Laser a femtosecondi in oftalmologia

La versatilità, la prevedibilità e le proprietà uniche del laser a femtosecondi hanno permesso la sua applicazione in molteplici settori della chirurgia del segmento anteriore. I laser a femtosecondi generano impulsi ultracorti utilizzando piccole quantità di energia e minimizzando i danni ai tessuti circostanti.

La versatilità, la prevedibilità e le proprietà uniche del laser a femtosecondi hanno permesso la sua applicazione in molteplici ambiti della chirurgia del segmento anteriore. I laser a femtosecondi generano impulsi ultra-corti utilizzando piccole quantità di energia e minimizzando i danni ai tessuti circostanti.

In questo articolo, riassumiamo le tecniche chirurgiche che sono state sviluppate in chirurgia oftalmica utilizzando il laser a femtosecondi dalla sua approvazione da parte della US Food and Drug Administration (FDA) nel 2001. Il laser a femtosecondi è stato inizialmente introdotto per la creazione di lembi corneali per la cheratomileusi laser in situ (LASIK). Da allora, l’uso del laser a femtosecondi si è esteso ad altri interventi corneali e, più recentemente, alla chirurgia della cataratta.

Principi del laser a femtosecondi
Il laser a femtosecondi è un laser a infrarossi (lunghezza d’onda: 1.053 nm) con durata dell’impulso ultra-corta (10-15 s). Data la sua breve durata dell’impulso, il laser a femtosecondi ha la capacità di fornire energia laser con il minimo danno collaterale al tessuto adiacente. Il danno termico al tessuto adiacente nella cornea è stato misurato nell’ordine di 1 μm.1 L’interazione del tessuto che questo laser utilizza è nota come foto-disruption, un processo in cui piccoli volumi di tessuto vengono vaporizzati con conseguente formazione di bolle di gas di cavitazione (anidride carbonica e acqua).2

Inoltre, il laser a femtosecondi è unico in quanto può essere focalizzato ovunque all’interno o dietro la cornea ed è capace, in una certa misura, di passare attraverso mezzi otticamente nebulosi, come una cornea edematosa. Il laser può essere applicato in molteplici schemi geometrici, tra cui tagli verticali, a spirale o a zig-zag.

Sistema laser a femtosecondi
Ci sono più modelli di laser a femtosecondi disponibili in commercio:

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

I sistemi progettati specificamente per la chirurgia della cataratta includono:

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

I primi sistemi laser a femtosecondi funzionavano con un basso tasso di ripetizione (15 KhZ) e quindi richiedevano una maggiore energia per funzionare. I nuovi dispositivi hanno un tasso di ripetizione aumentato (fino a 150 Khz), che porta all’utilizzo di meno energia e a una durata più breve della procedura. Inoltre, i dispositivi variano nei loro schemi di taglio geometrico programmati e personalizzabili. Ogni sistema laser ha caratteristiche distintive che gli permettono di essere reso popolare per l’uso in procedure specifiche.

Chirurgia refrattiva
Laser In Situ Keratomileusis Flaps
In chirurgia oftalmica, il laser a femtosecondi è stato inizialmente reso popolare come alternativa al microcheratomo meccanico per la creazione di lembi LASIK. Il laser a femtosecondi viene applicato allo stroma corneale ad una profondità pre-calcolata. La creazione di lembi con il laser a femtosecondi è stata confrontata con la creazione con il microcheratomo meccanico. I rapporti hanno dimostrato una riduzione delle aberrazioni di ordine superiore3 e una maggiore prevedibilità dello spessore del lembo.4 Inoltre, il laser a femtosecondi offre più opzioni in termini di spessore del lembo, angolo di taglio laterale, specifiche della cerniera e modelli di cottura.

Le complicanze associate all’uso del laser a femtosecondi per la creazione del lembo LASIK sono rare. Lo strato di bolle opache (OBL) si forma lungo il piano di taglio e può limitare la capacità del chirurgo o dell’eye tracker del laser a eccimeri di individuare la pupilla per la centratura. Questo può verificarsi quando le bolle di cavitazione sfuggono nello stroma corneale profondo, anche se la maggior parte scompare spontaneamente. La sindrome transitoria di sensibilità alla luce (TLSS) è caratterizzata da fotofobia e dolore che possono comparire da giorni a settimane dopo la LASIK con creazione di lembi con laser a femtosecondi.5 In genere si risolve dopo un trattamento aggressivo con steroidi topici.

Segmenti anulari intracorneali
I segmenti anulari intracorneali (INTACS) sono sottili inserti semicircolari in polimetilmetacrilato che vengono impiantati nello stroma corneale per accorciare la lunghezza dell’arco della superficie corneale centrale e determinare l’appiattimento della superficie corneale. I segmenti ad anello intracorneali sono stati utilizzati per trattare i disturbi ottici corneali come il cheratocono e l’ectasia post-LASIK, così come la miopia. Il laser a femtosecondi può essere programmato per creare tunnel per l’impianto di INTACS. Questa tecnica ha dimostrato di essere paragonabile alla dissezione manuale dei tunnel in termini di risultati visivi e rifrattivi.6,7 La coerenza della profondità, l’uniformità del taglio e il minimo trauma indotto quando si creano i canali con il laser a femtosecondi possono facilitare l’inserimento dell’INTACS e ridurre al minimo la durata della procedura.7

Ceratotomia astigmatica
La cheratotomia astigmatica assistita dal laser a femtosecondi è stata descritta principalmente per il trattamento dell’astigmatismo elevato in seguito a cheratoplastica penetrante.8,9 Poiché il laser a femtosecondi è in grado di creare incisioni con elevata precisione e riproducibilità, può essere utilizzato per controllare la lunghezza, la forma e la profondità desiderate delle incisioni per la cheratotomia astigmatica. Diversi studi hanno riportato una maggiore prevedibilità e tassi di complicazioni ridotti, come microperforazione e decentramento, nella cheratotomia astigmatica assistita dal laser a femtosecondi rispetto alle tecniche manuali.10,11 Le mappe topografiche assiali sono usate per identificare i meridiani ripidi e un nomogramma standardizzato è usato per generare un piano chirurgico con incisioni appaiate per ogni paziente.

Estrazione lenticolare assistita dal laser a femtosecondi
L’estrazione lenticolare assistita dal laser a femtosecondi (conosciuta anche come FLEx) è usata per correggere la miopia. La tecnica consiste nel fare due tagli lamellari nella cornea che si intersecano nella periferia, creando così un lenticolo che viene rimosso. Il lenticolo viene estratto attraverso un lembo corneale tradizionale creato con il laser a femtosecondi. La rimozione del lenticolo riduce la curvatura della cornea, riducendo così la miopia. In uno studio di Blum et al. i risultati a sei mesi hanno dimostrato che FLEx è una procedura sicura e promettente per il trattamento della miopia.12

Small Incision Lenticule Extraction
Questa tecnica è simile all’estrazione lenticolare assistita dal laser a femtosecondi in quanto viene estratta una lenticella corneale per correggere la miopia. tuttavia, la lenticella viene rimossa attraverso un piccolo taglio laterale creato dal laser a femtosecondi piuttosto che un flap. Poiché questa procedura non comporta la creazione di un lembo, può risultare in una minore incidenza di occhio secco ed ectasia, ed elimina anche il potenziale di complicazioni legate al lembo. I rapporti mostrano risultati promettenti nella correzione della miopia a sei mesi.13,14

Trapianto corneale
Ceratoplastica assistita da laser a femtosecondi
Il laser a femtosecondi è stato approvato nel 2005 per la creazione di incisioni corneali a spessore totale e parziale per la cheratoplastica. Prima dell’intervento di cheratoplastica, il modello di incisione desiderato viene prima applicato alla cornea del donatore, poi un modello corrispondente viene applicato alla cornea ricevente utilizzando il laser a femtosecondi. Le incisioni del ricevente vengono lasciate incomplete per facilitare il trasferimento del paziente in sala operatoria. Il ponte non tagliato viene poi sezionato in sala operatoria e la cheratoplastica viene completata in modo simile all’intervento di cheratoplastica tradizionale (vedi Figura 1).

La cheratoplastica assistita da laser a femtosecondi (FLAK) presenta alcuni vantaggi rispetto alla cheratoplastica penetrante tradizionale. Possono essere applicati diversi modelli di tagli di trephination, come forme a cappello, a zig-zag o a fungo. Queste configurazioni comportano una maggiore superficie di contatto tra l’innesto e l’ospite, che si traduce in un tempo di guarigione più breve e in una rimozione più rapida delle suture.15-17 La configurazione a fungo può essere vantaggiosa per il cheratocono fornendo una maggiore superficie refrattiva anteriore, mentre un modello a cappello può essere preferito nella malattia endoteliale per sostituire più cellule endoteliali.
Ceratoplastica lamellare anteriore
La cheratoplastica lamellare anteriore consiste nel trapianto dello strato anteriore della cornea quando solo la lamella anteriore è malata, come cicatrici corneali anteriori, degenerazioni o distrofie. I vantaggi della cheratoplastica lamellare anteriore includono la sua natura meno invasiva e il ridotto rischio di rigetto. Tuttavia, la dissezione lamellare manuale precisa è impegnativa. In uno studio di Yoo et al., la profondità della patologia corneale anteriore è stata determinata utilizzando la tomografia a coerenza ottica del segmento anteriore e il laser a femtosecondi è stato utilizzato per preparare il tessuto donatore e l’occhio ricevente per eseguire con successo la cheratoplastica lamellare anteriore assistita dal laser a femtosecondi.18 Le uniche complicazioni riportate comprendevano l’occhio secco; altrimenti non sono state riportate incidenze di rigetto dell’innesto, infezioni o crescita epiteliale. I risultati della cheratoplastica lamellare anteriore con laser a femtosecondi devono essere valutati ulteriormente per determinare i vantaggi rispetto alla cheratoplastica lamellare anteriore standard.

Ceratoplastica endoteliale
La cheratoplastica endoteliale con stripping di Descemet è diventata la procedura standard per la patologia posteriore isolata come la distrofia endoteliale di Fuch e la cheratopatia bollosa pseudofachica. Il laser a femtosecondi è stato utilizzato sperimentalmente nella preparazione del tessuto del donatore per la cheratoplastica endoteliale così come in modelli di coniglio vivente.19,20 I rapporti iniziali hanno dimostrato che la preparazione di una cornea del donatore usando il laser a femtosecondi è sicura.21 Cheng et al. hanno successivamente riportato la prima cheratoplastica endoteliale assistita da laser a femtosecondi su un paziente con cheratopatia bollosa pseudofachica.22 Quattro mesi dopo l’intervento, il disco corneale posteriore era chiaro, dimostrando uno strato endoteliale corneale funzionale. Le potenziali limitazioni della cheratoplastica laser assistita da femtosecondi includono la perdita di cellule endoteliali, la difficoltà di manipolazione del tessuto del donatore e un’interfaccia ruvida tra innesto e ospite. Sono necessari studi più ampi per perfezionare questa procedura.

Chirurgia della cataratta
Il laser a femtosecondi è attualmente in fase di valutazione per la sua capacità di migliorare diverse fasi della chirurgia della cataratta. Nel 2009, la FDA ha approvato il laser a femtosecondi per l’esecuzione della capsulotomia anteriore per l’estrazione della cataratta. Per le lenti intraoculari toriche e multifocali, la centratura della capsuloresi è particolarmente importante poiché il decentramento, l’inclinazione o la rotazione di queste lenti possono causare aberrazioni visive come gli aloni o deviazioni significative dai risultati refrattivi previsti. La capacità del laser a femtosecondi di produrre capsulotomie anteriori prevedibili, coerenti e perfettamente circolari potrebbe consentire risultati migliori con lenti intraoculari di qualità superiore.

I laser a femtosecondi possono anche essere utilizzati per frammentare il nucleo della lente. Diversi schemi di taglio possono essere applicati al nucleo per aiutare ad ‘ammorbidire’, che alla fine si traduce in una quantità ridotta di energia ad ultrasuoni necessaria durante la fase di facoemulsificazione della chirurgia della cataratta.Le incisioni corneali chiare sono il metodo più ampiamente eseguito per accedere alla camera anteriore durante la chirurgia della cataratta. Il laser a femtosecondi può essere usato per creare queste incisioni corneali. In uno studio pilota, le incisioni corneali create con il laser a femtosecondi sono risultate più stabili delle incisioni create con il cheratomo.23 Si ipotizza che la vera configurazione multiplanare della ferita creata con il laser aumenti la sua resistenza alla deformazione e alle perdite. Inoltre, per il trattamento dell’astigmatismo, le incisioni corneali a spessore parziale create con il laser a femtosecondi al momento della chirurgia della cataratta possono migliorare la precisione e la riproducibilità della correzione.24
In uno studio prospettico di 200 occhi, il 74,5% è stato sottoposto a capsulotomia laser, frammentazione della lente e incisioni corneali utilizzando il laser a femtosecondi. Le complicazioni comprendevano piccole etichette della capsula anteriore (10,5%), lacerazioni radiali anteriori (4%), rottura capsulare posteriore (3,5%) e nucleo caduto (2%).25 Gli autori hanno riportato una curva di apprendimento ripida associata all’uso iniziale del laser a femtosecondi per la chirurgia della cataratta, seguita da un eventuale aumento della facilità e prevedibilità una volta che questa nuova tecnica è stata padroneggiata. Ulteriori studi di grandi dimensioni devono essere condotti per confermare la sicurezza e l’efficacia di questa nuova procedura.

Limitazioni del laser a femtosecondi
Nonostante il successo e l’uso diffuso del laser a femtosecondi nella chirurgia oftalmica, alcune limitazioni devono essere riconosciute. Per molti oftalmologi e pazienti in tutto il mondo, l’accesso a questi costosi laser è una limitazione impegnativa. Utilizzare il laser in procedure che richiedono anche una sala operatoria, come la cheratoplastica o la chirurgia della cataratta, può rappresentare un ulteriore problema logistico se il sistema laser e la sala operatoria non sono nelle immediate vicinanze. Con l’aumento dell’efficienza chirurgica e il miglioramento dei risultati dei pazienti, si prevede che questa tecnologia possa diventare più accessibile nel tempo.

Conclusione
Il laser a femtosecondi è in grado di creare incisioni precise e ha una gamma di applicazioni diverse nella chirurgia del segmento anteriore. Inizialmente e più comunemente utilizzato per la creazione di lembi LASIK, l’accuratezza, la prevedibilità e la sicurezza del laser a femtosecondi hanno permesso la sua applicazione in altri interventi tra cui la cheratoplastica e la chirurgia della cataratta. Le valutazioni del miglioramento dei risultati dei pazienti e l’aumento dell’efficienza del chirurgo confermeranno il valore e la promessa futura del laser a femtosecondi in oftalmologia.