眼科におけるフェムト秒レーザー

フェムト秒レーザーの汎用性、予測性、および独自の特性により、前眼部手術におけるその応用が可能になりました。 フェムト秒レーザーは、少量のエネルギーを利用して超短パルスを発生させ、周辺組織のいずれにも最小限のダメージを与えます」

フェムト秒レーザーの多様性、予測可能性、および独自の特性が、前眼部手術の複数の分野での適用を可能にしています。 フェムト秒レーザーは、少量のエネルギーで超短パルスを発生させ、周辺組織へのダメージを最小限に抑えます。

この記事では、2001年に米国食品医薬品局（FDA）によって承認されてからフェムト秒レーザーを利用して眼科手術で開発された外科技術を要約しています。 フェムト秒レーザーは当初，LASIK（Laser in situ Keratomileusis）用の角膜フラップの作製に導入された。

フェムト秒レーザーの原理
フェムト秒レーザーは、超短パルス時間（10-15秒）の赤外線レーザー（波長：1,053 nm）です。 パルス幅が短いため、隣接する組織へのダメージを最小限に抑えながら、レーザーエネルギーを照射することができます。 1 このレーザーが利用する組織の相互作用は、光破壊として知られており、少量の組織が蒸発し、キャビテーションガス（二酸化炭素と水）の気泡が形成されるプロセスである2。

さらに、フェムト秒レーザーは、角膜の内側または裏側のどこにでも焦点を合わせることができ、浮腫んだ角膜のような光学的にかすんだ媒体をある程度通過することができるという点でユニークである。 レーザーは、垂直、螺旋、またはジグザグ切断を含む複数の幾何学的パターンで適用されることがあります。

フェムト秒レーザーシステム
市販されているフェムト秒レーザーのモデルは複数存在する。

• Intralase FS™ (Abbott Medical Optics, Abbott Park, Illinois);
• Femtec® (20/10 Perfect Vision, heidelberg, Germany)。
• VisuMax Femtosecond System® (Carl Zeiss Meditec, Jena, Germany);
• Femto LDV™ (Ziemer Group, Port, Switzerland); and
• Wavelight FS200® (Alcon, Fort Worth, Texas)があります。

白内障手術用に特別に設計されたシステムには、

• LenSx (Alcon, Fort Worth, Texas)、
• Catalys (OptiMedica®, Sunnyvale, California)、
• LensAR (LensAR Inc, フロリダ州オーランド）、および
• VICTUS（Technolas and Bausch and Lomb）。

初期のフェムト秒レーザーシステムは低い反復率（15 KhZ）で動作し、したがって動作に高いエネルギーを必要としました。 新しい装置では、繰り返し周波数が高くなり（150Khz）、より少ないエネルギーの使用と処置時間の短縮につながりました。 また、幾何学的なカットパターンをプログラムし、カスタマイズできるなど、さまざまな工夫が施されています。

屈折矯正手術
Laser In Situ Keratomileusis Flaps
眼科手術において、フェムト秒レーザーはレーシックフラップ作成のための機械式マイクロケラトームの代替手段として最初に普及した。 フェムト秒レーザーは、あらかじめ計算された深さで角膜のストロマに照射される。 フェムト秒レーザーを使ったフラップ作成は、機械式マイクロケラトームを使った作成と比較されています。 さらに、フェムト秒レーザーは、フラップの厚さ、サイドカット角度、ヒンジの仕様、および発射パターンの点でより多くの選択肢を提供しています。 不透明気泡層（OBL）は切断面に沿って形成され、外科医またはエキシマレーザーアイトラッカーが遠心のために瞳孔の位置を特定する能力を制限する可能性がある。 これは、キャビテーション気泡が角膜深部の間質に逃げ込むことで発生する可能性があるが、ほとんどは自然に消失する。 一過性光感受性症候群（TLSS）は、フェムト秒レーザーのフラップ作成によるレーシックの数日から数週間後に現れる羞明と痛みが特徴である5。

Intracorneal Ring Segments
Intracorneal Ring Segments (INTACS) は、ポリメチルメタクリレートでできた薄い半円形の挿入物で、角膜の間質に埋め込んで、角膜中心面の弧長を短くし、角膜表面を平坦化するものである。 角膜内リングセグメントは、近視だけでなく、円錐角膜やレーシック後のエクスタシーなどの角膜外反疾患の治療にも使用されています。 フェムトセカンドレーザーは、INTACSを埋め込むためのトンネルを作るようにプログラムされることがあります。 この技術は、視力と屈折の結果に関して、手動のトンネル解剖と同等であることが示されている。7 フェムト秒レーザーを使用して溝を作る際に生じる深さの一貫性、切断の均一性、最小限の外傷は、INTACSの挿入を容易にし、処置時間を最小にすることが可能である7。

乱視角膜切開術
フェムト秒レーザー支援乱視角膜切開術は、主に貫通角膜形成術後の高乱視の治療について説明されています。 複数の研究が、フェムト秒レーザー支援乱視角膜切開術において、手動技術と比較して、予測可能性が向上し、微細穿孔や偏位などの合併症率が低下したと報告しています10,11。 9889>

Femtosecond Laser-assisted Lenticule Extraction
Femtosecond Laser-assisted lenticule extraction (also known as FLEx) is used to correct myopia.FLEx は、近視の矯正に使用されます。 この方法では、角膜の周辺部で交差する2つのラメラカットを行い、レンチキュールを作成し、それを除去します。 レンチキュールは、従来のフェムト秒レーザーで作成された角膜フラップを通して取り出されます。 レンチキュールの除去は、角膜の湾曲を減少させ、結果として近視を減少させます。 Blumらによる研究では、6ヶ月の結果、FLExは近視の治療のための安全で有望な手順であることが実証されました12

Small Incision Lenticule Extraction
この技術は、近視を修正するために角膜の黒子を抽出する点でフェムト秒レーザー支援黒子抽出と似ていますが、黒子はフラップではなくフェムト秒レーザーで小さな側面カットを通して除去されています。 この方法は、フラップを作らないため、ドライアイや眼精疲労の発生率が低く、フラップに関連する合併症の可能性も排除できます。 13,14

角膜移植
フェムト秒レーザー支援角膜移植
フェムト秒レーザーは、2005年に角膜移植のための全面および部分厚の角膜切開の作成に承認されました。 角膜移植手術の前に、まずドナー角膜に希望の切開パターンが適用され、次にフェムト秒レーザーを使ってレシピエント角膜に対応するパターンが適用されます。 レシピエントの切開は、患者の手術室への移動を容易にするために、不完全なままにしておく。

フェムト秒レーザー支援角膜移植術（FLAK）の実施には、従来の貫通型角膜移植術に比べていくつかの利点があります。 トレフィネーションカットは、トップハット型、ジグザグ型、マッシュルーム型など、さまざまなパターンを適用することができます。 これらの形状は、移植片と宿主の接触面積を大きくし、治癒時間の短縮と迅速な抜糸を可能にする15。-17 マッシュルーム形状は、より大きな前方屈折面を提供するため円錐角膜に有利であり、一方、トップハット型はより多くの内皮細胞を置換するため内皮疾患に好ましいと思われる。
前方ラメラ角膜移植術
前方ラメラ角膜移植術は、前方角膜瘢痕、変性、またはジストロフィーなど、前方ラメラのみが病んでいる場合に角膜の前層を移植するものである。 前方ラメラ角膜移植術の利点は、侵襲性が低く、拒絶反応のリスクが低いことである。 しかし、手作業による正確なラメラ剥離は困難である。 Yooらによる研究では、前眼部光コヒーレンス・トモグラフィーを用いて角膜前部の病変の深さを決定し、フェムト秒レーザーでドナー組織とレシピエント眼を準備し、フェムト秒レーザー支援前方ラメラ角膜形成術を成功させた18。唯一の合併症としてドライアイの報告があり、それ以外はグラフト拒絶反応、感染、上皮成長などが発生しなかったとされる。 9889>

内皮角化術
Descemet’s stripping endothelial keratoplastyは、Fuchの内皮ジストロフィーや偽水疱性角膜症などの孤立した後部の病理に対する標準手順になっています。 フェムト秒レーザーは、内皮角膜形成術のドナー組織の準備に実験的に利用されており、また、生体ウサギのモデルでも利用されています19,20。最初の報告では、フェムト秒レーザーを用いたドナー角膜の準備は安全であることが証明されました21。 Chengらは、その後、偽水疱性角膜症の患者に対する最初のフェムト秒レーザー支援角膜内皮移植術を報告しました22。術後4ヶ月、角膜後円板は透明で、角膜内皮層が機能していることが示されました。 フェムト秒レーザー支援角膜移植術の潜在的な限界には、内皮細胞の損失、ドナー組織の取り扱いの難しさ、および移植片と宿主の界面が粗いことなどがある。 9889>

白内障手術
フェムト秒レーザーは現在、白内障手術のいくつかの段階を改善する能力について評価されている。 2009年、FDAは白内障摘出のための前嚢切開術の実施についてフェムト秒レーザーを承認しました。 トーリックレンズや多焦点眼内レンズの場合、被膜の中心は特に重要で、これらのレンズの偏位、傾斜、回転は、ハローなどの視覚収差や期待される屈折率からの著しい逸脱を引き起こす可能性があります。 フェムト秒レーザーが予測可能で一貫性のある完全な円形の前嚢切開を行うことができれば、高級眼内レンズの治療結果を改善することができるかもしれません。 角膜切開は、白内障手術中に前房にアクセスするための最も広く行われている方法です。 フェムト秒レーザーは、これらの角膜切開を行うために使用されることがある。 あるパイロット研究では、フェムト秒レーザーで作成した角膜切開は、ケラトームで作成した切開よりも安定していた。23 レーザーで作成した創の真の多平面構成が、変形や漏出に対する抵抗力を高めると仮定される。 さらに、乱視の治療では、白内障手術時にフェムト秒レーザーで作成した部分的な厚さの角膜切開が、矯正の精度と再現性を高める可能性があります24
200眼の前向き研究では、74.5％がレーザー嚢切除、水晶体断片化、フェムト秒レーザーを使った角膜切開を受けています。 25 著者らは、白内障手術におけるフェムト秒レーザーの初期使用に伴う急峻な学習曲線と、この新しい技術を習得すれば最終的に容易さと予測可能性が増すことを報告した。 この新しい手技の安全性と有効性を確認するために、さらなる大規模な研究を実施する必要があります。

フェムト秒レーザーの限界
眼科手術におけるフェムト秒レーザーの成功と普及にもかかわらず、いくつかの限界を認めなければならない。 世界中の多くの眼科医と患者にとって、この高価なレーザへのアクセスは困難な制限です。 角膜形成術や白内障手術のように手術室も必要な手術でレーザを利用する場合、レーザ・システムと手術室が近接していなければ、さらにロジスティックな問題が生じます。 手術効率の向上と患者転帰の改善により、この技術は時間の経過とともにより身近なものになると予想されます。

結論
フェムト秒レーザーは精密な切開が可能で、前眼部手術にさまざまな用途があります。 当初はレーシックフラップの作成に最もよく利用されていますが、フェムト秒レーザーの精度、予測可能性、安全性により、角膜形成術や白内障手術など他の手術にも適用されるようになってきています。 患者の転帰の改善と外科医の効率の向上に関する評価により、眼科におけるフェムト秒レーザーの価値と将来性が確認されるでしょう」

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