Femtosekundlaser i oftalmologi

Femtosekundlaserns mångsidighet, förutsägbarhet och unika egenskaper har gjort det möjligt att använda den inom flera olika områden av främre segmentkirurgi. Femtosekundlaser genererar ultrakorta pulser som utnyttjar små mängder energi och minimerar skador på omgivande vävnader.

Femtosekundlaserns mångsidighet, förutsägbarhet och unika egenskaper har gjort det möjligt att använda den inom flera olika områden av främre segmentkirurgi. Femtosekundlaser genererar ultrakorta pulser som utnyttjar små mängder energi och minimerar skador på någon av de omgivande vävnaderna.

I den här artikeln sammanfattar vi de kirurgiska tekniker som har utvecklats inom ögonkirurgi med användning av femtosekundlaser sedan den godkändes av den amerikanska livsmedels- och läkemedelsmyndigheten (FDA) år 2001. Femtosekundlasern introducerades ursprungligen för skapande av hornhinneflikar för laser in situ keratomileusis (LASIK). Sedan dess har användningen av femtosekundlaser utökats till andra hornhinneoperationer och på senare tid till kataraktkirurgi.

Femtosekundlaserprinciper
Femtosekundlasern är en infraröd laser (våglängd: 1 053 nm) med ultrakort pulsvaraktighet (10-15 s). Med tanke på den korta pulsvaraktigheten har femtosekundlasern förmågan att leverera laserenergi med minimal kollateral skada på den intilliggande vävnaden. Termisk skada på närliggande vävnad i hornhinnan har uppmätts vara i storleksordningen 1 μm.1 Vävnadsinteraktionen som denna laser utnyttjar är känd som fotodestruktion, en process där små volymer av vävnad förångas vilket resulterar i bildandet av kavitationsgasbubblor (koldioxid och vatten).2

Femtosekundlasern är dessutom unik i det avseendet att den kan fokuseras var som helst inom eller bakom hornhinnan och att den i viss utsträckning kan passera genom optiskt dimmiga medier, t.ex. en ödematös hornhinna. Lasern kan användas i flera olika geometriska mönster, bland annat vertikala, spiralformade eller sicksackformade snitt.

Femtosekundlasersystem
Det finns flera kommersiellt tillgängliga femtosekundlasermodeller:

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

System som är särskilt utformade för kataraktkirurgi omfattar:

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

De tidiga femtosekundlasersystemen arbetade med en låg repetitionsfrekvens (15 KhZ) och krävde därför högre energi för att fungera. De nya enheterna har en ökad repetitionsfrekvens (så hög som 150 Khz), vilket leder till användning av mindre energi och kortare procedurtid. Dessutom varierar apparaterna i sina programmerade och anpassningsbara geometriska snittmönster. Varje lasersystem har distinkta egenskaper som gör att det kan populariseras för användning vid specifika ingrepp.

Refraktiv kirurgi
Laser In Situ Keratomileusis Flaps
Inför ögonkirurgi populariserades femtosekundlasern först som ett alternativ till den mekaniska mikrokeratomen för skapande av LASIK-flaps. Femtosekundlasern appliceras på hornhinnans stroma på ett i förväg beräknat djup. Skapandet av flaps med femtosekundlasern har jämförts med skapandet med den mekaniska mikrokeratomen. Rapporter har visat på minskade aberrationer av högre ordning3 och förbättrad förutsägbarhet när det gäller lamelltjocklek.4 Dessutom erbjuder femtosekundlasern fler alternativ när det gäller lamelltjocklek, sidoskärningsvinkel, gångjärnsspecifikationer och avfyrningsmönster.

Komplikationer i samband med användning av femtosekundlaser för skapande av LASIK-lameller är sällsynta. Det opaka bubbelskiktet (OBL) bildas längs skärningsplanet och kan begränsa kirurgens eller excimerlaserns förmåga att lokalisera pupillen för centrering. Detta kan uppstå när kavitationsbubblor flyr in i det djupa hornhinnans stroma, även om de flesta försvinner spontant. Transient light-sensitivity syndrome (TLSS) kännetecknas av fotofobi och smärta som kan uppträda dagar till veckor efter LASIK med femtosekundlaserskapande av flap.5 Det försvinner vanligtvis efter aggressiv behandling med topiska steroider.

Intrakorneala ringsegment
Intrakorneala ringsegment (INTACS) är tunna halvcirkelformade insatser av polymetylmetakrylat som implanteras i hornhinnans stroma för att förkorta båglängden på den centrala hornhinneytan och resultera i att hornhinneytan blir plattare. Intracorneala ringsegment har använts för att behandla korneala ektatiska sjukdomar, t.ex. keratokonus och ektasi efter LASIK, samt myopi. Femtosekundlasern kan programmeras för att skapa tunnlar för INTACS-implantation. Denna teknik har visat sig vara jämförbar med manuell tunneldissektion när det gäller visuella och refraktiva resultat.6,7 Konsistensen av djupet, jämnheten i snittet och det minimala trauma som uppstår när kanalerna skapas med hjälp av femtosekundlasern kan göra det lättare att sätta in INTACS och minimera ingreppets längd.7

Astigmatisk keratotomi
Femtosekundlaserassisterad astigmatisk keratotomi har främst beskrivits för behandling av hög astigmatism efter penetrerande keratoplastik.8,9 Eftersom femtosekundlasern kan skapa snitt med hög precision och reproducerbarhet kan den användas för att styra den önskade längden, formen och djupet på snitten för astigmatisk keratotomi. Flera studier har rapporterat förbättrad förutsägbarhet och minskad komplikationsfrekvens, t.ex. mikroperforation och decentrering, vid femtosekundlaserassisterad astigmatisk keratotomi jämfört med manuell teknik10,11 . Axiella topografiska kartor används för att identifiera de branta meridianerna och ett standardiserat nomogram används för att generera en kirurgisk plan med parade snitt för varje patient.

Femtosekundlaserassisterad lenticulextraktion
Femtosekundlaserassisterad lenticulextraktion (även känd som FLEx) används för att korrigera myopi. Tekniken innebär att man gör två lamellära snitt i hornhinnan som korsar varandra i periferin, vilket skapar en lentikel som avlägsnas. Lentibulan extraheras genom en traditionell, med femtosekundlaser skapad hornhinnelapp. När linsen avlägsnas minskar hornhinnans krökning, vilket minskar närsyntheten. I en studie av Blum et al. visade sexmånadersresultaten att FLEx är ett både säkert och lovande förfarande för behandling av myopi.12

Small Incision Lenticule Extraction
Denna teknik liknar femtosekundlaserassisterad lenticulextraktion i det avseendet att en hornhinnelenticula extraheras för att korrigera myopi. lenticulan avlägsnas dock genom ett litet femtosekundlaser-skapat sidosnitt i stället för genom en klaff. Eftersom detta förfarande inte innebär att en klaff skapas kan det leda till lägre förekomst av torra ögon och ektasier, och det eliminerar också risken för klaffrelaterade komplikationer. Rapporter visar lovande resultat när det gäller att korrigera myopi efter sex månader.13,14

Corneatransplantation
Femtosekundlaserassisterad keratoplastik
Femtosekundlasern godkändes 2005 för skapande av hel- och deltjocklekskurvor i hornhinnan för keratoplastik. Före keratoplastikoperationen appliceras först det önskade snittmönstret på donatorhornhinnan och sedan ett motsvarande mönster på mottagarhornhinnan med hjälp av femtosekundlasern. Mottagarens snitt lämnas ofullständiga för att underlätta förflyttningen av patienten till operationssalen. Den oklippta bron dissekeras sedan i operationssalen och keratoplastiken avslutas på liknande sätt som vid traditionell keratoplastikkirurgi (se figur 1).

Den femtosekundlaserassisterade keratoplastiken (FLAK) har några fördelar jämfört med traditionell penetrerande keratoplastik. Olika mönster av trephinationssnitten kan tillämpas, t.ex. topphatt-, sicksack- eller svampformade snitt. Dessa konfigurationer resulterar i en större yta för kontakt mellan transplantat och värd, vilket leder till kortare läkningstid och snabbare avlägsnande av suturer.15-17 Svampkonfigurationen kan vara fördelaktig vid keratokonus genom att ge en större främre refraktiv yta, medan ett topphattmönster kan vara att föredra vid endotelsjukdom för att ersätta fler endotelceller.
Anterior lamellär keratoplastik
Anterior lamellär keratoplastik består av transplantation av hornhinnans främre skikt när endast den främre lamellen är sjuk, t.ex. främre hornhinnans ärr, degenerationer eller dystrofier. Fördelarna med främre lamellär keratoplastik är bland annat att den är mindre invasiv och att den minskar risken för avstötning. Det är dock svårt att göra en exakt manuell lamellär dissektion. I en studie av Yoo et al. fastställdes djupet av den främre hornhinnans patologi med hjälp av optisk koherenstomografi av det främre segmentet, och femtosekundlasern användes för att förbereda donatorvävnaden och mottagarögat för att framgångsrikt utföra femtosekundlaserassisterad främre lamellär keratoplastik.18 De enda rapporterade komplikationerna inkluderade torra ögon; i övrigt rapporterades inga förekomster av avstötning av transplantat, infektion eller epitelinväxning. Utfallet med femtosekundlaser-anterior lamellär keratoplastik måste utvärderas ytterligare för att fastställa fördelarna jämfört med standardmässig anterior lamellär keratoplastik.

Endotelial keratoplastik
Descemet’s stripping endothelial keratoplasty har blivit standardproceduren för isolerad bakre patologi såsom Fuch’s endothelial dystrophy och pseudophakic bullous keratopathy. Femtosekundlasern har använts experimentellt för att förbereda donatorvävnad för endotelisk keratoplastik samt i vivorabbitmodeller.19,20 De första rapporterna visade att det är säkert att förbereda en donatorhornea med hjälp av femtosekundlasern.21 Cheng et al. rapporterade därefter den första femtosekundlaserassisterade endoteliska keratoplastiken på en patient med pseudophakisk bullous keratopati.22 Fyra månader efter operationen var den bakre kornealskivan klar, vilket visade på ett funktionellt kornealt endotelskikt. Potentiella begränsningar av femtosekundlaserassisterad keratoplastik inkluderar förlust av endotelceller, svårigheter med hantering av donatorvävnad och ett grovt gränssnitt mellan transplantat och värd. Större studier är nödvändiga för att förfina detta förfarande.

Kataraktkirurgi
Femtosekundlasern utvärderas för närvarande för sin förmåga att förbättra flera steg i kataraktkirurgin. År 2009 godkände FDA femtosekundlasern för utförande av främre capsulotomi vid kataraktutdragning. För toriska och multifokala intraokulära linser är centreringen av capsulorhexis särskilt viktig eftersom decentrering, lutning eller rotation av dessa linser kan orsaka visuella aberrationer som halos eller betydande avvikelser från förväntade refraktiva resultat. Femtosekundlaserns förmåga att producera förutsägbara, konsekventa och perfekt cirkulära främre kapsulotomier kan möjliggöra förbättrade resultat med premium intraokulära linser.

Femtosekundlaser kan också användas för att fragmentera linsens kärna. Olika snittmönster kan tillämpas på kärnan för att hjälpa till att ”mjuka upp”, vilket i slutändan resulterar i minskade mängder ultraljudsenergi som krävs under phakoemulsifieringssteget i kataraktkirurgin.Klara hornhinnesnitt är den mest använda metoden för att komma in i främre kammaren vid kataraktkirurgi. Femtosekundlasern kan användas för att skapa dessa hornhinnesnitt. I en pilotstudie var hornhinnesnitt som skapats med femtosekundlaser mer stabila än snitt som skapats med keratom.23 Hypotesen är att den sanna multiplanära konfigurationen av det laserskapade såret ökar dess motståndskraft mot deformation och läckage. För behandling av astigmatism kan dessutom korneala snitt med partiell tjocklek som skapats med femtosekundlaser vid kataraktkirurgi förbättra noggrannheten och reproducerbarheten av korrigeringen.24
I en prospektiv studie av 200 ögon genomgick 74,5 % laserkapsulotomi, linsfragmentering och korneala snitt med hjälp av femtosekundlaser. Komplikationer omfattade små främre kapseltaggar (10,5 %), främre radiella tårar (4 %), posteriora kapselrupturer (3,5 %) och tappad nukleus (2 %).25 Författarna rapporterade en brant inlärningskurva i samband med den första användningen av femtosekundlasern för kataraktkirurgi, följt av en eventuell ökning av lätthet och förutsägbarhet när man väl behärskade denna nya teknik. Ytterligare stora studier måste genomföras för att bekräfta säkerheten och effekten av detta nya förfarande.

Femtosekundlaserns begränsningar
Trots den framgångsrika och utbredda användningen av femtosekundlasern inom oftalmokirurgi måste vissa begränsningar erkännas. För många oftalmologer och patienter runt om i världen är tillgången till dessa dyra lasrar en utmanande begränsning. Att använda lasern vid ingrepp som också kräver en operationssal, t.ex. keratoplastik eller kataraktkirurgi, kan innebära ytterligare ett logistiskt problem om lasersystemet och operationssalen inte ligger i närheten av varandra. Med ökad kirurgisk effektivitet och förbättrade patientresultat förväntas denna teknik bli mer tillgänglig med tiden.

Slutsats
Femtosekundlasern kan skapa exakta snitt och har en rad olika tillämpningar inom främre segmentkirurgi. Den används initialt och oftast för att skapa LASIK-flappar, och femtosekundlaserns noggrannhet, förutsägbarhet och säkerhet har gjort det möjligt att använda den vid andra operationer, inklusive keratoplastik och kataraktkirurgi. Bedömningar av förbättrade patientresultat och ökad kirurgisk effektivitet kommer att bekräfta femtosekundlaserns värde och framtida löfte inom oftalmologin.