Методы математического моделирования лазерного воздействия на глазное дно для оценки терапевтического эффекта

Abstract

Лечение диабетической ретинопатии с использованием лазерной коагуляции сетчатки по зонам глазного дна, выбираемым врачом, обеспечивается на основе наведения лазера, после чего осуществляется обстрел, способствующий образованию коагулятов, которые препятствуют кровоизлияниям. Основная проблема при проведении лазерной коагуляции заключается в выборе зон обстрела так, чтобы охватить все проблемные области и подобрать параметры лазерного воздействия, чтобы излишне не повредить сетчатку. У каждого пациента индивидуальная структура глазного дна. Необходимо учитывать индивидуальное строение патологических и анатомических элементов, чтобы достичь требуемого терапевтического эффекта. Терапевтический эффект достигается при образовании коагулятов во всех областях, в которых происходит кровоизлияние. Сосудистый слой должен нагреться до достаточной температуры, чтобы образовался коагулят, но при этом не должна быть повреждена сетчатка. Такой эффект можно прогнозировать при помощи математического моделирования лазерного воздействия. В настоящей работе рассматриваются методы математического моделирования лазерного воздействия, основанные на уравнении теплопроводности. Проводится сравнение методов по вычислительной сложности и устойчивости решения. Выполняется анализ возможности прогнозирования терапевтического эффекта при помощи методов математического моделирования лазерного воздействия.

When laser coagulation of eye retina is carried out, the laser beam is directed to target retinal areas selected by an ophthalmologist. The exposure to laser light produces a photocoagulate. When using laser coagulation, the main problem is selecting both the laser exposure areas that would cover all pathological zones and the laser exposure parameters to prevent retina damage. Any patient has an individual fundus structure. The individual structure of pathological and anatomical elements must be taken into account to achieve the desired therapeutic effect. The formation of coagulates in all hemorrhage-affected areas results in the desired therapeutic effect. The vascular layer must be heated to a sufficient temperature to form a coagulate. Such an effect can be predicted using mathematical modeling of laser exposure. In this paper, we consider methods of mathematical modeling of laser exposure based on the solution of a heat equation. The methods are compared in terms of their computational complexity and solution stability. An analysis of the possibility of predicting the therapeutic effect using methods of mathematical modeling of laser exposure is carried out.