眼科における光破壊の発展とその応用は、表面下の組織改変を行うために用いられるパルス幅の持続時間で段階に分類することができる。 1970年代に初めて，眼科医はQスイッチルビーレーザーを用いて開放隅角緑内障を治療するために非線形吸収を用いることができた1。 2581>

同じ頃、Josef Bille博士とStuart Brown医学博士は、レーザープラットフォームのパルス時間を短くすることで、かなり低いパルスエネルギーで高い強度を作り出し、組織の処理に高い精度をもたらすことを発見しました。 新興企業Intelligent Surgical Lasersのこのチームは、Tibor Juhasz博士をチーフサイエンティストとして、波長1,053μm、パルス幅数十ピコ秒、パルスエネルギー数ミリジュールのプロトタイプレーザを設計した4,5。 このレーザーは、意図した目標（再現性のある体腔内切除）を達成できませんでしたが、最初のフェムト秒レーザーの設計のための足がかりとなりました。フラップ作成用に導入されて以来、フェムテック（Technolas Perfect Vision）、フェムトLDV（Ziemer Ophthalmic Systems AG）、FS200（Alcon Laboratories, Inc.）の4つの屈折矯正手術用フェムト秒レーザーが市場に導入されました。

眼科用フェムト秒レーザは、3Dボリューム内の組織やその他の材料をその表面を変えることなく加工できるため、安全な手術と速い治癒時間を促進します。 屈折矯正手術や、最近では白内障手術におけるこのプラットフォームの成功は、2つのユニークな特性に基づいています。 (1）非線形吸収プロセス、（2）光破壊に必要なエネルギーレベルが低いため、極めて高い精度と低い副作用が得られること。 レーザーの非線形吸収過程を利用することで、術者は表面に制限されることなく組織を三次元的に加工することができます。 (これは、吸収組織の表面で直接起こり、波長と組織の吸収特性によって決まるエキシマレーザー角膜再形成のような線形吸収とは異なるものである)。

UNIQUE FEATURES

Imaging フェムト秒レーザは多くの眼科アプリケーションを持っており、以下に説明します。 眼科用フェムト秒レーザは、組織切断のために3Dスキャン手順を使用します。 組織を破壊するために使用される同じ3Dビーム伝送は、手術前、手術中、手術後の切断プロセスを画像化するためにも使用できます。 スキャンミラーやレンズを追加することなく、ターゲット組織をスキャンして画像化することができます。 第一世代のフェムト秒レーザー白内障手術では、レーザービームの経路に沿って光コヒーレンス・トモグラフィー（OCT）ビームを通過させて標的組織を画像化することで、すでにこの独自の機能を利用しています。 これと同じ機能は、角膜屈折矯正手術用フェムト秒レーザーではまだ使用されていませんが、OCT技術がより安価になれば、間違いなく導入されるでしょう。 現在、フェムト秒レーザーの角膜手術プラットフォームでイメージング機能を備えているのは、角膜移植のために角膜ドナー組織を準備するCorneaSurgeon（Rowiak GmbH）1台のみです。

フェムト秒レーザーは、組織の代謝条件と同様に解剖学に関する情報を提供する能力を備えた高解像度画像、6-8を提供するために、第2高調波イメージングおよび多光子蛍光イメージングを実行するために使用することもできます。 角膜の濁った組織は、非常に強い散乱を引き起こします。 幸いなことに、長赤外波長では散乱が非常に小さいため、濁った組織をその表面、深層、さらには硬化した水晶体や強膜組織で処理することができます。9-11 将来、眼科医はフェムト秒レーザのこの機能を利用して、新しい外科的処置で緑内障を治療できるようになるかもしれません。 今日、眼科用フェムト秒レーザーは、十分に高いパルス・エネルギーでキロヘルツ・レンジの繰り返し速度を提供することができる。 将来的には、メガヘルツ帯のレーザ伝送速度を使用することが可能になり、治療時間をさらに短縮できるかもしれません。 これはフェムト秒レーザの最新の眼科アプリケーションであり、4社がこの分野で道を切り開いている。 オプティメディカ社のCatalys Precision Laser、LensAR社のLensAR laser platform、Alcon Laboratories, Inc.のLenSx laser platform、Bausch + Lomb社のVictusである。 Victusのメーカーは、このレーザーが白内障だけでなく角膜屈折矯正のアプリケーションを実行する能力があると述べています

Tractional vitreous attachmentsの治療法。 近い将来、牽引性硝子体付着物の治療において、後部硝子体手術の代わりに超短パルスレーザーが用いられるようになるかもしれません。 この非侵襲的な方法は、硝子体を通して照射されるレーザーパルスが歪んでしまうため、実現までにはある程度の開発が必要です。 そのため、より高いエネルギーが必要となり、音響衝撃波や熱損傷が発生します。 しかし，適応光学系をビーム伝送にうまく組み込むことができれば，これらの光学的収差を除去することができ，したがって，焦点の合った高分解能のレーザースポットを実現することができる（図1）12

老眼を回復させること。 フェムト秒レーザーのもう一つの有望な応用は、水晶体の柔軟性を回復させることによる老眼の反転です。 フェムト秒レーザーを使って、開眼せずに水晶体の内部に微細な切り込みを入れることが期待されています（図2）。 この微細な溝は、水晶体組織の内部摩擦を減らし、滑走面の役割を果たすと考えられる。 ウサギの眼に照射した場合、これらのレーザー切開は白内障の成長や創傷治癒の異常を引き起こさないことが確認された。 13-15 ヒトの剖検眼に適用した場合、水晶体の前後方向の厚みに平均100μmの増加が見られ、収容振幅の2.00～3.00D増に相当した（図3）

屈折率整形。 フェムト秒レーザーの強度が光絶縁破壊の閾値のすぐ下にある場合、低密度のプラズマを作ることが可能であり、これにより自由電子が周囲の組織と相互作用することができる。 こうした化学反応により、光学媒体の屈折率がわずかに変化する可能性があり、この現象を利用して、回折レンズを角膜や水晶体にプログラムすることができる。 動物実験では、屈折率の形成は数週間または数か月間安定していることが示されている16。この原理は、眼内レンズの度数をその場で調整するためにも使用できる17

角膜コラーゲンクロスリンキング（CXL）。 角膜後面や強膜組織への超短レーザーパルスの照射は、二光子吸収法を用いて可能であると考えられる。 したがって、外科医は、円錐角膜の患者においてさらなる有益な効果を得るために、目のより深い部分にCXLを適用することができるだろう。 光漂白、つまり多光子吸収を利用して核内の吸収性、蛍光性、散乱性のタンパク質凝集体を光化学的に破壊することで、水晶体の黄変を除去することができます。 ある実験では、18人のヒトのドナーレンズが800nmの赤外線フェムト秒パルスレーザーで処理されました。 その結果、加齢に伴う水晶体の黄変が軽減され、光の透過率が向上することが確認された。 最後に、動的な光プロセスを制御するための量子力学に基づく方法であるコヒーレント制御を使用して、水晶体を選択的に漂白することが可能かもしれません19

CONCLUSION

高レベルの手術精度はフェムト秒レーザで可能であり、眼科医はすでにこの技術を十分に活用しています。

TAKE-HOME MESSAGE

• フェムト秒レーザは、3Dボリューム内の組織や他の材料をその表面を変えることなく加工できるため、安全な手術と速い治癒時間を促します。
• フェムト秒レーザーの有用な特徴には、イメージング能力、長い赤外線波長、および高いレプテーション率があります。
• 潜在的なアプリケーションには、レーザー白内障手術、牽引性硝子体付着の治療、老眼の回復、屈折率整形、CXL、白内障回復が含まれます。 Lubaschowski教授は、フェムト秒レーザー支援手術の分野で金銭的な利害関係があり、Rowiak GmbHの株主であると述べています。 ルバショフスキー教授の連絡先は以下の通りです。 [email protected].
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  König K,Uchugonova A,Straub M,et al.