Femtoszekundumos lézerek a szemészetben

A femtoszekundumos lézer sokoldalúsága, kiszámíthatósága és egyedülálló tulajdonságai lehetővé tették alkalmazását az elülső szegmentum sebészet számos területén. A femtoszekundumos lézerek ultrarövid impulzusokat generálnak, kis mennyiségű energiát használnak fel, és minimálisra csökkentik a környező szövetek károsodását.

A femtoszekundumos lézer sokoldalúsága, kiszámíthatósága és egyedülálló tulajdonságai lehetővé tették az alkalmazását az elülső szegmentum sebészetének számos területén. A femtoszekundumos lézerek ultrarövid impulzusokat generálnak, kis mennyiségű energiát használnak fel, és minimálisra csökkentik a környező szövetek károsodását.

Ebben a cikkben összefoglaljuk azokat a sebészeti technikákat, amelyeket a szemészeti sebészetben a femtoszekundumos lézer felhasználásával fejlesztettek ki azóta, hogy az amerikai Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatal (FDA) 2001-ben engedélyezte. A femtoszekundumos lézert kezdetben a szaruhártya lebenyek létrehozására vezették be a lézer in situ keratomileusis (LASIK) számára. Azóta a femtoszekundumos lézer alkalmazása más szaruhártya-műtétekre és újabban a szürkehályogműtétekre is kiterjedt.

Femtoszekundumos lézer alapelvei
A femtoszekundumos lézer egy infravörös lézer (hullámhossz: 1053 nm), ultrarövid impulzusidővel (10-15 s). Tekintettel a rövid impulzusidőre, a femtoszekundumos lézer képes a lézerenergiát a szomszédos szövetek minimális járulékos károsodásával leadni. A szaruhártyában a szomszédos szövetek hőkárosodását 1 μm-es nagyságrendben mérték.1A szöveti kölcsönhatás, amelyet ez a lézer alkalmaz, fotodiszruptziónak nevezik, egy olyan folyamatnak, amelyben kis mennyiségű szövet elpárolog, ami kavitációs gáz (szén-dioxid és víz) buborékok kialakulását eredményezi.2

A femtoszekundumos lézer továbbá abban is egyedülálló, hogy a szaruhártyán belül vagy mögötte bárhová fókuszálható, és bizonyos mértékig képes áthaladni az optikailag homályos közegen, például az ödémás szaruhártyán. A lézer többféle geometriai mintázatban alkalmazható, beleértve a függőleges, spirális vagy cikk-cakkos vágásokat.

Femtoszekundumos lézerrendszer
A kereskedelmi forgalomban többféle femtoszekundumos lézer létezik:

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

A kifejezetten szürkehályogműtéthez tervezett rendszerek közé tartoznak:

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

A korai femtoszekundumos lézerrendszerek alacsony ismétlési frekvenciával (15 KhZ) működtek, ezért nagyobb energiát igényeltek a működéshez. Az új készülékek megnövelt ismétlési frekvenciával rendelkeznek (akár 150 Khz), ami kevesebb energia felhasználását és rövidebb beavatkozási időt eredményez. Ezenkívül a készülékek programozott és testre szabható geometriai vágási mintázatukban is különböznek. Mindegyik lézerrendszer sajátos tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek lehetővé teszik, hogy bizonyos eljárásokban való használatukat népszerűsítsék.

Refraktív sebészet
Laser In Situ Keratomileusis Flaps
A szemészeti sebészetben a femtoszekundumos lézert először a mechanikus mikrokeratom alternatívájaként népszerűsítették a LASIK-lebenyek létrehozására. A femtoszekundumos lézert előre kiszámított mélységben alkalmazzák a szaruhártya strómájára. A femtoszekundumos lézerrel történő lebeny létrehozását összehasonlították a mechanikus mikrokeratómával történő létrehozással. A jelentések szerint csökkentek a magasabb rendű aberrációk3 és javult a lebeny vastagságának kiszámíthatósága.4 Ezenkívül a femtoszekundumos lézer több lehetőséget kínál a lebeny vastagsága, az oldalsó vágási szög, a zsanér specifikációi és a tüzelési minták tekintetében.

A femtoszekundumos lézer LASIK-lebeny létrehozásához kapcsolódó komplikációk ritkák. Az átlátszatlan buborékréteg (OBL) a vágási sík mentén alakul ki, és korlátozhatja a sebész vagy az excimer lézeres szemkövető képességét a pupilla centráláshoz szükséges helymeghatározásában. Ez akkor fordulhat elő, ha a kavitációs buborékok a szaruhártya mély sztrómájába távoznak, bár a legtöbbjük spontán eltűnik. A tranziens fényérzékenységi szindrómát (TLSS) fotofóbia és fájdalom jellemzi, amely napokkal vagy hetekkel a femtoszekundumos lézeres lebeny létrehozásával végzett LASIK után jelentkezhet.5 A helyi szteroidokkal történő agresszív kezelés után általában megszűnik.

Intracorneális gyűrűszegmensek
Az intracorneális gyűrűszegmensek (INTACS) polimetil-metakrilátból készült vékony félkör alakú betétek, amelyeket a szaruhártya strómába ültetnek, hogy lerövidítsék a szaruhártya központi felszínének ívhosszát, és a szaruhártya felszínének ellapítását eredményezzék. Az intrakorneális gyűrűs szegmenseket olyan szaruhártya-ektatikus rendellenességek kezelésére használták, mint a keratoconus és a LASIK utáni ektázia, valamint a rövidlátás. A femtoszekundumos lézer úgy programozható, hogy alagutakat hozzon létre az INTACS beültetéséhez. Ez a technika a vizuális és refraktív eredmények tekintetében összehasonlíthatónak bizonyult a kézi alagútvágással.6,7 A mélység konzisztenciája, a vágás egyenletessége és a femtoszekundumos lézerrel történő csatornák létrehozásakor okozott minimális trauma megkönnyítheti az INTACS behelyezését és minimalizálhatja az eljárás időtartamát.7

Asztigmatikus keratotómia
A femtoszekundumos lézerrel segített asztigmatikus keratotómiát elsősorban a penetráló keratoplasztikát követő magas asztigmatizmus kezelésére írták le.8,9 Mivel a femtoszekundumos lézer nagy pontossággal és reprodukálhatósággal képes metszéseket létrehozni, használható az asztigmatikus keratotómiához szükséges metszések kívánt hosszának, alakjának és mélységének szabályozására. Több tanulmány is beszámolt a femtoszekundumos lézerrel segített astigmatikus keratotomia fokozott kiszámíthatóságáról és csökkentett komplikációs arányról, például mikroperforációról és decentralizációról, a kézi technikákkal összehasonlítva.10,11 A meredek meridiánok azonosítására axiális topográfiai térképeket használnak, és egy standardizált nomogramot használnak a párosított bemetszéseket tartalmazó műtéti terv elkészítéséhez minden egyes beteg számára.

Femtoszekundumos lézerrel segített lencsehúzás
A femtoszekundumos lézerrel segített lencsehúzást (más néven FLEx) a rövidlátás korrekciójára használják. A technika során két lamelláris vágást végeznek a szaruhártyán, amelyek a periférián metszik egymást, így létrehozva egy lencsehártyát, amelyet eltávolítanak. A lencsehártya eltávolítása egy hagyományos, femtoszekundumos lézerrel létrehozott szaruhártya lebenyen keresztül történik. A lencsehártya eltávolításacsökkenti a szaruhártya görbületét, ezáltal csökkentve a rövidlátást. Blum és munkatársai tanulmányában a hat hónapos eredmények azt mutatták, hogy a FLEx biztonságos és ígéretes eljárás a rövidlátás kezelésére.12

Kis bemetszéses lencsehártya-eltávolítás
Ez a technika hasonló a femtoszekundumos lézerrel segített lencsehártya-eltávolításhoz, mivel a szaruhártya lencsehártyáját távolítják el a rövidlátás korrigálása érdekében. azonban a lencsehártyát nem egy lebeny, hanem egy kis femtoszekundumos lézerrel létrehozott oldalsó vágáson keresztül távolítják el. Mivel ez az eljárás nem jár lebeny létrehozásával, alacsonyabb lehet a szemszárazság és az ektázia előfordulása, és kiküszöböli a lebennyel kapcsolatos szövődmények lehetőségét is. A jelentések ígéretes eredményeket mutatnak a rövidlátás korrigálásában hat hónap elteltével.13,14

Korneatranszplantáció
Femtoszekundumos lézerrel segített keratoplasztika
A femtoszekundumos lézert 2005-ben engedélyezték a teljes és részleges vastagságú szaruhártya bemetszések létrehozására keratoplasztika céljából. A keratoplasztikai műtét előtt a femtoszekundumos lézerrel először a donor szaruhártyára helyezik a kívánt metszésmintát, majd a megfelelő mintát a recipiens szaruhártyára. A recipiens bemetszéseket hiányosan hagyják, hogy megkönnyítsék a beteg műtőbe szállítását. A vágatlan hidat ezután a műtőben felboncolják, és a keratoplasztikát a hagyományos keratoplasztikai műtéthez hasonló módon végzik el (lásd az 1. ábrát).

A femtoszekundumos lézerrel segített keratoplasztika (FLAK) elvégzésének számos előnye van a hagyományos penetráló keratoplasztikával szemben. A trepanációs vágások különböző mintázatai alkalmazhatók, például top-hat, cikk-cakk vagy gomba alakúak. Ezek a konfigurációk nagyobb felületet eredményeznek a graft-gazdatest érintkezésben, ami rövidebb gyógyulási időt és gyorsabb varrateltávolítást eredményez.15-17 A gomba alakú konfiguráció előnyös lehet keratoconus esetén, mivel nagyobb elülső törőfelületet biztosít, míg a top-hat mintázat előnyösebb lehet endothelialis betegség esetén, hogy több endothelsejtet lehessen pótolni.
Az elülső lamellás keratoplasztika
Az elülső lamellás keratoplasztika a szaruhártya elülső rétegének átültetéséből áll, ha csak az elülső lamella beteg, mint például elülső szaruhártya hegek, degenerációk vagy dystrophiák. Az elülső lamellás keratoplasztika előnyei közé tartozik a kevésbé invazív jelleg és a kilökődés csökkent kockázata. A precíz kézi lamelláris metszés azonban kihívást jelent. Yoo és munkatársai tanulmányában az elülső szaruhártya patológiájának mélységét elülső szegmens optikai koherencia tomográfia segítségével határozták meg, és a femtoszekundumos lézert használták a donorszövet és a recipiens szem előkészítésére, hogy sikeresen elvégezhessék a femtoszekundumos lézerrel segített elülső lamelláris keratoplasztikát.18 Az egyetlen bejelentett szövődmény a száraz szem volt; egyébként nem számoltak be a graft kilökődésének, fertőzésének vagy epithelium benövésének incidenciájáról. A femtoszekundumos lézerrel végzett elülső lamellás keratoplasztika eredményeit tovább kell értékelni, hogy meghatározzák a standard elülső lamellás keratoplasztikával szembeni előnyöket.

Endothelkeratoplasztika
Aescemet-csíkoló endothelkeratoplasztika vált az izolált hátsó patológia, például a Fuch-féle endotheldystrophia és a pseudophakikus bullous keratopathia standard eljárásává. A femtoszekundumos lézert kísérletileg már alkalmazták az endothelkeratoplasztikához szükséges donorszövet előkészítésében, valamint élőnyúl modellekben.19,20 A kezdeti jelentések azt mutatták, hogy a donor szaruhártya előkészítése femtoszekundumos lézerrel biztonságos.21 Cheng és munkatársai később beszámoltak az első femtoszekundumos lézerrel segített endothelkeratoplasztikáról egy pszeudofakikus bullous keratopathiában szenvedő betegnél.22 Négy hónappal a műtét után a hátsó szaruhártya-lemez tiszta volt, ami funkcionális szaruhártya-endothelréteget mutatott. A femtoszekundumos lézerrel segített keratoplasztika lehetséges korlátai közé tartozik az endotélsejtek elvesztése, a donorszövet kezelésének nehézségei és a graft-gazda közötti érdes határfelület. Nagyobb vizsgálatokra van szükség ennek az eljárásnak a finomításához.

Kataraktaműtét
A femtoszekundumos lézer jelenleg a szürkehályogműtét több lépésének javítására való képességét vizsgálják. Az FDA 2009-ben engedélyezte a femtoszekundumos lézert a szürkehályog-eltávolításhoz szükséges elülső kapszulotómia elvégzésére. Torikus és multifokális intraokuláris lencsék esetében a capsulorhexis centrálása különösen fontos, mivel e lencsék decentralizációja, dőlése vagy elfordulása vizuális aberrációkat, például glóriát vagy a várt fénytörési eredményektől való jelentős eltérést okozhat. A femtoszekundumos lézer azon képessége, hogy kiszámítható, konzisztens és tökéletesen körkörös elülső kapszulotómiákat tud készíteni, jobb eredményeket hozhat a prémium intraokuláris lencsékkel.

A femtoszekundumos lézer a lencsemag fragmentálására is használható. Különböző vágási mintákat lehet alkalmazni a magon, hogy segítsenek “felpuhítani”, ami végső soron a szürkehályogműtét fakoemulzifikációs lépése során szükséges ultrahangenergia mennyiségének csökkentését eredményezi.A tiszta szaruhártya bemetszések a szürkehályogműtét során az elülső kamrába való bejutás legszélesebb körben alkalmazott módszere. A femtoszekundumos lézer használható ezeknek a szaruhártya bemetszéseknek a létrehozására. Egy kísérleti vizsgálatban a femtoszekundumos lézerrel létrehozott szaruhártya bemetszések stabilabbak voltak, mint a keratómmal létrehozott bemetszések.23 Feltételezhető, hogy a lézerrel létrehozott seb valódi multiplanáris konfigurációja növeli a deformációval és szivárgással szembeni ellenállását. Ezenkívül az asztigmatizmus kezelésénél a femtoszekundumos lézerrel létrehozott részleges vastagságú szaruhártya bemetszések a szürkehályogműtét során javíthatják a korrekció pontosságát és reprodukálhatóságát.24
Egy 200 szemen végzett prospektív vizsgálatban 74,5 %-ban végeztek lézeres kapszulotómiát, lencsetöredezést és szaruhártya bemetszést femtoszekundumos lézerrel. A szövődmények között szerepeltek kis elülső kapszulatagok (10,5 %), elülső radiális szakadások (4 %), hátsó kapszulaszakadás (3,5 %) és leesett mag (2 %).25 A szerzők a femtoszekundumos lézer szürkehályogműtétre történő kezdeti alkalmazásával kapcsolatos meredek tanulási görbéről számoltak be, amelyet az új technika elsajátítása után a könnyebbség és a kiszámíthatóság végső fokozódása követett. További nagy tanulmányokat kell végezni az új eljárás biztonságosságának és hatékonyságának megerősítésére.

Femtoszekundumos lézer korlátai
A femtoszekundumos lézer sikeres és széleskörű alkalmazása ellenére a szemészeti sebészetben el kell ismerni néhány korlátot. A világ számos szemészorvosa és betege számára kihívást jelentő korlátot jelent az ilyen költséges lézerekhez való hozzáférés. A lézer alkalmazása olyan eljárásokban, amelyek műtőt is igényelnek, mint például a keratoplasztika vagy a szürkehályogműtét, további logisztikai problémát jelenthet, ha a lézerrendszer és a műtő nincs közel egymáshoz. A sebészeti hatékonyság növekedésével és a betegek eredményeinek javulásával várható, hogy ez a technológia idővel hozzáférhetőbbé válhat.

Végkövetkeztetés
A femtoszekundumos lézer képes precíz bemetszések létrehozására, és számos változatos alkalmazással rendelkezik az elülső szegmentum sebészetében. Kezdetben és leggyakrabban a LASIK lebenyek létrehozására használják, és a femtoszekundumos lézer pontossága, kiszámíthatósága és biztonsága lehetővé tette az alkalmazását más műtéteknél is, beleértve a keratoplasztikát és a szürkehályogműtétet. A javuló betegeredmények és a megnövekedett sebészi hatékonyság értékelése megerősíti a femtoszekundumos lézer értékét és jövőbeli ígéretét a szemészetben.