Le développement de la photodisruption et de son application en ophtalmologie peut être catégorisé en étapes selon la durée de la largeur d’impulsion utilisée pour effectuer une altération des tissus sous la surface. Pour la première fois dans les années 1970, les ophtalmologistes ont pu utiliser l’absorption non linéaire pour traiter le glaucome à angle ouvert à l’aide d’un laser à rubis Q-switché1. Une décennie plus tard, les chirurgiens ont commencé à utiliser l’ablation non linéaire avec un laser Nd:YAG à déclenchement Q pour découper la capsule postérieure du cristallin après une opacification capsulaire postérieure2,3 en induisant une absorption multiphotonique.

A peu près à la même époque, Josef Bille, PhD, et Stuart Brown, MD, ont découvert qu’ils pouvaient créer une intensité élevée à des énergies d’impulsion considérablement plus faibles en raccourcissant la durée d’impulsion d’une plateforme laser, ce qui permet une plus grande précision dans le traitement des tissus. Avec Tibor Juhasz, PhD, comme scientifique en chef, cette équipe de la start-up Intelligent Surgical Lasers a conçu un prototype de laser fonctionnant à une longueur d’onde de 1 053-μm et émettant des impulsions d’une durée de plusieurs dizaines de picosecondes et de plusieurs millijoules d’énergie d’impulsion4,5. Bien que ce laser n’ait pas atteint l’objectif visé – des ablations intrastromales reproductibles – il a servi de tremplin pour la conception du premier laser femtoseconde.

Depuis que le laser femtoseconde IntraLase (maintenant Abbott Medical Optics Inc.) a été introduit pour la création de volets, quatre autres lasers femtoseconde de chirurgie réfractive ont fait leur apparition sur le marché : le Femtec (Technolas Perfect Vision), le Femto LDV (Ziemer Ophthalmic Systems AG), le FS200 (Alcon Laboratories, Inc.) et le VisuMax (Carl Zeiss Meditec).

Les lasers femtosecondes ophtalmiques favorisent une chirurgie sûre et des temps de guérison rapides car ils peuvent traiter les tissus et d’autres matériaux dans un volume 3D sans en altérer la surface. Le succès de cette plateforme en chirurgie réfractive et, plus récemment, en chirurgie de la cataracte, repose sur deux caractéristiques uniques : (1) le processus d’absorption non linéaire et (2) la précision extrêmement élevée et les faibles effets secondaires résultant du faible niveau d’énergie nécessaire à la photodisruption. Grâce au processus d’absorption non linéaire du laser, le chirurgien peut traiter les tissus en trois dimensions sans être limité par une quelconque surface. (Cela diffère de l’absorption linéaire, comme dans le remodelage cornéen au laser excimer, qui se produit directement à la surface du tissu absorbant et est déterminée par la longueur d’onde et les caractéristiques d’absorption du tissu). Les lasers femtoseconde ont de nombreuses applications ophtalmiques, qui sont discutées ci-dessous.

Caractéristiques particulières

Imagerie. Les lasers femtoseconde ophtalmiques utilisent une procédure de balayage 3-D pour la découpe des tissus. La même livraison de faisceau 3-D utilisée pour perturber les tissus peut également être utilisée pour imager le processus de coupe avant, pendant et après la chirurgie. Le tissu cible peut être balayé pour l’imagerie sans l’ajout de miroirs ou de lentilles de balayage. La première génération de chirurgie de la cataracte par laser femtoseconde utilise déjà cette caractéristique unique en faisant passer un faisceau de tomographie par cohérence optique (OCT) le long du trajet du faisceau laser pour imager le tissu cible. Cette fonction n’est pas encore utilisée dans les lasers femtoseconde pour la chirurgie réfractive de la cornée, mais elle sera sans doute introduite lorsque la technologie OCT deviendra plus abordable. Actuellement, une seule plateforme chirurgicale cornéenne à laser femtoseconde comprend une fonction d’imagerie, le CorneaSurgeon (Rowiak GmbH), qui prépare le tissu donneur cornéen pour la kératoplastie.

Les lasers femtoseconde peuvent également être utilisés pour réaliser l’imagerie de seconde harmonique et l’imagerie de fluorescence multiphotonique pour fournir des images à haute résolution,6-8 avec la capacité de délivrer des informations sur l’anatomie ainsi que sur les conditions métaboliques du tissu.

Tissu turbide. Les tissus cornéens turbides induisent une très forte diffusion. Heureusement, avec les grandes longueurs d’onde infrarouges, la diffusion est très faible, ce qui permet de traiter les tissus turbides à leur surface, dans les couches plus profondes, et même dans les cristallins scléreux et les tissus scléraux.9-11 À l’avenir, les ophtalmologistes pourraient être en mesure d’utiliser cette fonction du laser femtoseconde pour traiter le glaucome avec de nouvelles procédures chirurgicales.

Vitesses de traitement. Aujourd’hui, les lasers femtoseconde ophtalmiques peuvent fournir des taux de répétition de l’ordre du kilohertz avec des énergies d’impulsion suffisamment élevées. Dans le futur, il sera peut-être possible d’utiliser des taux de répétition de délivrance du laser dans la gamme des mégahertz, réduisant encore les temps de traitement.

NOUVELLES APPLICATIONS

Chirurgie de la cataracte par laser. Il s’agit de la plus récente application ophtalmique du laser femtoseconde, avec quatre sociétés ouvrant la voie dans ce domaine : OptiMedica Corp. avec son laser de précision Catalys ; LensAR, avec sa plateforme laser LensAR ; Alcon Laboratories, Inc. avec sa plateforme laser LenSx ; et Bausch + Lomb, avec le Victus. Le fabricant du Victus a déclaré que le laser a la capacité de réaliser des applications réfractives de la cataracte ainsi que de la cornée.

Traitement des attachements tractionnels du vitré. Dans un avenir proche, les impulsions laser ultracourtes pourraient remplacer la vitrectomie postérieure pour le traitement des attaches tractionnelles du vitré. Cette stratégie non invasive nécessite un certain développement avant d’être possible, car les impulsions laser délivrées à travers le vitré sont déformées. Cela nécessite une énergie plus élevée, provoquant des ondes de choc acoustiques et des dommages thermiques. Toutefois, si l’on parvient à intégrer l’optique adaptative dans la délivrance du faisceau, ces aberrations optiques peuvent être éliminées, ce qui permet d’obtenir un spot laser bien focalisé et hautement résolu (figure 1).12

Renverser la presbytie. Une autre application prometteuse du laser femtoseconde est le renversement de la presbytie par la restauration de la flexibilité du cristallin. L’espoir est que le laser femtoseconde puisse être utilisé pour créer des micro-incisions à l’intérieur du cristallin sans ouvrir chirurgicalement l’œil (figure 2). Ces microcanaux pourraient réduire la friction interne du tissu du cristallin, agissant comme des plans de glissement. Lorsqu’elles ont été appliquées à des yeux de lapin, ces incisions laser n’ont pas provoqué de croissance de cataracte ni d’anomalies de cicatrisation. 13-15 Lorsqu’elles ont été appliquées à des yeux d’autopsie humaine, une augmentation moyenne de 100 μm de l’épaisseur antéropostérieure du cristallin a été observée, correspondant à un gain de 2,00 à 3,00 D de l’amplitude accommodative (figure 3).

Façonnage de l’indice de réfraction. Si l’intensité du laser femtoseconde reste juste en dessous du seuil de rupture optique, il est possible de créer un plasma de faible densité, qui permettra aux électrons libres d’interagir avec les tissus environnants. Ces réactions chimiques pourraient entraîner de légères modifications de l’indice de réfraction des milieux optiques, et ce phénomène pourrait être utilisé pour programmer des lentilles diffractives dans la cornée ou le cristallin. Dans les études animales, il a été démontré que le modelage de l’indice de réfraction était stable pendant plusieurs semaines ou mois16 ; ce principe pourrait également être utilisé pour ajuster la puissance d’une LIO in situ.17

Réticulation du collagène cornéen (CXL). Des impulsions laser ultracourtes appliquées à la cornée postérieure ou au tissu scléral pourraient être possibles grâce à l’absorption à deux photons. Par conséquent, les chirurgiens pourraient appliquer le CXL à des zones plus profondes de l’œil pour des effets bénéfiques supplémentaires chez les patients atteints de kératocône.

Renversement de la cataracte. Le photo-blanchiment, ou l’utilisation de l’absorption multiphotonique pour détruire photochimiquement les agrégats de protéines absorbantes, fluorescentes et diffusantes à l’intérieur du noyau, peut supprimer le jaunissement du cristallin. Dans une expérience,18 lentilles de donneurs humains ont été traitées avec un laser infrarouge pulsé à 800 nm. Après le traitement, les chercheurs ont constaté que la décoloration jaune du cristallin liée à l’âge était réduite et que la transmission de la lumière augmentait. Enfin, en utilisant le contrôle cohérent, une méthode basée sur la mécanique quantique pour contrôler les processus dynamiques de la lumière, il pourrait être possible de blanchir sélectivement le cristallin.19

CONCLUSION

De hauts niveaux de précision chirurgicale sont possibles avec les lasers femtoseconde, et les ophtalmologistes ont déjà fait bon usage de cette technologie, à l’origine en chirurgie réfractive et maintenant aussi en chirurgie de la cataracte. Les frontières de la chirurgie de la rétine et du glaucome ne sont pas loin derrière.

MESSAGE À RETOURNER

• Les lasers femtoseconde favorisent une chirurgie sûre et des temps de guérison rapides car ils peuvent traiter les tissus et d’autres matériaux dans un volume en 3D sans en altérer la surface.
• Les caractéristiques utiles des lasers femtoseconde comprennent la capacité d’imagerie, les grandes longueurs d’onde infrarouges et les taux de répulsion élevés.
• Les applications potentielles comprennent la chirurgie de la cataracte au laser, le traitement des attachements tractionnels du vitré, l’inversion de la presbytie, le façonnage de l’indice de réfraction, le CXL et l’inversion de la cataracte.

Holger Lubatschowski, PhD, est PDG chez Rowiak GmbH, en Allemagne. Le professeur Lubaschowski déclare avoir un intérêt financier dans le domaine de la chirurgie assistée par laser femtoseconde, et il est actionnaire de Rowiak GmbH. Il peut être joint à l’adresse électronique suivante : [email protected].

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