Femtosekundové lasery v oftalmologii

Všestrannost, předvídatelnost a jedinečné vlastnosti femtosekundového laseru umožnily jeho použití v mnoha oblastech chirurgie předního segmentu. Femtosekundové lasery generují ultrakrátké pulzy s využitím malého množství energie a minimalizují poškození všech okolních tkání.

Všestrannost, předvídatelnost a jedinečné vlastnosti femtosekundového laseru umožnily jeho použití v mnoha směrech chirurgie předního segmentu. Femtosekundové lasery generují ultrakrátké pulzy využívající malé množství energie a minimalizují poškození jakýchkoli okolních tkání.

V tomto článku shrnujeme operační techniky, které byly vyvinuty v oftalmochirurgii s využitím femtosekundového laseru od jeho schválení americkým Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv (FDA) v roce 2001. Femtosekundový laser byl původně zaveden pro vytváření rohovkových laloků pro laserovou keratomileusi in situ (LASIK). Od té doby se použití femtosekundových laserů rozšířilo na další operace rohovky a v poslední době i na operace katarakty.

Principy femtosekundového laseru
Femtosekundový laser je infračervený laser (vlnová délka: 1 053 nm) s ultrakrátkým trváním pulzu (10-15 s). Vzhledem ke krátkému trvání pulzu má femtosekundový laser schopnost dodat laserovou energii s minimálním vedlejším poškozením přilehlé tkáně. Tepelné poškození sousední tkáně v rohovce bylo naměřeno v řádu 1 μm.1 Interakce s tkání, kterou tento laser využívá, je známá jako fotodisrupce, což je proces, při kterém dochází k odpařování malých objemů tkáně, což vede k tvorbě kavitačních bublinek plynu (oxidu uhličitého a vody).2

Femtosekundový laser je navíc jedinečný v tom, že může být zaměřen kamkoli uvnitř rohovky nebo za ní a je schopen do určité míry procházet opticky zamlženým prostředím, jako je edematózní rohovka. Laser lze použít v různých geometrických vzorcích, včetně vertikálních, spirálových nebo klikatých řezů.

Femtosekundový laserový systém
Existuje několik komerčně dostupných modelů femtosekundových laserů:

• Intralase FS™ (Abbott Medical Optics, Abbott Park, Illinois);
• Femtec®(20/10 Perfect Vision, heidelberg, Německo);
• VisuMax Femtosecond System®(Carl Zeiss Meditec, Jena, Německo);
• Femto LDV™ (Ziemer Group, Port, Švýcarsko); a
• Wavelight FS200®(Alcon, Fort Worth, Texas).

Mezi systémy určené speciálně pro operace katarakty patří:

• LenSx (Alcon, Fort Worth, Texas);
• Catalys (OptiMedica®, Sunnyvale, Kalifornie);
• LensAR (LensAR Inc., Orlando, Florida); a
• VICTUS (Technolas a Bausch and Lomb).

Počáteční femtosekundové laserové systémy pracovaly s nízkou opakovací frekvencí (15 KhZ), a proto vyžadovaly k provozu vyšší energii. Nové přístroje mají zvýšenou opakovací frekvenci (až 150 Khz), což vede k využití menšího množství energie a kratší době trvání zákroku. Kromě toho se přístroje liší naprogramovanými a přizpůsobitelnými geometrickými vzory řezů. Každý laserový systém má charakteristické vlastnosti, které umožňují jeho popularizaci pro použití při specifických zákrocích.

Refrakční chirurgie
Laser In Situ Keratomileusis Flaps
V oční chirurgii byl femtosekundový laser poprvé zpopularizován jako alternativa k mechanickému mikrokeratomu pro vytváření LASIK flaps. Femtosekundový laser se aplikuje na stroma rohovky v předem vypočítané hloubce. Vytváření laloků pomocí femtosekundového laseru bylo porovnáváno s vytvářením pomocí mechanického mikrokeratomu. Zprávy prokázaly snížení aberací vyššího řádu3 a lepší předvídatelnost tloušťky laloku.4 Femtosekundový laser navíc nabízí více možností, pokud jde o tloušťku laloku, úhel bočního řezu, specifikace závěsu a vzory vypalování.

Komplikace spojené s použitím femtosekundového laseru pro vytvoření laloku LASIK jsou vzácné. Neprůhledná bublinová vrstva (OBL) se tvoří podél roviny řezu a může omezit schopnost chirurga nebo očního sledovače excimerového laseru lokalizovat zornici za účelem centrace. K tomu může dojít, když kavitační bubliny uniknou do hlubokého rohovkového stromatu, i když většinou spontánně zmizí. Syndrom přechodné citlivosti na světlo (TLSS) je charakterizován světloplachostí a bolestí, které se mohou objevit několik dní až týdnů po LASIKu s vytvořením laloku femtosekundovým laserem.5 Obvykle odezní po agresivní léčbě lokálními steroidy.

Intrakorneální prstencové segmenty
Intrakorneální prstencové segmenty (INTACS) jsou tenké půlkruhové vložky vyrobené z polymetylmetakrylátu, které se implantují do stromatu rohovky, aby zkrátily délku oblouku centrální plochy rohovky a vedly ke zploštění povrchu rohovky. Intrakorneální prstencové segmenty se používají k léčbě ektatických poruch rohovky, jako je keratokonus a ektázie po LASIKu, a také krátkozrakosti. Femtosekundový laser lze naprogramovat k vytvoření tunelů pro implantaci INTACS. Ukázalo se, že tato technika je z hlediska zrakových a refrakčních výsledků srovnatelná s manuální disekcí tunelů.6,7 Konzistence hloubky, rovnoměrnost řezu a minimální trauma vyvolané při vytváření kanálků pomocí femtosekundového laseru mohou usnadnit zavedení systému INTACS a minimalizovat dobu trvání zákroku.7

Astigmatická keratotomie
Astigmatická keratotomie asistovaná femtosekundovým laserem byla popsána především pro léčbu vysokého astigmatismu po penetrující keratoplastice.8,9 Protože femtosekundový laser je schopen vytvářet řezy s vysokou přesností a reprodukovatelností, lze jej použít ke kontrole požadované délky, tvaru a hloubky řezů pro astigmatickou keratotomii. Řada studií uvádí lepší předvídatelnost a nižší míru komplikací, jako je mikroperforace a decentrace, u femtosekundovým laserem asistované astigmatické keratotomie ve srovnání s manuálními technikami.10,11 K identifikaci strmých meridiánů se používají axiální topografické mapy a standardizovaný nomogram slouží k vytvoření operačního plánu s párovými řezy pro každého pacienta.

Femtosekundovým laserem asistovaná extrakce čočky
Femtosekundovým laserem asistovaná extrakce čočky (známá také jako FLEx) se používá ke korekci krátkozrakosti. Tato technika spočívá v provedení dvou lamelárních řezů v rohovce, které se na periferii protínají, čímž vzniká čočka, která je odstraněna. Čočka je extrahována přes tradiční, femtosekundovým laserem vytvořený rohovkový lalok. Odstranění čočkyzmenšuje zakřivení rohovky a následně snižuje krátkozrakost. Ve studii Bluma a spol. šestiměsíční výsledky prokázaly, že FLEx je bezpečný a slibný postup pro léčbu krátkozrakosti.12

Extrakce čočky malým řezem
Tato technika je podobná extrakci čočky femtosekundovým laserem v tom, že ke korekci krátkozrakosti se extrahuje rohovková čočka. čočka se však odstraňuje malým bočním řezem vytvořeným femtosekundovým laserem, nikoli lalokem. Protože tento postup nezahrnuje vytvoření laloku, může vést k nižšímu výskytu suchého oka a ektázie a také eliminuje možnost komplikací souvisejících s lalokem. Zprávy ukazují slibné výsledky v korekci krátkozrakosti po šesti měsících.13,14

Transplantace rohovky
Femtosekundový laser asistovaná keratoplastika
Femtosekundový laser byl schválen pro vytváření řezů rohovky o plné a částečné tloušťce pro keratoplastiku v roce 2005. Před operací keratoplastiky je požadovaný vzor řezu nejprve aplikován na dárcovskou rohovku a poté je odpovídající vzor aplikován na rohovku příjemce pomocí femtosekundového laseru. Řezy u příjemce jsou ponechány neúplné, aby se usnadnil převoz pacienta na operační sál. Neproříznutý můstek je pak na operačním sále rozříznut a keratoplastika je dokončena podobně jako při tradiční keratoplastice (viz obrázek 1).

Provedení keratoplastiky asistované femtosekundovým laserem (FLAK) má oproti tradiční penetrující keratoplastice několik výhod. Lze použít různé vzory trepanačních řezů, například tvaru top-hat, cik-cak nebo hřibu. Tyto konfigurace vedou k větší ploše kontaktu štěpu s hostitelem, což se projevuje kratší dobou hojení a rychlejším odstraněním stehů.15-17 Hřibovitá konfigurace může být výhodná u keratokonu, protože poskytuje větší přední lomnou plochu, zatímco vzor top-hat může být upřednostňován u endoteliálního onemocnění, aby se nahradilo více endoteliálních buněk.
Přední lamelární keratoplastika
Přední lamelární keratoplastika spočívá v transplantaci přední vrstvy rohovky v případech, kdy je nemocná pouze přední lamela, jako jsou přední rohovkové jizvy, degenerace nebo dystrofie. Mezi výhody přední lamelární keratoplastiky patří její méně invazivní povaha a snížené riziko odmítnutí. Přesná manuální lamelární disekce je však náročná. Ve studii Yooa a kol. byla hloubka patologie přední rohovky určena pomocí optické koherenční tomografie předního segmentu a k přípravě dárcovské tkáně a přijímajícího oka byl použit femtosekundový laser, aby bylo možné úspěšně provést femtosekundovým laserem asistovanou přední lamelární keratoplastiku.18 Jedinou hlášenou komplikací bylo suché oko; jinak nebyl hlášen žádný výskyt odmítnutí štěpu, infekce nebo vrůstání epitelu. Výsledky přední lamelární keratoplastiky prováděné femtosekundovým laserem je třeba dále vyhodnocovat, aby bylo možné určit výhody oproti standardní přední lamelární keratoplastice.

Endoteliální keratoplastika
Descemetova strippingová endoteliální keratoplastika se stala standardním postupem pro izolovanou zadní patologii, jako je Fuchsova endoteliální dystrofie a pseudofakická bulózní keratopatie. Femtosekundový laser byl experimentálně využit při přípravě dárcovské tkáně pro endoteliální keratoplastiku i na modelech vivorabitů.19,20 První zprávy prokázaly, že příprava dárcovské rohovky pomocí femtosekundového laseru je bezpečná.21 Cheng a kol. následně popsali první femtosekundovým laserem asistovanou endoteliální keratoplastiku u pacienta s pseudofakickou bulózní keratopatií.22 Čtyři měsíce po operaci byl zadní disk rohovky čistý, což svědčilo o funkční endoteliální vrstvě rohovky. Mezi potenciální omezení keratoplastiky asistované femtosekundovým laserem patří ztráta endoteliálních buněk, obtíže při manipulaci s dárcovskou tkání a drsné rozhraní štěpu a hostitele. Ke zdokonalení tohoto postupu jsou nutné rozsáhlejší studie.

Chirurgie katarakty
V současné době se hodnotí schopnost femtosekundového laseru zlepšit několik kroků operace katarakty. V roce 2009 schválila FDA femtosekundový laser pro provádění přední kapsulotomie při extrakci katarakty. U torických a multifokálních nitroočních čoček je centrace kapsulorexe obzvláště důležitá, protože decentrace, náklon nebo rotace těchto čoček může způsobit zrakové aberace, jako jsou haló nebo významné odchylky od očekávaných refrakčních výsledků. Schopnost femtosekundového laseru vytvářet předvídatelné, konzistentní a dokonale kruhové přední kapsulotomie by mohla umožnit lepší výsledky u prémiových nitroočních čoček.

Femtosekundové lasery lze také použít k fragmentaci jádra čočky. Na jádro lze aplikovat různé vzory řezů, které napomáhají jeho „změkčení“, což v konečném důsledku vede ke snížení množství ultrazvukové energie potřebné během kroku fakoemulzifikace při operaci katarakty. průhledné rohovkové řezy jsou nejrozšířenějším způsobem přístupu do přední komory při operaci katarakty. K vytvoření těchto rohovkových řezů lze použít femtosekundový laser. V pilotní studii byly rohovkové řezy vytvořené femtosekundovým laserem stabilnější než řezy vytvořené keratomem.23 Předpokládá se, že skutečná multiplanární konfigurace laserem vytvořené rány zvyšuje její odolnost vůči deformaci a úniku. Při léčbě astigmatismu mohou navíc rohovkové řezy částečné tloušťky vytvořené femtosekundovým laserem v době operace katarakty zvýšit přesnost a reprodukovatelnost korekce.24
V prospektivní studii 200 očí podstoupilo 74,5 % pacientů laserovou kapsulotomii, fragmentaci čočky a rohovkové řezy pomocí femtosekundového laseru. Komplikace zahrnovaly malé značky předního pouzdra (10,5 %), přední radiální trhliny (4 %), rupturu zadního pouzdra (3,5 %) a vypadlé jádro (2 %).25 Autoři uvádějí strmou křivku učení spojenou s počátečním používáním femtosekundového laseru při operaci katarakty, po které následovalo konečné zvýšení snadnosti a předvídatelnosti po zvládnutí této nové techniky. Je třeba provést další rozsáhlé studie, které by potvrdily bezpečnost a účinnost tohoto nového postupu.

Omezení femtosekundového laseru
I přes úspěšné a rozšířené používání femtosekundového laseru v oční chirurgii je třeba si uvědomit některá omezení. Pro mnoho oftalmologů a pacientů na celém světě je přístup k těmto nákladným laserům náročným omezením. Využití laseru při zákrocích, které vyžadují také operační sál, jako je keratoplastika nebo operace katarakty, může představovat další logistický problém, pokud laserový systém a operační sál nejsou v těsné blízkosti. Předpokládá se, že se zvýšením efektivity operací a zlepšením výsledků u pacientů se tato technologie může časem stát dostupnější.

Závěr
Femtosekundový laser je schopen vytvářet přesné řezy a má řadu rozmanitých aplikací v chirurgii předního segmentu. Původně a nejčastěji se využívá k vytváření laloků pro LASIK a přesnost, předvídatelnost a bezpečnost femtosekundového laseru umožnily jeho použití při dalších operacích včetně keratoplastiky a operace katarakty. Vyhodnocení Zlepšení výsledků u pacientů a zvýšení efektivity chirurgů potvrdí hodnotu a budoucí příslib femtosekundového laseru v oftalmologii.