Lasers femtoseconde en ophtalmologie

La polyvalence, la prévisibilité et les propriétés uniques du laser femtoseconde ont permis son application dans de multiples avenues de la chirurgie du segment antérieur. Les lasers femtoseconde génèrent des impulsions ultracourtes en utilisant de petites quantités d’énergie et en minimisant les dommages aux tissus environnants.

La polyvalence, la prévisibilité et les propriétés uniques du laser femtoseconde ont permis son application dans de multiples avenues de la chirurgie du segment antérieur. Les lasers femtoseconde génèrent des impulsions ultra-courtes en utilisant de petites quantités d’énergie et en minimisant les dommages aux tissus environnants.

Dans cet article, nous résumons les techniques chirurgicales qui ont été développées en chirurgie ophtalmique en utilisant le laser femtoseconde depuis son approbation par l’US Food and Drug Administration (FDA) en 2001. Le laser femtoseconde a été initialement introduit pour la création de volets cornéens pour le laser in situ keratomileusis (LASIK). Depuis, l’utilisation des lasers femtoseconde s’est étendue à d’autres chirurgies de la cornée et, plus récemment, à la chirurgie de la cataracte.

Principes du laser femtoseconde
Le laser femtoseconde est un laser infrarouge (longueur d’onde : 1 053 nm) à durée d’impulsion ultra-courte (10-15 s). Grâce à sa courte durée d’impulsion, le laser femtoseconde a la capacité de délivrer l’énergie laser avec un minimum de dommages collatéraux aux tissus adjacents. Les dommages thermiques aux tissus voisins dans la cornée ont été mesurés comme étant de l’ordre de 1 μm.L’interaction tissulaire que ce laser utilise est connue sous le nom de photo-disruption, un processus dans lequel de petits volumes de tissus sont vaporisés, ce qui entraîne la formation de bulles de gaz de cavitation (dioxyde de carbone et eau)2.

En outre, le laser femtoseconde est unique en ce qu’il peut être focalisé n’importe où à l’intérieur ou à l’arrière de la cornée et qu’il est capable, dans une certaine mesure, de traverser des milieux optiquement flous, comme une cornée œdémateuse. Le laser peut être appliqué selon de multiples motifs géométriques, notamment des coupes verticales, en spirale ou en zigzag.

Système de laser femtoseconde
Il existe de multiples modèles de laser femtoseconde disponibles dans le commerce :

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

Les systèmes conçus spécifiquement pour la chirurgie de la cataracte comprennent :

• LenSx (Alcon, Fort Worth, Texas);
• Catalys (OptiMedica®, Sunnyvale, Californie);
• LensAR (LensAR Inc, Orlando, Floride) ; et
• VICTUS (Technolas et Bausch and Lomb).

Les premiers systèmes de laser femtoseconde fonctionnaient avec un faible taux de répétition (15 KhZ) et nécessitaient donc une énergie plus élevée pour fonctionner. Les nouveaux dispositifs ont une fréquence de répétition accrue (jusqu’à 150 Khz), ce qui entraîne l’utilisation de moins d’énergie et une durée de procédure plus courte. En outre, les appareils diffèrent par leurs modèles de coupe géométrique programmés et personnalisables. Chaque système laser possède des caractéristiques distinctives lui permettant d’être popularisé pour une utilisation dans des procédures spécifiques.

Chirurgie réfractive
Laser In Situ Keratomileusis Flaps
En chirurgie ophtalmique, le laser femtoseconde a d’abord été popularisé comme une alternative au microkératome mécanique pour la création de volets LASIK. Le laser femtoseconde est appliqué au stroma cornéen à une profondeur pré-calculée. La création de volets à l’aide du laser femtoseconde a été comparée à la création à l’aide du microkératome mécanique. Les rapports ont montré une réduction des aberrations d’ordre supérieur3 et une meilleure prévisibilité de l’épaisseur du volet.4 En outre, le laser femtoseconde offre plus d’options en termes d’épaisseur du volet, d’angle de coupe latérale, de spécifications de la charnière et de modèles de tir.

Les complications associées à l’utilisation du laser femtoseconde pour la création de volets LASIK sont rares. La couche de bulles opaques (OBL) se forme le long du plan de coupe et peut limiter la capacité du chirurgien ou de l’eye tracker du laser excimer à localiser la pupille pour le centrage. Cela peut se produire lorsque les bulles de cavitation s’échappent dans le stroma cornéen profond, bien que la plupart disparaissent spontanément. Le syndrome transitoire de sensibilité à la lumière (TLSS) se caractérise par une photophobie et une douleur qui peuvent apparaître quelques jours à quelques semaines après un LASIK avec création de volet au laser femtoseconde5. Il se résout généralement après un traitement agressif aux stéroïdes topiques.

Secteurs d’anneau intracornéens
Les segments d’anneau intracornéens (INTACS) sont de minces inserts semi-circulaires en polyméthylméthacrylate qui sont implantés dans le stroma cornéen pour raccourcir la longueur de l’arc de la surface cornéenne centrale et entraîner un aplatissement de la surface cornéenne. Les segments d’anneau intracornéens ont été utilisés pour traiter les troubles ectasiques cornéens tels que le kératocône et l’ectasie post-LASIK, ainsi que la myopie. Le laser femtoseconde peut être programmé pour créer des tunnels pour l’implantation d’INTACS. Cette technique s’est avérée comparable à la dissection manuelle des tunnels en termes de résultats visuels et réfractifs.6,7 La cohérence de la profondeur, l’uniformité de la coupe et le traumatisme minimal induit lors de la création des canaux à l’aide du laser femtoseconde peuvent faciliter l’insertion de l’INTACS et minimiser la durée de la procédure7.

Kératotomie astigmatique
La kératotomie astigmatique assistée par laser femtoseconde a été principalement décrite pour le traitement de l’astigmatisme élevé après une kératoplastie pénétrante.8,9 Comme le laser femtoseconde est capable de créer des incisions avec une grande précision et reproductibilité, il peut être utilisé pour contrôler la longueur, la forme et la profondeur souhaitées des incisions pour la kératotomie astigmatique. De nombreuses études ont fait état d’une meilleure prévisibilité et d’une réduction des taux de complications, telles que la microperforation et le décentrage, dans la kératotomie astigmatique assistée par laser femtoseconde par rapport aux techniques manuelles10,11. Des cartes topographiques axiales sont utilisées pour identifier les méridiens abrupts et un nomogramme standardisé est utilisé pour générer un plan chirurgical avec des incisions appariées pour chaque patient.

Extraction de lenticule assistée par laser femtoseconde
L’extraction de lenticule assistée par laser femtoseconde (également appelée FLEx) est utilisée pour corriger la myopie. La technique consiste à réaliser deux coupes lamellaires dans la cornée qui se croisent en périphérie, créant ainsi un lenticule qui est retiré. Le lenticule est extrait par un volet cornéen traditionnel, créé par le laser femtoseconde. L’ablation du lenticule réduit la courbure de la cornée, réduisant ainsi la myopie. Dans une étude de Blum et al, les résultats à six mois ont démontré que FLEx est à la fois une procédure sûre et prometteuse pour le traitement de la myopie.12

Extraction de lenticule par petite incision
Cette technique est similaire à l’extraction de lenticule assistée par laser femtoseconde en ce sens qu’un lenticule cornéen est extrait pour corriger la myopie. cependant, le lenticule est retiré par une petite incision latérale créée par laser femtoseconde plutôt que par un rabat. Comme cette procédure n’implique pas la création d’un rabat, elle peut entraîner une incidence moindre de sécheresse oculaire et d’ectasie, et elle élimine également le risque de complications liées au rabat. Les rapports montrent des résultats prometteurs dans la correction de la myopie à six mois.13,14

Greffe cornéenne
Kératoplastie assistée par laser femtoseconde
Le laser femtoseconde a été approuvé pour la création d’incisions cornéennes d’épaisseur totale et partielle pour la kératoplastie en 2005. Avant la kératoplastie, le motif d’incision souhaité est d’abord appliqué sur la cornée du donneur, puis un motif correspondant est appliqué sur la cornée du receveur à l’aide du laser femtoseconde. Les incisions du receveur sont laissées incomplètes afin de faciliter le transfert du patient en salle d’opération. Le pont non coupé est ensuite disséqué dans la salle d’opération et la kératoplastie est complétée de manière similaire à la chirurgie de kératoplastie traditionnelle (voir figure 1).

La réalisation d’une kératoplastie assistée par laser femtoseconde (FLAK) présente quelques avantages par rapport à la kératoplastie pénétrante traditionnelle. Différents modèles de coupes de tréphoration peuvent être appliqués, tels que des formes en chapeau, en zigzag ou en champignon. Ces configurations permettent d’obtenir une plus grande surface de contact entre le greffon et l’hôte, ce qui se traduit par un temps de guérison plus court et un retrait plus rapide des sutures15.-17 La configuration en champignon peut être avantageuse pour le kératocône en fournissant une plus grande surface réfractive antérieure, tandis qu’un motif en chapeau haut de forme peut être préféré dans les maladies endothéliales afin de remplacer plus de cellules endothéliales.
Kératoplastie lamellaire antérieure
La kératoplastie lamellaire antérieure consiste à transplanter la couche antérieure de la cornée lorsque seule la lamelle antérieure est malade, comme les cicatrices cornéennes antérieures, les dégénérescences ou les dystrophies. Les avantages de la kératoplastie lamellaire antérieure incluent sa nature moins invasive et un risque réduit de rejet. Cependant, la dissection lamellaire manuelle précise est un défi. Dans une étude de Yoo et al, la profondeur de la pathologie de la cornée antérieure a été déterminée à l’aide de la tomographie par cohérence optique du segment antérieur, et le laser femtoseconde a été utilisé pour préparer le tissu donneur et l’œil receveur afin de réaliser avec succès une kératoplastie lamellaire antérieure assistée par laser femtoseconde.18 Les seules complications signalées comprenaient une sécheresse oculaire ; par ailleurs, aucune incidence de rejet du greffon, d’infection ou de croissance épithéliale n’a été signalée. Les résultats de la kératoplastie lamellaire antérieure au laser femtoseconde doivent être évalués plus avant pour déterminer les avantages par rapport à la kératoplastie lamellaire antérieure standard.

Kératoplastie endothéliale
La kératoplastie endothéliale par stripping de Descemet est devenue la procédure standard pour les pathologies postérieures isolées telles que la dystrophie endothéliale de Fuch et la kératopathie bulleuse pseudophaque. Le laser femtoseconde a été utilisé expérimentalement dans la préparation du tissu du donneur pour la kératoplastie endothéliale ainsi que dans des modèles vivorabbits.19,20 Les premiers rapports ont démontré que la préparation d’une cornée de donneur à l’aide du laser femtoseconde est sûre.21 Cheng et al. ont ensuite rapporté la première kératoplastie endothéliale assistée par laser femtoseconde sur un patient atteint de kératopathie bulleuse pseudophaque.22 Quatre mois après l’opération, le disque cornéen postérieur était clair, démontrant une couche endothéliale cornéenne fonctionnelle. Les limites potentielles de la kératoplastie assistée par laser femtoseconde incluent la perte de cellules endothéliales, la difficulté de manipulation du tissu du donneur et une interface greffon-hôte rugueuse. Des études plus importantes sont nécessaires pour affiner cette procédure.

Chirurgie de la cataracte
Le laser femtoseconde est actuellement évalué pour sa capacité à améliorer plusieurs étapes de la chirurgie de la cataracte. En 2009, la FDA a approuvé le laser femtoseconde pour la réalisation de la capsulotomie antérieure pour l’extraction de la cataracte. Pour les lentilles intraoculaires toriques et multifocales, le centrage du capsulorhexis est particulièrement important car le décentrage, l’inclinaison ou la rotation de ces lentilles peuvent provoquer des aberrations visuelles telles que des halos ou des écarts importants par rapport aux résultats de réfraction attendus. La capacité du laser femtoseconde à produire des capsulotomies antérieures prévisibles, cohérentes et parfaitement circulaires pourrait permettre d’améliorer les résultats avec les lentilles intraoculaires premium.

Les lasers femtoseconde peuvent également être utilisés pour fragmenter le noyau du cristallin. Différents schémas de coupe peuvent être appliqués au noyau pour aider à le  » ramollir « , ce qui permet en fin de compte de réduire les quantités d’énergie ultrasonore nécessaires pendant l’étape de phacoémulsification de la chirurgie de la cataracte.Les incisions cornéennes claires sont la méthode d’accès à la chambre antérieure la plus répandue pendant la chirurgie de la cataracte. Le laser femtoseconde peut être utilisé pour créer ces incisions cornéennes. Dans une étude pilote, les incisions cornéennes créées avec le laser femtoseconde étaient plus stables que les incisions créées avec le kératome.23 On suppose que la véritable configuration multiplanaire de la plaie créée par le laser augmente sa résistance à la déformation et aux fuites. En outre, pour le traitement de l’astigmatisme, les incisions cornéennes d’épaisseur partielle créées avec le laser femtoseconde au moment de la chirurgie de la cataracte peuvent améliorer la précision et la reproductibilité de la correction.24
Dans une étude prospective portant sur 200 yeux, 74,5 % ont subi une capsulotomie au laser, une fragmentation du cristallin et des incisions cornéennes à l’aide du laser femtoseconde. Les complications comprenaient de petits tags de la capsule antérieure (10,5 %), des déchirures radiales antérieures (4 %), une rupture capsulaire postérieure (3,5 %) et une chute du noyau (2 %).25 Les auteurs ont signalé une courbe d’apprentissage abrupte associée à l’utilisation initiale du laser femtoseconde pour la chirurgie de la cataracte, suivie d’une augmentation éventuelle de la facilité et de la prévisibilité une fois cette nouvelle technique maîtrisée. D’autres études de grande envergure doivent être menées pour confirmer la sécurité et l’efficacité de cette nouvelle procédure.

Limites du laser femtoseconde
Malgré l’utilisation réussie et répandue du laser femtoseconde en chirurgie ophtalmique, certaines limites doivent être reconnues. Pour de nombreux ophtalmologistes et patients dans le monde, l’accès à ces lasers coûteux est une limitation difficile. L’utilisation du laser dans des procédures qui nécessitent également une salle d’opération, comme la kératoplastie ou la chirurgie de la cataracte, peut poser un problème logistique supplémentaire si le système laser et la salle d’opération ne sont pas à proximité. Avec l’augmentation de l’efficacité chirurgicale et l’amélioration des résultats pour les patients, il est prévu que cette technologie devienne plus accessible avec le temps.

Conclusion
Le laser femtoseconde est capable de créer des incisions précises et a une gamme d’applications diverses dans la chirurgie du segment antérieur. Il est initialement et le plus souvent utilisé pour la création de lambeaux LASIK, et la précision, la prévisibilité et la sécurité du laser femtoseconde ont permis son application dans d’autres chirurgies, notamment la kératoplastie et la chirurgie de la cataracte. Les évaluations de l’amélioration des résultats pour les patients et de l’efficacité accrue des chirurgiens confirmeront la valeur et les promesses futures du laser femtoseconde en ophtalmologie.