Femtosecond Lasers in Ophthalmology

Versatilitatea, predictibilitatea și proprietățile unice ale laserului femtosecund au permis aplicarea sa în multiple domenii ale chirurgiei segmentului anterior. Laserele femtosecundă generează impulsuri ultra scurte, utilizând cantități mici de energie și reducând la minimum deteriorarea țesuturilor înconjurătoare.

Versatilitatea, predictibilitatea și proprietățile unice ale laserului femtosecundă au permis aplicarea acestuia în mai multe domenii ale chirurgiei segmentului anterior. Laserele femtosecunde generează impulsuri ultra scurte utilizând cantități mici de energie și minimizând deteriorarea oricărui țesut din jur.

În acest articol, rezumăm tehnicile chirurgicale care au fost dezvoltate în chirurgia oftalmologică utilizând laserul femtosecunde de la aprobarea acestuia de către US Food and Drug Administration (FDA) în 2001. Laserul cu femtosecundă a fost introdus inițial pentru crearea de lambouri corneene pentru keratomileusis in situ cu laser (LASIK). De atunci, utilizarea laserului femtosecundă s-a extins la alte intervenții chirurgicale pe cornee și, mai recent, la chirurgia cataractei.

Principiile laserului femtosecundă
Laserul femtosecundă este un laser în infraroșu (lungime de undă: 1.053 nm) cu o durată a impulsurilor foarte scurtă (10-15 s). Având în vedere durata scurtă a impulsurilor, laserul femtosecundă are capacitatea de a furniza energie laser cu daune colaterale minime asupra țesutului adiacent. Leziunile termice asupra țesutului vecin din cornee au fost măsurate ca fiind de ordinul a 1 μm.1 Interacțiunea tisulară pe care o utilizează acest laser este cunoscută sub numele de fotodistrugere, un proces în care volume mici de țesut sunt vaporizate, ducând la formarea de bule de gaz de cavitare (dioxid de carbon și apă).2

În plus, laserul femtosecundar este unic prin faptul că poate fi focalizat oriunde în interiorul sau în spatele corneei și este capabil, într-o anumită măsură, să treacă prin medii optic neclare, cum ar fi o cornee edematoasă. Laserul poate fi aplicat în mai multe modele geometrice, inclusiv tăieturi verticale, în spirală sau în zig-zag.

Sistemul laser femtosecundă
Există mai multe modele de laser femtosecundă disponibile în comerț:

• 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, Elveția); și
• Wavelight FS200®(Alcon, Fort Worth, Texas).

Sistemele concepute special pentru chirurgia cataractei includ:

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

Primele sisteme laser cu femtosecundă au funcționat cu o rată de repetiție scăzută (15 KhZ) și, prin urmare, au necesitat o energie mai mare pentru a funcționa. Noile dispozitive au o rată de repetiție crescută (de până la 150 Khz), ceea ce duce la utilizarea unei cantități mai mici de energie și la o durată mai scurtă a procedurii. În plus, dispozitivele variază în ceea ce privește modelele geometrice de tăiere programate și personalizabile. Fiecare sistem laser are caracteristici distinctive care îi permit să fie popularizat pentru a fi utilizat în proceduri specifice.

Chirurgie refractivă
Laptele de keratomileusis in situ cu laser
În chirurgia oftalmologică, laserul femtosecund a fost popularizat pentru prima dată ca o alternativă la microkeratomul mecanic pentru crearea de lambouri LASIK. Laserul cu femtosecundă este aplicat pe stroma corneană la o adâncime precalculată. Crearea lamboanelor cu ajutorul laserului cu femtosecunde a fost comparată cu crearea cu ajutorul microkeratomei mecanice. Rapoartele au arătat o reducere a aberațiilor de ordin superior3 și o mai bună predictibilitate a grosimii lamboanelor.4 În plus, laserul cu femtosecundă oferă mai multe opțiuni în ceea ce privește grosimea lamboanelor, unghiul de tăiere laterală, specificațiile balamalei și modelele de tragere.

Complicațiile asociate cu utilizarea laserului cu femtosecundă pentru crearea lamboanelor LASIK sunt rare. Stratul de bule opace (OBL) se formează de-a lungul planului de tăiere și poate limita capacitatea chirurgului sau a urmăritorului ocular cu laser excimer de a localiza pupila pentru centrare. Acest lucru poate apărea atunci când bulele de cavitație scapă în stroma corneană profundă, deși majoritatea dispar spontan. Sindromul de sensibilitate tranzitorie la lumină (TLSS) se caracterizează prin fotofobie și durere care pot apărea la câteva zile sau săptămâni după LASIK cu crearea unui lambou cu laser cu femtosecundă.5 De obicei, se rezolvă după un tratament agresiv cu steroizi topici.

Segmente inelare intracorneene
Segmentele inelare intracorneene (INTACS) sunt inserții semicirculare subțiri realizate din polimetilmetacrilat care sunt implantate în stroma corneană pentru a scurta lungimea arcului suprafeței corneene centrale și a duce la aplatizarea suprafeței corneene. Segmentele inelare intracorneene au fost utilizate pentru tratarea tulburărilor ectatice corneene, cum ar fi keratoconusul și ectasia post-LASIK, precum și miopia. Laserul cu femtosecundă poate fi programat pentru a crea tuneluri pentru implantarea INTACS. S-a demonstrat că această tehnică este comparabilă cu disecția manuală a tunelurilor în ceea ce privește rezultatele vizuale și refractive.6,7 Consistența adâncimii, uniformitatea tăieturii și traumatismul minim indus la crearea canalelor cu ajutorul laserului cu femtosecundă pot facilita inserția INTACS și pot minimiza durata procedurii.7

Ceratotomia astigmatică
Ceratotomia astigmatică asistată de laserul cu femtosecundă a fost descrisă în principal pentru tratamentul astigmatismului ridicat în urma keratoplastiei penetrante.8,9 Deoarece laserul cu femtosecundă este capabil să creeze incizii cu o precizie și o reproductibilitate ridicate, acesta poate fi utilizat pentru a controla lungimea, forma și adâncimea dorită a inciziilor pentru keratotomia astigmatică. Mai multe studii au raportat o predictibilitate sporită și rate reduse de complicații, cum ar fi microperforația și decentrarea, în keratotomia astigmatică asistată de laserul cu femtosecunde, comparativ cu tehnicile manuale.10,11 Se utilizează hărți topografice axiale pentru a identifica meridianele abrupte și se utilizează o nomogramă standardizată pentru a genera un plan chirurgical cu incizii împerecheate pentru fiecare pacient.

Extracția lenticulelor asistată cu laserul de femtosecundă
Extracția lenticulelor asistată cu laserul de femtosecundă (cunoscută și sub denumirea de FLEx) este utilizată pentru a corecta miopia. Tehnica presupune realizarea a două tăieturi lamelare în cornee care se intersectează la periferie, creând astfel o lenticulă care este îndepărtată. Lenticula este extrasă prin intermediul unui lambou cornean tradițional, creat cu laserul femtosecundar. Îndepărtarea lenticuleireduce curbura corneei, reducând ulterior miopia. Într-un studiu realizat de Blum et al. rezultatele la șase luni au demonstrat că FLEx este o procedură sigură și promițătoare pentru tratamentul miopiei.12

Small Incision Lenticule Extraction
Această tehnică este similară cu extracția lenticulei asistată de laserul cu femtosecunde, în sensul că o lenticulă corneană este extrasă pentru a corecta miopia. totuși, lenticula este îndepărtată printr-o mică tăietură laterală creată cu laserul cu femtosecunde, mai degrabă decât printr-un lambou. Deoarece această procedură nu implică crearea unui lambou, poate duce la o incidență mai mică a ochiului uscat și a ectasiei și elimină, de asemenea, potențialul complicațiilor legate de lambou. Rapoartele arată rezultate promițătoare în corectarea miopiei la șase luni.13,14

Transplant corneal
Ceratoplastie asistată de laserul cu femtosecundă
Laserul cu femtosecundă a fost aprobat pentru crearea de incizii corneene cu grosime totală și parțială pentru keratoplastie în 2005. Înainte de operația de keratoplastie, modelul de incizie dorit este mai întâi aplicat pe corneea donatorului, apoi un model corespunzător este aplicat pe corneea receptorului cu ajutorul laserului femtosecund. Inciziile receptorului sunt lăsate incomplete pentru a facilita transferul pacientului în sala de operație. Puntea netăiată este apoi disecată în sala de operație, iar keratoplastia este finalizată într-un mod similar operației tradiționale de keratoplastie (a se vedea figura 1).

Realizarea keratoplastiei asistate de laserul cu femtosecunde (FLAK) are câteva avantaje față de keratoplastia penetrantă tradițională. Se pot aplica diferite modele de tăieturi de trefilație, cum ar fi top-hat, zig-zag sau în formă de ciupercă. Aceste configurații au ca rezultat o suprafață mai mare de contact dintre grefă și gazdă, ceea ce se traduce printr-un timp de vindecare mai scurt și o îndepărtare mai rapidă a suturilor.15-17 Configurația în formă de ciupercă poate fi avantajoasă pentru keratoconus prin faptul că oferă o suprafață refractivă anterioară mai mare, în timp ce un model top-hat poate fi preferat în boala endotelială pentru a înlocui mai multe celule endoteliale.
Ceratoplastia lamelară anterioară
Ceratoplastia lamelară anterioară constă în transplantul stratului anterior al corneei în cazul în care numai lamela anterioară este bolnavă, cum ar fi cicatricile corneei anterioare, degenerările sau distrofiile. Avantajele keratoplastiei lamelare anterioare includ natura sa mai puțin invazivă și riscul redus de respingere. Cu toate acestea, disecția lamelară manuală precisă este o provocare. Într-un studiu realizat de Yoo și colaboratorii, profunzimea patologiei corneei anterioare a fost determinată cu ajutorul tomografiei în coerență optică a segmentului anterior, iar laserul cu femtosecunde a fost utilizat pentru a pregăti țesutul donator și ochiul receptor pentru a efectua cu succes keratoplastia lamelară anterioară asistată de laserul cu femtosecunde.18 Singurele complicații raportate au inclus ochiul uscat; în rest, nu au fost raportate incidențe de respingere a grefei, infecție sau încropiri epiteliale. Rezultatele keratoplastiei lamelare anterioare cu laser femtosecund trebuie evaluate în continuare pentru a determina beneficiile față de keratoplastia lamelară anterioară standard.

Keratoplastia endotelială
Keratoplastia endotelială cu stripare a lui Deschemet a devenit procedura standard pentru patologia posterioară izolată, cum ar fi distrofia endotelială a lui Fuch și keratopatia buloasă pseudofakică. Laserul cu femtosecundă a fost utilizat experimental în pregătirea țesutului donator pentru keratoplastia endotelială, precum și în modelele vivorabbit.19,20 Rapoartele inițiale au demonstrat că pregătirea unei cornee donatoare cu ajutorul laserului cu femtosecundă este sigură.21 Cheng et al. au raportat ulterior prima keratoplastie endotelială asistată de laserul cu femtosecundă pe un pacient cu keratopatie buloasă pseudofakică.22 Patru luni postoperator, discul cornean posterior era clar, demonstrând un strat endotelial cornean funcțional. Limitările potențiale ale keratoplastiei asistate de laserul cu femtosecunde includ pierderea celulelor endoteliale, dificultăți în manipularea țesutului donator și o interfață grefă-gazdă aspră. Sunt necesare studii mai ample pentru a rafina această procedură.

Chirurgia cataractei
Laserul cu femtosecundă este în prezent evaluat pentru capacitatea sa de a îmbunătăți mai multe etape ale chirurgiei cataractei. În 2009, FDA a aprobat laserul femtosecundă pentru efectuarea capsulotomiei anterioare pentru extracția cataractei. Pentru lentilele intraoculare torice și multifocale, centrarea capsulorhexisului este deosebit de importantă, deoarece decentrarea, înclinarea sau rotația acestor lentile poate cauza aberații vizuale, cum ar fi halouri sau abateri semnificative de la rezultatele refractive așteptate. Capacitatea laserului cu femtosecundă de a produce capsulotomii anterioare previzibile, consecvente și perfect circulare ar putea permite îmbunătățirea rezultatelor cu lentile intraoculare premium.

Laserii cu femtosecundă pot fi, de asemenea, utilizați pentru a fragmenta nucleul cristalinului. Diferite modele de tăiere pot fi aplicate nucleului pentru a ajuta la „înmuierea”, ceea ce, în cele din urmă, are ca rezultat reducerea cantității de energie ultrasonică necesară în timpul etapei de facoemulsificare a operației de cataractă.Inciziile corneene clare sunt cea mai răspândită metodă de acces în camera anterioară în timpul operației de cataractă. Laserul femtosecund poate fi utilizat pentru a crea aceste incizii corneene. Într-un studiu pilot, inciziile corneenei create cu laserul cu femtosecunde au fost mai stabile decât inciziile create cu keratome.23 Se presupune că adevărata configurație multiplanară a plăgii create cu laser crește rezistența acesteia la deformare și la scurgeri. În plus, pentru tratamentul astigmatismului, inciziile corneene de grosime parțială create cu laserul cu femtosecundă în momentul operației de cataractă pot spori acuratețea și reproductibilitatea corecției.24
Într-un studiu prospectiv cu 200 de ochi, 74,5 % au fost supuși capsulotomiei cu laser, fragmentării cristalinului și inciziilor corneene cu ajutorul laserului cu femtosecundă. Complicațiile au inclus mici etichete ale capsulei anterioare (10,5 %), rupturi radiale anterioare (4 %), ruptură capsulară posterioară (3,5 %) și nucleu căzut (2 %).25 Autorii au raportat o curbă de învățare abruptă asociată cu utilizarea inițială a laserului femtosecund pentru chirurgia cataractei, urmată de o eventuală creștere a ușurinței și predictibilității odată ce această nouă tehnică a fost stăpânită. Alte studii de amploare trebuie efectuate pentru a confirma siguranța și eficacitatea acestei noi proceduri.

Limitații ale laserului femtosecundar
În ciuda utilizării cu succes și pe scară largă a laserului femtosecundar în chirurgia oftalmologică, trebuie recunoscute unele limitări. Pentru mulți oftalmologi și pacienți din întreaga lume, accesul la aceste lasere costisitoare reprezintă o limitare dificilă. Utilizarea laserului în proceduri care necesită, de asemenea, o sală de operație, cum ar fi keratoplastia sau chirurgia cataractei, poate reprezenta o problemă logistică suplimentară dacă sistemul laser și sala de operație nu se află în imediata apropiere. Odată cu creșterea eficienței chirurgicale și îmbunătățirea rezultatelor pacienților, se anticipează că această tehnologie poate deveni mai accesibilă în timp.

Concluzie
Laserul femtosecundar este capabil să creeze incizii precise și are o serie de aplicații diverse în chirurgia segmentului anterior. Este inițial și cel mai frecvent utilizat pentru crearea de lambouri LASIK, iar acuratețea, predictibilitatea și siguranța laserului femtosecund au permis aplicarea sa în alte intervenții chirurgicale, inclusiv în keratoplastie și chirurgia cataractei. Evaluările privind rezultatele îmbunătățite ale pacienților și creșterea eficienței chirurgului vor confirma valoarea și promisiunea viitoare a laserului cu femtosecundă în oftalmologie.

.