OBJECTIVE: This study comparatively analyzed the morphology of eye tissues after laser exposure using the latest generation of transscleral laser techniques - micropulse transscleral cyclophotocoagulation (MP-TSCPC) and laser activation of scleral hydropermeability (LASH) - in an anatomical experiment.
METHODS: The study used pulsed-periodic radiation of an Er-glass fiber laser (λ=1.56 μm) and radiation of a diode laser (λ=0.81 μm) in the micropulse mode. A comparative morphological evaluation of histological preparations of target scleral and ciliary body (CB) tissues was performed with the study of laser-induced changes occurring after LASH and MP-TSCPC.
RESULTS: The study of histological preparations obtained after MP-TSCPC and LASH did not reveal any noticeable signs of an inflammatory reaction or significant destructive changes. There were no signs of pronounced coagulative changes in the form of disorganization of connective and muscle tissue in the exposure area. At the same time, MP-TSCPC was accompanied by thinning and discontinuity of the CB pigment epithelium in the projection of its flat part and expansion of the gaps between the anterior connective tissue fibers fixing the CB to the sclera, which is likely a factor contributing to uveoscleral outflow. After LASH, in the irradiated areas at the level of the outer layers of the sclera (¾ of its thickness) located in the projection of the flat part of the ciliary body, multiple slit-like cavities and enlargements (stretching) of interfiber spaces were revealed with simultaneous compaction of the inner part of the sclera (¼ of its thickness).
CONCLUSIONS: The identified morphological changes may indicate certain differences in the mechanisms of intraocular pressure (IOP) reduction after MP-TSCPC and LASH. The results of this study suggest that the enhancement of uveoscleral outflow of intraocular fluid and the hypotensive effect after MP-TSCPC may be associated with laser-induced expansion of the interspaces between the anterior connective tissue fibers of the CB in the suprachoroidal space. With LASH, the possible mechanism of lowering IOP may be related rather to an increase in transscleral filtration due to the appearance of slit-like interfiber spaces in the sclera, caused by local contraction of scleral fibers in the area of laser exposure. The absence of pronounced destructive changes at the histological level indicates the gentle nature of both laser techniques and the possibility of expanding the indications for the use of LASH in the treatment of glaucoma, including at its earlier stages.
UNASSIGNED: Провести сравнительный морфологический анализ глазных тканей после лазерного воздействия с использованием транссклеральных технологий последнего поколения — циклофотокоагуляции в микроимпульсном режиме (мЦФК) и лазерной активации гидропроницаемости склеры (ЛАГС) — в условиях анатомического эксперимента.
UNASSIGNED: В работе использовали импульсно-периодическое излучение Er-glass волоконного лазера (λ = 1,56 мкм) и излучение диодного лазера (λ = 0,81 мкм) в микроимпульсном режиме. Проводили сравнительную морфологическую оценку срезов гистологических препаратов тканей-мишеней — склеры и цилиарного тела (ЦТ) — с изучением лазериндуцированных изменений, возникающих после проведения ЛАГС и мЦФК.
UNASSIGNED: Изучение гистологических препаратов, полученных после проведения мЦФК и ЛАГС, не выявило заметных проявлений воспалительной реакции и значительных деструктивных изменений. В зоне воздействия отсутствовали признаки выраженных коагуляционных изменений в виде дезорганизации соединительной и мышечной ткани. При этом проведение мЦФК сопровождалось истончением и прерывистостью пигментного эпителия ЦТ в проекции плоской части и расширением промежутков между передними соединительнотканными волокнами, фиксирующими ЦТ к склере, что, вероятно, является фактором, способствующим усилению увеосклерального оттока. После ЛАГС в облученных участках на уровне наружных слоев склеры (¾ толщины), расположенных в проекции плоской части цилиарного тела, выявлялись множественные щелевидные полости и расширения (растяжения) межволоконных пространств с одновременной компактизацией внутренней части склеры (¼ толщины).
UNASSIGNED: Выявленные морфологические изменения могут указывать на определенные отличия в механизмах снижения уровня внутриглазного давления (ВГД) после мЦФК и ЛАГС. Предполагается, что усиление увеосклерального оттока внутриглазной жидкости и гипотензивный эффект после проведения мЦФК могут быть связаны с лазериндуцированным расширением промежутков между передними соединительнотканными волокнами ЦТ в супрахориоидальном пространстве. При ЛАГС возможный механизм снижения уровня ВГД в большей степени может быть связан с усилением транссклеральной фильтрации за счет появления в склере щелевидных межволоконных пространств, обусловленного локальным стягиванием склеральных волокон в зоне лазерного воздействия. Отсутствие выраженных деструктивных изменений на гистологическом уровне свидетельствует о щадящем характере обеих лазерных технологий и о возможности расширения показаний для использования технологии ЛАГС в лечении глаукомы, в том числе на более ранних ее стадиях.

Scleral and corneal membranes represent substantial barriers against drug delivery to the eye. Conventional hypodermic needles-based intraocular injections are clinically employed to overcome these barriers. This study, for the first time, investigated a non-invasive alternative to intraocular injections by laser irradiation of ocular tissues. The P.L.E.A.S.E.® laser device was applied on excised porcine scleral and corneal tissues, which showed linear relationships between depths of laser-created micropores and laser fluences at range 8.9-444.4 J/cm2. Deeper and wider micropores were observed in scleral relative to corneal tissues. The permeation of rhodamine B and fluorescein isothiocyanate (FITC)-dextran were investigated through ocular tissues at different laser parameters (laser fluences 0-44.4 J/cm2 and micropore densities 7.5 and 15%). Both molecules showed enhanced permeation through ocular tissues on laser irradiation. Maximum transscleral permeation of the molecules was attained at laser fluence 8.9 J/cm2 and micropore density 15%. Transcorneal permeation of rhodamine B increased with increasing either laser fluence or micropore density, while that of FITC-dextran was not affected by either parameter. The transscleral water loss increased significantly after laser irradiation then returned to the baseline values within 24 h, indicating healing of the laser-created micropores. Laser irradiation is a promising technique to enhance intraocular delivery of both small and large molecule drugs.

Nowadays glaucoma is one of the leading causes of irreversible blindness worldwide. The main goal in preservation of vision in glaucoma patients is reducing intraocular pressure (IOP), which is considered the main controlled risk factor for progression of glaucomatous optic neuropathy. The article discusses the effectiveness and safety of various transscleral laser technologies in the treatment of glaucoma. Modern transscleral laser technologies that affect the uveoscleral drainage and scleral hydro-permeability are less traumatic and more gentle making them promising in the treatment of patients with early stages of glaucoma, and not only in terminal glaucoma with pain syndrome resistant to conventional treatment (\"last resort surgery\").
В настоящее время глаукома является одной из ведущих причин необратимой слепоты во всем мире. Главная цель для сохранения зрительных функций при глаукоме — это снижение уровня внутриглазного давления (ВГД) как основного управляемого фактора риска прогрессирования глаукомной нейрооптикопатии. В обзоре рассматриваются вопросы эффективности и безопасности различных транссклеральных лазерных технологий при лечении глаукомы с описанием механизмов снижения ВГД. На сегодняшний день новые транссклеральные лазерные технологии, влияющие на увеосклеральный отток и гидропроницаемость склеры, отличаются меньшей травматичностью и более щадящим характером воздействия. Это указывает на их перспективность при лечении пациентов на ранних стадиях глаукомы, а не только при терминальной глаукоме с болевым синдромом в качестве так называемой хирургии отчаяния.

Delivery of therapeutics to the intraocular space or to targeted tissues in the posterior segment is challenging because of the structural and dynamic barriers surrounding the eye. Previously, we reported the feasibility of using ultrasound (US) irradiation to deliver macromolecules to the posterior segment of the eye via the transscleral route, which consists of sclera as the outermost anatomic barrier. In this study, we found that although ultrasound increases scleral permeability for macromolecules, the scleral collagen arrangement remains undisturbed. In an ex vivo experiment, protein permeation across the sclera was significantly enhanced by ultrasound in the stable cavitation regime. The scleral collagen network was further examined by second harmonic generation imaging. Quantitative image analysis techniques were adopted to examine the density, anisotropy and interlacing pattern of collagen fibers before and after ultrasound irradiation. Repeated ultrasound applications did not induce significant changes in the arrangement of collagen fibrils at 40 kHz with a spatial average temporal average intensity (ISATA) <1.8 W/cm2. These parameters correspond to a mechanical index (MI) below 0.8 in our setting. These data suggested that enhanced permeation of macromolecules across the sclera was achieved without disturbing the collagen network of the sclera. This evidence supports that low-frequency, low-intensity ultrasound is a tolerable approach to transscleral drug delivery.