Dynamics of intraocular temperature during local hypothermia (experimental study and mathematical modeling)

Abstract

Therapeutic hypothermia currently is successfully in various fields of medicine to protect biological tissues from ischemia. However the issue of changes in intraocular temperature under hypothermia remains poorly understood. Purpose. To study the dynamics of intraocular temperature in conditions of local hypothermia and on the basis of the obtained data to develop a mathematical model of thermophysical processes in the rabbit eye. Materials and methods. An in vivo experiment was performed on 10 rabbits (20 eyes). In group 1 (5 rabbits, 10 eyes), epibulbar and intraocular temperature was measured after local contact hypothermia through closed eyelids, in group 2 (5 rabbits, 10 eyes) after local contact hypothermia directly through the cornea. ока безпосередньо через рогівку. Для гіпотермії застосовувався гелевий акумулятор холоду температурою -10 °С. Для вимірювання температури в різних відділах ока застосовувався термоелектричний пристрій, розроблений Інститутом термоелектрики НАН і МОН України та ДУ «Інститут очних хвороб і тканинної терапії ім. В. П.Філатова НАМН України». Для розробки математичної моделі теплофізичних процесів в оці кролика використано пакет прикладних програм COMSOL Multiphysics. Результати. Температура склоподібного тіла в 1-й і 2-й групі тварин знизилася в порівнянні з вихідними даними відповідно на 2,8 °С і 5,4 °С. Температурний градієнт між зовнішньою поверхнею рогівки і середньою частиною склоподібного тіла ока кролика в 1-й групі становив 7,1 °С, у 2-й групі – 9,2 °С. На підставі отриманих експериментальних даних було розроблено схематичну, математичну та комп’ютерну моделі ока кролика з урахуванням його теплофізичних особливостей, кровообігу, процесів метаболізму і теплообміну. Висновки. У разі локальної контактної гіпотермії очей кролика відбувається зниження епібульбарної температури і температури внутрішньоочних середовищ, як під час охолодження безпосередньо зовнішньої поверхні рогівки, так і під час впливу холоду через закриті повіки. Ключові слова: внутрішньоочна температура, локальна гіпотермія, око кролика, математична модель ока. Для цитування: Анатичук ЛІ, Пасєчнікова НВ, Науменко ВО, Задорожний ОС, Назаретян РЕ, Кобилянський РР, Верешко ЄЮ. Динаміка внутрішньоочної температури в умовах локальної гіпотермії (експериментальне дослідження та математичне моделювання). Журнал Національної академії медичних наук України. 2019;25(4):383–8