14,15]；亦有实施玻璃体切除联合视网膜内界膜剥离术[16,17]，在理论上可导致视网膜原生质构架改变，进而加快弥漫性黄斑水肿的吸收，国内外也有学者尝试治疗糖尿病性视网膜病变和视网膜静脉阻塞合并黄斑水肿，结果也表明该方法对黄斑水肿有一定疗效，部分患者术后视力提高，但是黄斑水肿的复发率约59%[18]，而且玻璃体切除术费用昂贵，内界膜剥离技术要求高，术后并发症严重如医源性视网膜裂孔和视网膜脱离、感染性眼内炎等，目前缺少多中心前瞻性研究结果，因此确切疗效有待进一步评估。
2半导体激光治疗黄斑病变的实验和临床研究进展
有学者发现减少激光曝光持续时间和使用不可见激光斑治疗能降低光凝本身固有的损害[19-25]，利用阈下微脉冲半导体激光治疗糖尿病性视网膜病变引起有临床意义的黄斑水肿（CSME），有助于减小光凝引起的脉络膜损害，减轻黄斑水肿和提高视力[26,27]。
半导体激光的波长为810nm，可被眼内黑色素吸收转化为热能，致组织细胞蛋白变性瘢痕化而起治疗作用。传统的激光，不论是氩或是氪离子激光器所产生的绿黄或是红色波长的激光，都能在光凝瞬间产生高温，使光凝处组织凝固，能使深层病变封闭的激光能量，同样能使脉络膜组织浅面的视网膜组织受到损伤。采用810nm波长的半导体激光,穿透力强而屈光间质吸收少，是真正的连续波，能使靶组织缓慢升温达49～51℃，但低于传统激光光凝时产生的局部温度，激光能量随光斑直径变化而变化，从而可使热量达到眼内深层病变处，使其部分或全部闭合，促进渗出和出血的吸收，同时还相对保存病变表面的视网膜功能[28]。
经瞳孔温热疗法(transpupillarythermaltherapy,TTT)是近年发展的一项新技术,通过瞳孔将热传导到眼内进行治疗的技术，通常运用半导体红外激光(810nm)，采用低放射强度，大光斑，长时间暴露，将长脉冲激光的热能通过瞳孔输送到脉络膜和色素上皮；TTT最初用于脉络膜黑色素瘤放射治疗的辅助治疗，现已逐步应用于多种眼底肿瘤及年龄相关性黄斑变性(AMD)及高度近视患者脉络膜新生血管等病变的治疗[29-31]。根据黄斑病变范围选择TTT光斑大小和能量，光斑0.5mm，能量60~70mW；光斑0.8mm，能量100~110mW；光斑1.2mm，能量100~160mW；光斑2.0mm，能量150~280mW；光斑3.0mm，能量260~400mW；照射时间均为60s。光斑分为阈值（可见）光斑和阈下（不可见）光斑。很多报道显示TTT可以成功治疗AMD的脉络膜新生血管（CNV）[28，32]，然而，TTT治疗CNV的临床安全性还有争议，主要是激光参数的选择，近年来关于TTT治疗CNV术后视网膜神经上皮层和色素上皮层的损害已有报道。因此，很多学者对激光参数的选择进行了研究，Olkrj等[33] 1999年进行一项多中心随机对照前瞻性临床研究，认为阈值和阈下半导体激光治疗非渗出性AMD能显著减少玻璃膜疣和提高视力，阈下半导体激光治疗的并发症少；Desmettre[34]等2001年研究表明阈下半导体激光治疗后诱导脉络膜高表达HSP70，HSP70控制着细胞死亡的选择，使细胞向调亡发展而不是坏死或者使细胞存活而不是调亡，从而减小脉络膜组织的坏死和炎症的数量，导致新生血管的减少和其伴随的血管通透性的改变；Ming等[35] 2004年将阈下能量和阈值能量的半导体激光分别作用于正常大鼠的视网膜和实验性CNV大鼠的视网膜，激光能量逐级升高以获得作用部位的阈下和阈值热损伤，发现随着激光能量升高，产生损伤效果逐渐明显，能量为80mW视网膜为可见光斑。作用于正常大鼠的视网膜后进行组织学检查，能量为50mW(光斑1.2mm，持续时间60s)时视网膜神经上皮和色素上皮以及脉络膜未见任何损伤；能量为60mW时，3d后光感受层轻度水肿，2wk后，外节轻度变短，无RPE和脉络膜的损伤；能量为80mW时，1d后视网膜内外核层细胞固缩和空泡化，RPE变厚，脉络膜毛细血管腔血栓形成，7d后含有色素颗粒的巨噬细胞在内核层积聚，外核层已经碎裂；作用于实验性CNV大鼠视网膜，能量为50或60mW时，CNV复合体显著变小和纤维化，神经上皮层无损害。80mW时，外核层破坏，CNV复合体衰退。因此作者认为阈下半导体激光能有效地使新生血管闭塞和实验性CNV衰退，而对视网膜无损害。
然而，最近的研究表明，阈下半导体激光治疗CNV也有可能对视网膜造成损伤。Morimura等[36] 2004年使用阈下半导体激光作用于有色兔子眼睛，阈下能量为50mW，光斑1.2mm，使用不同的持续时间分别为 15，30，60s，4wk后行FFA、电镜和免疫组化检查，发现眼底镜和FFA检查激光照射部位无明显改变，然而，显微镜显示视网膜光感受器和色素上皮细胞破坏，随着照射时间的延长改变更明显。激光照射部位的免疫组化显示HSP60，HSP70，TNF-α，VCAM-1阳性，而对照眼无着染。因此作者认为阈下半导体激光导致视网膜光感受器和色素上皮损害是剂量依赖性的，HSP60，HSP70，TNF-α，VCAM-1是对阈下半导体激光照射的反应，临床上阈下TTT导致视力下降可能与未认识到的视网膜光感受器和色素上皮的损害有关。
Mainster 等[18]提出了缩短激光脉冲能限制激光曝光时产生的热传导性损害，释放所有能量需要在一次短暂的曝光中完成增加了医源性出血的危险，微脉冲通过单次曝光（包封）一系列很短暂的微脉冲光凝避免了这个问题。每个脉冲引起的视网膜温度升高低于所有能量在一次单独微脉冲释放引起的温度升高[37-39]，每次0.3s的激光曝光（包封）由150个微脉冲组成，单独的微脉冲持续时间约10μs，每200ms释放1次，每个微脉冲使一小片靶组织变性，按照n-1/4法则重复脉冲叠加起来而产生光凝效果[18,40,41]。实验数据表明，单个脉冲的阈值曝光从1/10~ 1/100th时能引起一些细胞内蛋白变性[42-44]，100μs的微脉冲的热传播仅4μm，这是建立在假设RPE和脉络膜的热传导性与水相近的基础上。因此，这样的参数选择限制了影响RPE细胞的热传导，而RPE细胞宽高约10μm并与光感受器的外节毗邻。
Mainsler 等[28]认为激光成功治疗CSME的机制有多种，包括：(1)上调或下调化学因子如：PEDF、VEGF、HSP等，PEDF 、VEGF 表达下调，其视网膜蛋白浓度下降，黄斑区周围毛细血管通透性降低可能与其相关； HSP70控制着细胞死亡的选择，使细胞向调亡发展而不是坏死或者使细胞存活而不是调亡，HSP70上调减小脉络膜组织的坏死和炎症的数量，导致新生血管的减少和其伴随的血管通透性的改变[34]；(2)温度升高使血管栓塞、收缩、硬化，从而使微血管渗漏减少。(3)改变视网膜内外屏障的通透性。Richardson 等[39]提出,在激光光凝后,可以发现细胞粘连分子中主组织相容性复合基因Ⅱ(MHC-Ⅱ) 的表达，这种细胞粘连分子的改变可能调节RPE、巨噬细胞和CD4T 细胞在血-视网膜屏障和脉络膜外层的转移和活动。阈下微脉冲半导体激光能够使色素上皮细胞的超微结构发生改变。Roider等 [21]对兔子视网膜色素上皮细胞阈下微脉冲半导体激光光凝后的愈合反应进行研究，发现在愈合过程中，能形成新的色素上皮细胞，并具有生存活力，能够吞噬视网膜外段，重新建立血—视网膜屏障。
3 阈下微脉冲半导体激光的临床应用
Laursen等[27] 2004年对两组CSME患者分别行阈下微脉冲半导体激光（SMD）和传统氩激光治疗，随访大于5mo，通过OCT观察视力和黄斑水肿的改变，认为两种治疗方法对提高视力有相近的效果，SMD对黄斑水肿的改善效果更好。Lullrull等[26] 2005年进行一项SMD治疗CSME的临床研究，随访12.2mo，治疗组视力稳定或升高约85%，96%CSME减轻，79%治愈，没有光凝的副作用，认为SMD治疗CSME能最小化对脉络膜的损伤，有利于视力提高和CSME的治愈。以上的SMD治疗的参数选择基本一致：光斑大小125μm，曝光时间0.3s，能量750mW，每次激光曝光由 100μs的微脉冲组成，每2ms发送1次（100μs开，1 900μs关,500Hz）,将在正常视网膜组织刚好显示光斑的能量设为阈值能量，阈值能量的一半设为半数有效能量ED50。
SMD能选择性作用于色素上皮细胞。Roider 等[35]对4 例中心性浆液性脉络膜视网膜病变患者进行SMD治疗，FFA显示光凝斑只是在第1wk时显示渗漏，6mo后有3例患者视网膜浆液性脱离消失，所有患者视力都保持不变，在治疗的当时看不到光凝损伤。他认为阈下半导体光凝治疗中心性浆液性脉络膜视网膜病变是有效的，而且对视网膜神经感觉层的损伤很小，在治疗过程中光凝斑不可见。对中心性浆液性脉络膜视网膜病变的治疗不是直接光凝渗漏点，而是间接对渗漏区周边进行光凝。
临床应用中发现SMD光凝较难操作，因为SDM治疗时光斑不可见。最近，Salrelli等[45]报道ICGA立即能精确定位阈下半导体激光光凝位置，将有利于定位激光损伤的位置而对最初治疗的评价，避免同一部位重复治疗。Ricci等[46] 2004年应用SMD联合ICGA治疗1例中心性浆液性脉络膜视网膜病变，SMD的参数设置：峰值能量500mW，（200ms开，1 800ms关）一系列重复500ms包封，每个包含250微脉冲，500ms缓冲时间分开。7d后，患者视力提高，神经上皮层脱离减小。8wk后，神经上皮层完全复位。
SMD黄斑水肿适应症的选择：(1)有临床意义的糖尿病黄斑水肿（CSME）。(2)非缺血型视网膜静脉阻塞（RVO）引起的黄斑水肿。(3)反复发作的中心性浆液性脉络膜视网膜病变，严重影响视力，保守治疗无效。
阈下微脉冲半导体激光（SMD）治疗有临床意义的黄斑水肿（CSME），有助于减小光凝引起的脉络膜视网膜损害，减轻黄斑水肿和提高视力。由于SMD治疗黄斑水肿的机制尚不完全清楚，操作较困难，治疗参数选择范围窄，眼底无反应至过量反应之间界限模糊，鉴于人种的差异，国外的参数不能完全适用于国人，因此，需要选择合适的患者和合适的治疗参数，进行多中心随机对照大样本的前瞻性临床实验。
【文献】
1 Otani T, Kishi S, Maruyama Y. Patterns of diabetic macular edema with optical coherence tomography. Am J Ophthalmol ,1999;127:688-693
2 Lewis H, Schachat AP, Haimann MH, Haller JA, Quinlan P, von Fricken MA, Fine SL, Murphy RP. Choroidal neovascularization after laser photocoagulation for diabetic macular edema. Ophthalmology,1990;97:503-510
3 Varley MP, Frank E, Purnell EW. Subretinal neovascularization after focal argon laser for diabetic macular edema. Ophthalmology ,1988;95:567-573
4 Fong DS, Segal PP, Myers F, Ferris FL, Hubbard LD, Davis MD. Subretinal fibrosis in diabetic macular edema. Early Treatment Diabetic Retinopathy Study Research Group. ETDRS Report 23. Arch Ophthalmol ,1997;115:873-877
5 Wallow IH, Bindley CD. Focal photocoagulation of diabetic macular edema. a clinicopathologic case report. Retina ,1988;8:261-269
6 Guyer DR, D'Amico DJ, Smith CW. Subretinal fibrosis after laser photocoagulation for diabetic macular edema. Am J Ophthalmol ,1992;113:652-656
7 Han DP, Mieler WF, Burton TC. Submacular fibrosis after photocoagulation for diabetic macular edema. Am J Ophthalmol ,1992;113:513-521
8 Rutledge BK, Wallow IH, Poulsen GL. Sub-pigment epithelial membranes after photocoagulation for diabetic macular edema. Arch Ophthalmol ,1993;111:608-613
9 Schatz H, Madeira D, McDonald HR, Johnson RN. Progressive enlargement of laser scars following grid laser photocoagulation for diffuse diabetic macular edema. Arch Ophthalmol ,1991;109:1549-1551
10 Lovestam-Adrian M, Agardh E. Photocoagulation of diabetic macular oedemacomplications and visual outcome. Acta Ophthalmol Scand ,2000;78:667-671
11 Jonas JB, Sofker A. Intraocular injection of crystalline cortisone as adjunctive treatment of diabetic macular edema. Am J Ophthalmol ,2001;132:425-427
12 Martidis A, Duker JS, Greenberg PB, Rogers AH, Puliafito CA, Reichel E, Baumal C. Intravitreal triamcinolone for refractory diabetic macular edema. Ophthalmology ,2002;109:920-927
13 Jonas JB, Kreissig I, Sofker A, Degenring RF. Intravitreal injection of triamcinolone for diffuse diabetic macular edema. Arch Ophthalmol ,2003;121:57-61
14 赵明威,胡庆军,黎晓新.玻璃体内注射曲安奈德治疗黄斑水肿临床研究的现状分析.中华眼底病杂志,2005;21:220-223
15 刘武,王景昭.玻璃体内注射曲安奈德的问题与并发症.中华眼底病杂志,2005;21:267-270
16 Otani T, Kishi S. A controlled study of vitrectomy for diabetic macular edema. Am J Ophthalmol ,2002;134:214-219
17 Kojima T, Terasaki H, Nomura H, Suzuki T, Mori M, Ito Y, Miyake Y. Vitrectomy for diabetic macular edema: effect of glycemic control (HbA(1c)), renal function (creatinine) and other local factors. Ophthalmic Res ,2003;35:192-198
18 Tsujikawa A, Fujihara M, Iwawaki T, Yamamoto K, Kurimoto Y. Triamcinolone acetonide with vitrectomy for treatment of macular edema associated with branch retinal vein occlusion. Retina ,2005;25(7):861-867
19 Mainster MA. Decreasing retinal photocoagulation damage: principles and techniques. Sem Ophthalmol ,1999;14:200-209
20 Sliney DH, Marshall J. Tissue specific damage to the retinal pigment epithelium: mechanisms and therapeutic implications. Lasers Light Ophthalmol ,1992;5:17-28
21 Roider J , Hillenkamp F, Flotte T, Birngruber R. Microphotocoagulation: selective effects of repetitive short laser pulses. Proc Natl Acad Sci USA ,1993;90:8643-8467
22 Friberg TR, Karatza EC. The treatment of macular disease using a micropulsed and continuous wave 810-nm diode laser. Ophthalmology ,1997;104:2030-2038
23 Roider J, Brinkmann R, Wirbelauer C, Laqua H, Birngruber R. Retinal sparing by selective retinal pigment epithelial photocoagulation. Arch Ophthalmol ,1999;117:1028-1034
24 Moorman CM, Hamilton AM. Clinical applications of the MicroPulse diode laser. Eye ,1999;13(Pt 2):145-150
25 Framme C, Brinkmann R, Birngruber R, Roider J. Autofluorescence imaging after selective RPE laser treatment in macular diseases and clinical outcome: a pilot study. Br J Ophthalmol ,2002;86:1099-1106
26 Luttrull JK, Musch DC, Mainster MA. Subthreshold diode micropulse photocoagulation for the treatment of clinically significant diabetic macular oedema. Br J Ophthalmol ,2005;89:74-80
27 Laursen ML, Moeller F, Sander B, Sjoelie AK. Subthreshold micropulse diode laser treatment in diabetic macular oedema. Br J Ophthalmol ,2004;88:1173-1179
28 Mainster MA, Reichel E. Transpupillary thermotherapy for age-related macular degeneration: long-pulse photocoagulation, apoptosis, and heat shock proteins. Ophthalmic Surg Lasers ,2000;31:359-373
29 Nuijs-Beems EM, Oosterhuis JA, Verburg vander Marel EH. Tumor destruction by intermediate level hyperthermai. Curr Eye Res ,1990;9:771-780
30周咏东,周天球,范红娟.经瞳温热疗法治疗湿性年龄相关黄斑变性的疗效观察.国际眼科杂志,2005;5(5):961-963
31 张鹏,王雨生,胡丹,吴玉丽,罗亚娟,韩泉洪,惠延年.年龄相关性黄斑变性黄斑部循环改变与脉络膜新生血管形成.国际眼科杂志,2003;31(4):43-45
32 New som RS, McAlister JC, Saeed M, McHugh JD. Transpupillary thermotherapy(TTT) for the treatment of choroidal neovascularization. Br J Ophthalmol ,2001;85(2):173-178
33 Olk RJ, Friberg TR, Stickney KL, Akduman L, Wong KL, Chen MC, Levy MH, Garcia CA, Morse LS. Therapeutic benefits of infrared (810-nm) diode laser macular grid photocoagulation in prophylactic treatment of nonexudative age-related macular degeneration: two-year results of a randomized pilot study. Ophthalmology ,1999;106(11):2082-2090
34 Desmettre T, Maurage CA, Mordon S. Heat Shock Protein Hyperexpression on Chorioretinal Layers after Transpupillary Thermotherapy. Invest Ophthalmol Vis Sci ,2001;42:2976-2980
35 Ming Y, Algvere PV, Odergren A, Berglin L, van der Ploeg I, Seregard S, Kvanta A. Subthreshold Transpupillary Thermotherapy Reduces Experimental Choroidal Neovascularization in the Mouse without Collateral Damage to the Neural Retina. Invest Ophthalmol Vis Sci ,2004;45:1969-1974
36 Morimura Y, Okada AA, Hayashi A, Fujioka S, Hashida N, Kawahara S, Hida T. Histological effect and protein expression in subthreshold transpupillary thermotherapy in rabbit eyes. Arch Ophthalmol ,2004;122(10):1510-1515
37 Roider J, Brinkmann R, Wirbelauer C, Laqua H, Birngruber R. Subthreshold (retinal pigment epithelium) photocoagulation in macular diseases: a pilot study. Br J Ophthalmol ,2000;84(1):40-47
38 Pankratov MM. Pulsed delivery of laser energy in experimental thermal retinal photocoagulation. Proc Soc Photo-Optical Instrum Eng ,1990;1202:205-213
39 Richardson PR, Boulton ME, Duvall-Young J, McLeod D. Immunocytochemical study of retinal diode laser photocoagulation in the rat. Br J Ophthalmol ,1996;80(12):1092-1098
40 American National Standards Institute. American national standard for the safe use of lasers, ANSI Z136.1-2000. Washington, DC: American National Standards Institute, 2000
41 Sliney DH, Wolbarsht ML. Safety with lasers and other optical sources: a comprehensive handbook. New York: Plenum Press, 1980:1035
42 Sliney DH, Marshall J. Tissue specific damage to the retinal pigment epithelium: mechanisms and therapeutic implications. Lasers Light Ophthalmol ,1992;5:17-28
43 Hillenkamp F. Interaction between laser radiation and biological systems. In: Hillenkamp F, Pratesi R, Sacchi CA, eds. Lasers in biology and medicine. New York: Plenum Publishing, 1980
44 Ham WT Jr, Mueller HA, Wolbarsht ML, Sliney DH. Evaluation of retinal exposures from repetitively pulsed and scanning lasers. Health Phys ,1988;54:337-344
45 Salvetti P, Rosen JM, Reichel E. Subthreshold infrared footprinting with indocyanine green for localizing low-intensity infrared photocoagulation. Ophthalmic Surg Lasers Imaging ,2003;34:44-48
46 Ricci F, Missiroli F, Cerulli L. Indocyanine green dye-enhanced micropulsed diode laser: a novel approach to subthreshold RPE treatment in a case of central serous chorioretinopathy. Eur J Ophthalmol ,2004;14(1):74-82
