Lasery femtosekundowe w okulistyce

Wszechstronność, przewidywalność i unikalne właściwości lasera femtosekundowego umożliwiły jego zastosowanie w wielu dziedzinach chirurgii przedniego odcinka oka. Lasery femtosekundowe generują ultrakrótkie impulsy wykorzystujące niewielkie ilości energii i minimalizujące uszkodzenia otaczających tkanek.

Wszechstronność, przewidywalność i unikalne właściwości lasera femtosekundowego umożliwiły jego zastosowanie w wielu dziedzinach chirurgii przedniego odcinka oka. Lasery femtosekundowe generują ultrakrótkie impulsy wykorzystujące niewielkie ilości energii i minimalizujące uszkodzenia otaczających tkanek.

W tym artykule podsumowujemy techniki chirurgiczne, które zostały opracowane w chirurgii okulistycznej z wykorzystaniem lasera femtosekundowego od czasu jego zatwierdzenia przez Amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków (FDA) w 2001 roku. Laser femtosekundowy został początkowo wprowadzony do tworzenia płatków rogówki do zabiegu laserowego in situ keratomileusis (LASIK). Od tego czasu zastosowanie laserów femtosekundowych rozszerzyło się na inne operacje rogówki, a ostatnio na operacje zaćmy.

Zasady działania lasera femtosekundowego
Laser femtosekundowy jest laserem podczerwonym (długość fali: 1 053 nm) o ultrakrótkim czasie trwania impulsu (10-15 s). Ze względu na krótki czas trwania impulsu, laser femtosekundowy ma możliwość dostarczania energii laserowej z minimalnym uszkodzeniem sąsiedniej tkanki. Uszkodzenia termiczne sąsiedniej tkanki w rogówce są mierzone w zakresie 1 μm.1 Interakcja tkankowa wykorzystywana przez ten laser jest znana jako fotodysrupcja, czyli proces, w którym małe objętości tkanki są odparowywane, co powoduje powstawanie pęcherzyków gazu kawitacyjnego (dwutlenku węgla i wody).2

Laser femtosekundowy jest ponadto wyjątkowy, ponieważ można go zogniskować w dowolnym miejscu w obrębie rogówki lub za nią i jest on w stanie, do pewnego stopnia, przechodzić przez optycznie zamglone ośrodki, takie jak obrzęknięta rogówka. Laser może być stosowany w wielu wzorach geometrycznych, w tym w cięciach pionowych, spiralnych lub zygzakowatych.

System lasera femtosekundowego
Istnieje wiele komercyjnie dostępnych modeli lasera femtosekundowego:

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

Systemy zaprojektowane specjalnie do chirurgii zaćmy obejmują:

• LenSx (Alcon, Fort Worth, Teksas);
• Catalys (OptiMedica®, Sunnyvale, Kalifornia);
• LensAR (LensAR Inc., Orlando, Floryda); oraz
• VICTUS (Technolas oraz Bausch and Lomb).

Wczesne systemy laserów femtosekundowych działały z niską częstotliwością powtarzania (15 KhZ) i dlatego wymagały wyższej energii do działania. Nowe urządzenia mają zwiększoną częstotliwość powtarzania (nawet do 150 Khz), co prowadzi do wykorzystania mniejszej ilości energii i skrócenia czasu trwania zabiegu. Ponadto, urządzenia różnią się zaprogramowanymi i konfigurowalnymi wzorcami geometrycznymi cięcia. Każdy system laserowy ma charakterystyczne cechy pozwalające na jego popularyzację do stosowania w określonych procedurach.

Chirurgia refrakcyjna
Laser In Situ Keratomileusis Flaps
W chirurgii okulistycznej laser femtosekundowy został po raz pierwszy spopularyzowany jako alternatywa dla mechanicznego mikrokeratomu do tworzenia płatów LASIK. Laser femtosekundowy jest przykładany do zrębu rogówki na wcześniej obliczoną głębokość. Tworzenie płatków za pomocą lasera femtosekundowego zostało porównane z tworzeniem ich za pomocą mikrokeratomu mechanicznego. Doniesienia wykazały zmniejszenie aberracji wyższego rzędu3 i większą przewidywalność grubości płatka.4 Ponadto laser femtosekundowy oferuje więcej opcji w zakresie grubości płatka, kąta cięcia bocznego, specyfikacji zawiasów i wzorców wypalania.

Powikłania związane z użyciem lasera femtosekundowego do tworzenia płatków LASIK są rzadkie. Nieprzezroczysta warstwa pęcherzyków (OBL) tworzy się wzdłuż płaszczyzny cięcia i może ograniczać zdolność chirurga lub eyetrackera lasera ekscymerowego do zlokalizowania źrenicy w celu centrowania. Może to wystąpić, gdy pęcherzyki kawitacyjne wydostają się do głębokiego zrębu rogówki, chociaż większość z nich znika samoistnie. Przemijający zespół nadwrażliwości na światło (TLSS) charakteryzuje się światłowstrętem i bólem, które mogą pojawić się od kilku dni do kilku tygodni po zabiegu LASIK z wytworzeniem płata laserem femtosekundowym.5 Zazwyczaj ustępuje po agresywnym leczeniu miejscowymi steroidami.

Pierścieniowe segmenty wewnątrzrogówkowe
Pierścieniowe segmenty wewnątrzrogówkowe (INTACS) to cienkie półokrągłe wkładki wykonane z polimetakrylanu metylu, które wszczepia się do zrębu rogówki w celu skrócenia długości łuku centralnej powierzchni rogówki i uzyskania spłaszczenia powierzchni rogówki. Wewnątrzrogówkowe segmenty pierścieniowe były stosowane w leczeniu zaburzeń ektatycznych rogówki, takich jak keratoconus i ektazja po zabiegu LASIK, a także krótkowzroczności. Laser femtosekundowy może być zaprogramowany do tworzenia tuneli do implantacji INTACS. Wykazano, że technika ta jest porównywalna z ręcznym wycinaniem tuneli pod względem wyników wizualnych i refrakcyjnych.6,7 Stałość głębokości, jednorodność cięcia i minimalny uraz wywołany podczas tworzenia kanałów za pomocą lasera femtosekundowego może ułatwić wprowadzenie systemu INTACS i zminimalizować czas trwania zabiegu.7

Keratotomia astygmatyczna
Keratotomia astygmatyczna wspomagana laserem femtosekundowym została opisana głównie do leczenia wysokiego astygmatyzmu po keratoplastyce penetrującej.8,9 Ponieważ laser femtosekundowy jest w stanie tworzyć nacięcia z wysoką precyzją i odtwarzalnością, można go używać do kontrolowania pożądanej długości, kształtu i głębokości nacięć w przypadku keratotomii astygmatycznej. W wielu badaniach wykazano zwiększoną przewidywalność i zmniejszony odsetek powikłań, takich jak mikroperforacja i decentracja, w przypadku keratotomii astygmatycznej wspomaganej laserem femtosekundowym w porównaniu z technikami ręcznymi.10,11 Osiowe mapy topograficzne są używane do identyfikacji stromych południków, a standaryzowany nomogram jest używany do generowania planu chirurgicznego ze sparowanymi nacięciami dla każdego pacjenta.

Wyciąganie soczewki wspomagane laserem femtosekundowym
Wyciąganie soczewki wspomagane laserem femtosekundowym (znane również jako FLEx) jest używane do korekcji krótkowzroczności. Technika ta polega na wykonaniu dwóch lamelarnych nacięć w rogówce, które przecinają się na obwodzie, tworząc w ten sposób soczewkę, która jest usuwana. Soczewka jest usuwana przez tradycyjny, wytworzony laserem femtosekundowym płatek rogówki. Usunięcie soczewki zmniejsza krzywiznę rogówki, redukując tym samym krótkowzroczność. W badaniu przeprowadzonym przez Blum i wsp. sześciomiesięczne wyniki wykazały, że FLEx jest zarówno bezpieczną, jak i obiecującą procedurą leczenia krótkowzroczności.12

Small Incision Lenticule Extraction
Ta technika jest podobna do ekstrakcji soczewki wspomaganej laserem femtosekundowym w tym sensie, że soczewka rogówki jest usuwana w celu skorygowania krótkowzroczności. jednak soczewka jest usuwana przez małe, boczne nacięcie wytworzone laserem femtosekundowym, a nie przez płatek. Ponieważ procedura ta nie wymaga tworzenia klapy, może skutkować mniejszą częstością występowania suchego oka i ektazji, a także eliminuje potencjalne powikłania związane z klapą. Doniesienia wskazują na obiecujące wyniki w korekcji krótkowzroczności po sześciu miesiącach.13,14

Przeszczep rogówki
Keratoplastyka wspomagana laserem femtosekundowym
Laser femtosekundowy został zatwierdzony do wykonywania pełnych i częściowych nacięć rogówki w celu keratoplastyki w 2005 roku. Przed operacją keratoplastyki, pożądany wzór nacięcia jest najpierw nanoszony na rogówkę dawcy, a następnie odpowiedni wzór jest nanoszony na rogówkę biorcy przy użyciu lasera femtosekundowego. Nacięcia biorcy pozostawia się niekompletne, aby ułatwić przeniesienie pacjenta na salę operacyjną. Niewycięty mostek jest następnie rozcinany na sali operacyjnej, a keratoplastyka jest dokańczana w sposób podobny do tradycyjnej keratoplastyki (patrz Rycina 1).

Wykonywanie keratoplastyki wspomaganej laserem femtosekundowym (FLAK) ma kilka zalet w porównaniu z tradycyjną keratoplastyką penetrującą. Można zastosować różne wzory cięć trepanacyjnych, takie jak top-hat, zig-zag lub kształt grzybka. Konfiguracje te skutkują większą powierzchnią kontaktu przeszczep-gospodarz, co przekłada się na krótszy czas gojenia i szybsze zdejmowanie szwów.15-Konfiguracja grzybka może być korzystna w przypadku keratoconus poprzez zapewnienie większej przedniej powierzchni refrakcyjnej, podczas gdy wzór top-hat może być preferowany w chorobie śródbłonka w celu zastąpienia większej ilości komórek śródbłonka.
Keratoplastyka przednio lamellarna
Keratoplastyka przednio lamellarna polega na przeszczepieniu przedniej warstwy rogówki w przypadku, gdy tylko przednia lamela jest chora, np. blizny przedniej rogówki, zwyrodnienia lub dystrofie. Zaletą keratoplastyki przedniej blaszki jest jej mniej inwazyjny charakter i zmniejszone ryzyko odrzucenia. Precyzyjna ręczna dysekcja blaszki jest jednak trudna. W badaniu przeprowadzonym przez Yoo i wsp. określono głębokość patologii przedniej części rogówki za pomocą optycznej koherentnej tomografii przedniego odcinka, a do przygotowania tkanki dawcy i oka biorcy użyto lasera femtosekundowego w celu pomyślnego przeprowadzenia zabiegu przedniej keratoplastyki płytkowej wspomaganej laserem femtosekundowym.18 Jedynym odnotowanym powikłaniem było suche oko; poza tym nie odnotowano przypadków odrzucenia przeszczepu, zakażenia ani wrastania nabłonka. Wyniki przedniej keratoplastyki płytkowej z użyciem lasera femtosekundowego wymagają dalszej oceny w celu określenia korzyści w porównaniu ze standardową przednią keratoplastyką płytkową.

Keratoplastyka śródbłonkowa
Keratoplastyka śródbłonkowa metodą strippingu Descemeta stała się standardową procedurą w przypadku izolowanej patologii tylnej części oka, takiej jak dystrofia śródbłonkowa Fucha i pseudofakijna keratopatia pęcherzowa. Laser femtosekundowy został wykorzystany eksperymentalnie do przygotowania tkanki dawcy do keratoplastyki śródbłonkowej, jak również w modelach vivorabbit.19,20 Wstępne doniesienia wykazały, że przygotowanie rogówki dawcy przy użyciu lasera femtosekundowego jest bezpieczne.21 Cheng i wsp. opisali następnie pierwszy zabieg keratoplastyki śródbłonkowej wspomaganej laserem femtosekundowym u pacjenta z pseudofakijną keratopatią pęcherzową.22 Cztery miesiące po zabiegu tylny dysk rogówki był czysty, wykazując funkcjonalną warstwę śródbłonka rogówki. Potencjalne ograniczenia keratoplastyki wspomaganej laserem femtosekundowym obejmują utratę komórek śródbłonka, trudności z obsługą tkanki dawcy oraz szorstki interfejs przeszczep-gospodarz. Większe badania są niezbędne do udoskonalenia tej procedury.

Chirurgia zaćmy
Laser femtosekundowy jest obecnie oceniany pod kątem możliwości poprawy kilku etapów operacji zaćmy. W 2009 roku FDA zatwierdziła laser femtosekundowy do wykonywania kapsulotomii przedniej w celu ekstrakcji zaćmy. W przypadku torycznych i wieloogniskowych soczewek wewnątrzgałkowych centracja kapsuloreksji jest szczególnie ważna, ponieważ decentracja, pochylenie lub rotacja tych soczewek może powodować aberracje wizualne, takie jak aureola lub znaczne odchylenia od oczekiwanych wyników refrakcji. Zdolność lasera femtosekundowego do wykonywania przewidywalnych, spójnych i idealnie okrągłych kapsulotomii przednich może pozwolić na uzyskanie lepszych wyników w przypadku soczewek wewnątrzgałkowych klasy premium.

Lasery femtosekundowe mogą być również używane do fragmentacji jądra soczewki. Do jądra można zastosować różne wzory cięć, aby je „zmiękczyć”, co ostatecznie prowadzi do zmniejszenia ilości energii ultradźwiękowej wymaganej podczas etapu fakoemulsyfikacji w operacji zaćmy.

Cięcie przezroczystej rogówki jest najczęściej wykonywaną metodą dostępu do komory przedniej podczas operacji zaćmy. Laser femtosekundowy może być używany do tworzenia takich nacięć rogówki. W badaniu pilotażowym nacięcia rogówki wykonane laserem femtosekundowym były bardziej stabilne niż nacięcia wykonane keratomem.23 Istnieje hipoteza, że prawdziwa wielopłaszczyznowa konfiguracja rany wytworzonej laserem zwiększa jej odporność na deformację i przeciekanie. Ponadto w leczeniu astygmatyzmu nacięcia rogówki o częściowej grubości wykonane laserem femtosekundowym w czasie operacji zaćmy mogą zwiększyć dokładność i odtwarzalność korekcji.24
W prospektywnym badaniu 200 oczu 74,5% poddano kapsulotomii laserowej, fragmentacji soczewki i nacięciom rogówki przy użyciu lasera femtosekundowego. Powikłania obejmowały małe znaczniki przedniej torebki (10,5%), przednie rozerwania promieniste (4%), pęknięcie tylnej torebki (3,5%) i wypadnięcie jądra (2%).25 Autorzy donoszą o stromej krzywej uczenia się związanej z początkowym użyciem lasera femtosekundowego do operacji zaćmy, po czym następuje wzrost łatwości i przewidywalności po opanowaniu tej nowej techniki. Należy przeprowadzić dalsze duże badania w celu potwierdzenia bezpieczeństwa i skuteczności tej nowej procedury.

Ograniczenia lasera femtosekundowego
Pomimo udanego i powszechnego stosowania lasera femtosekundowego w chirurgii okulistycznej, należy uznać pewne ograniczenia. Dla wielu okulistów i pacjentów na całym świecie dostęp do tych kosztownych laserów jest trudnym ograniczeniem. Wykorzystanie lasera w procedurach, które wymagają również sali operacyjnej, takich jak keratoplastyka lub operacja zaćmy, może stanowić dodatkowy problem logistyczny, jeśli system laserowy i sala operacyjna nie znajdują się w bliskiej odległości. Wraz ze wzrostem wydajności chirurgicznej i poprawą wyników leczenia pacjentów przewiduje się, że technologia ta może z czasem stać się bardziej dostępna.

Wniosek
Laser femtosekundowy jest zdolny do tworzenia precyzyjnych nacięć i ma szereg różnorodnych zastosowań w chirurgii przedniego odcinka oka. Jest on początkowo i najczęściej wykorzystywany do tworzenia płatów LASIK, a dokładność, przewidywalność i bezpieczeństwo lasera femtosekundowego umożliwiły jego zastosowanie w innych operacjach, w tym keratoplastyce i chirurgii zaćmy. Oceny lepszych wyników pacjentów i zwiększonej wydajności chirurga potwierdzą wartość i przyszłą obietnicę lasera femtosekundowego w okulistyce.