Femtosekundlaser i oftalmologi

Femtosekundlaserens alsidighed, forudsigelighed og unikke egenskaber har gjort det muligt at anvende den inden for mange forskellige områder af kirurgi i det forreste segment. Femtosekundlasere genererer ultrakorte pulser, der udnytter små mængder energi og minimerer skader på det omgivende væv.

Femtosekundlaserens alsidighed, forudsigelighed og unikke egenskaber har gjort det muligt at anvende den inden for flere forskellige områder af kirurgi i det forreste segment. Femtosekondelasere genererer ultrakorte pulser, der udnytter små mængder energi og minimerer skader på det omgivende væv.

I denne artikel opsummerer vi de kirurgiske teknikker, der er blevet udviklet inden for oftalmisk kirurgi ved hjælp af femtosekondelaseren, siden den blev godkendt af den amerikanske Food and Drug Administration (FDA) i 2001. Femtosecondlaseren blev oprindeligt indført til oprettelse af hornhindeflaps til laser in situ keratomileusis (LASIK). Siden da er brugen af femtosekondelasere blevet udvidet til andre hornhindeoperationer og for nylig til kataraktkirurgi.

Femtosekondelaserprincipper
Femtosekondelaseren er en infrarød laser (bølgelængde: 1 053 nm) med ultrakort pulsvarighed (10-15 s). På grund af den korte pulsvarighed har femtosekondelaseren mulighed for at afgive laserenergi med minimal kollateral skade på det tilstødende væv. Termisk skade på det tilstødende væv i hornhinden er blevet målt til at være i størrelsesordenen 1 μm.1 Den vævsinteraktion, som denne laser anvender, er kendt som foto-disruption, en proces, hvor små vævsvolumener fordampes, hvilket resulterer i dannelse af kavitationsgasbobler (kuldioxid og vand)2 .

Dertil kommer, at femtosekundlaseren er unik, idet den kan fokuseres hvor som helst i eller bag hornhinden og til en vis grad er i stand til at passere gennem optisk slørede medier, f.eks. en ødematøs hornhinde. Laseren kan anvendes i flere forskellige geometriske mønstre, herunder vertikale, spiralformede eller zigzagformede snit.

Femtosekondelasersystem
Der findes flere kommercielt tilgængelige femtosekondelasermodeller:

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

Systemer, der er udviklet specifikt til kataraktkirurgi, omfatter:

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

De tidlige femtosekondlasersystemer opererede med en lav gentagelsesfrekvens (15 KhZ) og krævede således højere energi for at fungere. De nye apparater har en øget gentagelsesfrekvens (så høj som 150 Khz), hvilket fører til udnyttelse af mindre energi og kortere procedurevarighed. Desuden varierer apparaterne i deres programmerede og tilpasselige geometriske snitmønstre. Hvert lasersystem har særlige egenskaber, der gør det muligt at popularisere det til brug ved specifikke procedurer.

Refraktiv kirurgi
Laser In Situ Keratomileusis Flaps
I øjenkirurgien blev femtosekundlaseren først populariseret som et alternativ til det mekaniske mikrokeratom til fremstilling af LASIK-flaps. Femtosekund-laseren anvendes på hornhindestromaet i en forudberegnet dybde. Oprettelse af flaps ved hjælp af femtosekunderlaseren er blevet sammenlignet med oprettelse ved hjælp af det mekaniske mikrokeratom. Rapporter har vist reducerede aberrationer af højere orden3 og forbedret forudsigelighed af klappens tykkelse.4 Desuden giver femtosekondelaseren flere muligheder med hensyn til klappens tykkelse, sideskæringsvinkel, hængselspecifikationer og affyringsmønstre.

Komplikationer i forbindelse med brugen af femtosekondelaser til oprettelse af LASIK-klapper er sjældne. Det uigennemsigtige bobellag (OBL) dannes langs skæreplanet og kan begrænse kirurgens eller excimerlaserens eye tracker’s evne til at lokalisere pupillen med henblik på centreringen. Dette kan forekomme, når kavitationsbobler undslipper ind i det dybe hornhindestroma, selv om de fleste forsvinder spontant. Transient light-sensitivity syndrome (TLSS) er karakteriseret ved fotofobi og smerte, der kan forekomme dage til uger efter LASIK med femtosekund laser flap creation.5 Det forsvinder typisk efter aggressiv behandling med aktuelle steroider.

Intracorneale ringsegmenter
Intracorneale ringsegmenter (INTACS) er tynde halvcirkelformede indsatser fremstillet af polymethylmethacrylat, der implanteres i hornhindestromaet for at forkorte buelængden af den centrale hornhindeoverflade og resultere i en udfladning af hornhindeoverfladen. Intracorneale ringsegmenter er blevet anvendt til behandling af corneale ektatiske lidelser som keratoconus og post-LASIK ektasi samt nærsynethed. Femtosekund-laseren kan programmeres til at skabe tunneler til INTACS-implantation. Denne teknik har vist sig at være sammenlignelig med manuel tunneldissektion med hensyn til visuelle og refraktive resultater.6,7 Konsistensen af dybden, ensartethed i snittet og det minimale traume, der opstår, når kanalerne skabes ved hjælp af femtosekundlaseren, kan gøre indsættelse af INTACS lettere og minimere procedurens varighed.7

Astigmatisk keratotomi
Femtosekundlaserassisteret astigmatisk keratotomi er primært blevet beskrevet til behandling af høj astigmatisme efter penetrerende keratoplastik.8,9 Da femtosekundlaseren er i stand til at skabe snit med høj præcision og reproducerbarhed, kan den anvendes til at kontrollere den ønskede længde, form og dybde af snittene til astigmatisk keratotomi. Flere undersøgelser har rapporteret om forbedret forudsigelighed og reducerede komplikationsrater, såsom mikroperforering og decentrering, ved femtosekund laserassisteret astigmatisk keratotomi sammenlignet med manuelle teknikker.10,11 Axiale topografiske kort anvendes til at identificere de stejle meridianer, og et standardiseret nomogram anvendes til at generere en kirurgisk plan med parrede incisioner for hver patient.

Femtosecond laserassisteret lenticule ekstraktion
Femtosecond laserassisteret lenticule ekstraktion (også kendt som FLEx) anvendes til at korrigere myopi. Teknikken indebærer, at der foretages to lamellære snit i hornhinden, som skærer hinanden i periferien, hvorved der dannes en lenticule, som fjernes. Lenticulaen trækkes ud gennem en traditionel, med femtosekunderlaser skabt hornhindeflap. Fjernelsen af linsen reducerer hornhindens krumning og mindsker dermed nærsynethed. I en undersøgelse af Blum et al. viste resultaterne efter seks måneder, at FLEx er en både sikker og lovende procedure til behandling af nærsynethed.12

Small Incision Lenticule Extraction
Denne teknik ligner femtosekundlaserassisteret lenticulextraktion, idet en corneal lenticule ekstraheres for at korrigere nærsynethed, men lenticulen fjernes gennem et lille femtosekundlaser-skabt sidesnit i stedet for en klap. Da denne procedure ikke indebærer oprettelse af en klap, kan den resultere i en lavere forekomst af tørre øjne og ektasier, og den eliminerer også potentialet for klaprelaterede komplikationer. Rapporter viser lovende resultater med hensyn til korrektion af nærsynethed efter seks måneder.13,14

Corneatransplantation
Femtosecond laserassisteret keratoplastik
Femtosecond laser blev godkendt til oprettelse af hel- og deltykkede hornhindeindsnit med henblik på keratoplastik i 2005. Før keratoplastikoperationen påføres det ønskede snitmønster først på donorhornhinden, hvorefter et tilsvarende mønster påføres modtagerhornhinden ved hjælp af femtosecondlaseren. Modtagerincisionerne efterlades ufuldstændige for at lette overførslen af patienten til operationsstuen. Den uskårne bro bliver derefter dissekeret på operationsstuen, og keratoplastikken afsluttes på samme måde som ved traditionel keratoplastik (se figur 1).

Den femtosecond laserassisterede keratoplastik (FLAK) har nogle få fordele i forhold til traditionel penetrerende keratoplastik. Der kan anvendes forskellige mønstre af trephineringssnit, f.eks. top-hat-, zig-zag- eller svampeformet form. Disse konfigurationer resulterer i et større overfladeareal med kontakt mellem transplantat og vært, hvilket giver en kortere helingstid og hurtigere fjernelse af suturer.15-17 Svampekonfigurationen kan være fordelagtig ved keratokonus ved at give en større anterior refraktiv overflade, mens et top-hat-mønster kan være at foretrække ved endothelial sygdom for at erstatte flere endothelceller.
Anterior lamellær keratoplastik
Anterior lamellær keratoplastik består af transplantation af det forreste lag af hornhinden, hvor kun den forreste lamel er syg, f.eks. forreste hornhindear, degenerationer eller dystrofier. Fordelene ved anterior lamellær keratoplastik er bl.a. den mindre invasive karakter og den reducerede risiko for afstødning. Præcis manuel lamellær dissektion er dog en udfordring. I en undersøgelse af Yoo et al. blev dybden af den forreste hornhindepatologi bestemt ved hjælp af optisk kohærenstomografi af det forreste segment, og femtosekundslaseren blev anvendt til at forberede donorvævet og modtagerøjet for med succes at udføre femtosekundslaserassisteret forreste lamellær keratoplastik.18 De eneste rapporterede komplikationer omfattede tørre øjne; ellers blev der ikke rapporteret om afstødning af transplantatet, infektion eller epithelindvækst. Resultaterne med femtosekunderlaser anterior lamellær keratoplastik skal evalueres yderligere for at bestemme fordelene i forhold til standard anterior lamellær keratoplastik.

Endothelial keratoplastik
Descemet’s stripping endothelial keratoplastik er blevet standardproceduren for isoleret posteriort patologi såsom Fuch’s endotheldystrofi og pseudophakisk bullous keratopati. Femtosecondlaseren er blevet anvendt eksperimentelt til forberedelse af donorvæv til endothelial keratoplastik samt i vivorabbitmodeller.19,20 De første rapporter har vist, at forberedelse af en donorhornhinde ved hjælp af femtosecondlaseren er sikker.21 Cheng et al. rapporterede efterfølgende den første femtosekund laserassisterede endothelial keratoplastik på en patient med pseudophakisk bullous keratopati.22 Fire måneder postoperativt var den posteriore cornea skive klar, hvilket viste et funktionelt cornea endothellag. Potentielle begrænsninger ved femtosekund laserassisteret keratoplastik omfatter tab af endothelceller, vanskeligheder med håndtering af donorvæv og en ru grænseflade mellem transplantat og vært. Større undersøgelser er nødvendige for at forfine denne procedure.

Kataraktkirurgi
Femtosekundlaseren er i øjeblikket ved at blive evalueret for sin evne til at forbedre flere trin i kataraktkirurgi. I 2009 godkendte FDA femtosekundlaseren til udførelse af anterior capsulotomi ved kataraktudtrækning. For toriske og multifokale intraokulære linser er centreringen af capsulorhexis særlig vigtig, da decentrering, hældning eller rotation af disse linser kan forårsage visuelle aberrationer som f.eks. haloer eller betydelige afvigelser fra de forventede refraktive resultater. Femtosecondlaserens evne til at frembringe forudsigelige, konsekvente og perfekt cirkulære forreste kapsulotomier kan muliggøre bedre resultater med førsteklasses intraokulære linser.

Femtosecondlasere kan også anvendes til at fragmentere linsens kerne. Forskellige snitmønstre kan anvendes på kernen for at hjælpe med at “blødgøre”, hvilket i sidste ende resulterer i reducerede mængder ultralydsenergi, der kræves under phakoemulsificeringstrinnet i kataraktkirurgien.Klare hornhindeincisioner er den mest udbredte metode til adgang til det forreste kammer under kataraktkirurgi. Femtosecond-laseren kan anvendes til at lave disse corneale incisioner. I en pilotundersøgelse var cornea-incisioner skabt med femtosekundlaseren mere stabile end incisioner skabt med keratomet.23 Det antages, at den ægte multiplanære konfiguration af det laserskabte sår øger dets modstandsdygtighed over for deformation og lækage. Ved behandling af astigmatisme kan delvist tykkende hornhindeincisioner skabt med femtosekundlaseren på tidspunktet for kataraktoperation desuden forbedre nøjagtigheden og reproducerbarheden af korrektionen.24
I en prospektiv undersøgelse af 200 øjne gennemgik 74,5 % laserkapsulotomi, linsefragmentering og hornhindeincisioner ved hjælp af femtosekundlaseren. Komplikationer omfattede små forreste kapselmærker (10,5 %), forreste radiale tårer (4 %), posteriore kapselruptur (3,5 %) og tabte kerne (2 %).25 Forfatterne rapporterede om en stejl indlæringskurve i forbindelse med den indledende brug af femtosekundlaseren til kataraktkirurgi, efterfulgt af en eventuel stigning i lethed og forudsigelighed, når denne nye teknik først var blevet behersket. Der skal gennemføres yderligere store undersøgelser for at bekræfte sikkerheden og effektiviteten af denne nye procedure.

Femtosecondlaser Begrænsninger
Trods den vellykkede og udbredte anvendelse af femtosecondlaseren inden for oftalmisk kirurgi må man erkende nogle begrænsninger. For mange oftalmologer og patienter rundt om i verden er adgangen til disse dyre lasere en udfordrende begrænsning. Anvendelse af laseren ved procedurer, der også kræver en operationsstue, såsom keratoplastik eller kataraktkirurgi, kan udgøre et yderligere logistisk problem, hvis lasersystemet og operationsstuen ikke er i nærheden af hinanden. Med øget kirurgisk effektivitet og forbedrede patientresultater forventes det, at denne teknologi kan blive mere tilgængelig med tiden.

Slutning
Femtosekundlaseren er i stand til at skabe præcise snit og har en række forskellige anvendelser inden for forreste segmentkirurgi. Den er oprindeligt og mest almindeligt anvendt til oprettelse af LASIK-flaps, og femtosekondlaserens nøjagtighed, forudsigelighed og sikkerhed har gjort det muligt at anvende den til andre operationer, herunder keratoplastik og kataraktkirurgi. Vurderinger af forbedrede patientresultater og øget kirurgisk effektivitet vil bekræfte værdien og det fremtidige løfte af femtosekondlaseren inden for oftalmologi.