comparaison des lasers femtoseconde

à savoir
Comparaison
des lasers femtoseconde
Partie 1 : Chirurgie cornéenne
Dr Michael Assouline*
Introduction
Le Lasik a été révolutionné par l’introduction du premier
laser femtoseconde (IntraLase en 2001 par Abbott Médical Optics).
La réalisation du volet au laser femtoseconde a amélioré
la sécurité et la précision optique de l’intervention et est
devenue la technique de choix pour tous les chirurgiens
ayant accès à la technologie.
D’autres applications sont apparues rapidement dans le
domaine de la chirurgie cornéenne :
• incisions relaxantes arciformes ;
• kératoplasties lamellaires ;
• kératoplasties à géométrie de bord mécaniquement
stable (en “champignon”, en “chapeau” en “sapin de
noël” ;
• correction de la presbytie par kératotomies annulaires
relaxantes intrastromales concentriques (IntraCor).
Cinq modèles de lasers femtoseconde sont actuellement
disponibles pour la chirurgie cornéenne :
• IntraLase FS150 (Abbot Medical Optics)*;
• LDV Da Vinci (Ziemer) ;
• Femtec (Technolas Perfect Vision) ;
• Visumax (Zeiss Meditec)*;
• UltraFlap 200 (Wavelight Alcon).
Quatre modèles sont ou seront proposés commercialement à court terme pour la chirurgie de la cataracte, et
seront abordés plus en détails dans la deuxième partie
de cet article :
• Lensar ;
• LensX ;
• Optimedica ;
• Femtec (Technolas Perfect Vision)*.
* dont nous disposons à la Clinique de la Vision – Paris
* Centre Iéna Vision & Clinique de la Vision, Paris
www.ienavision.fr
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Principes généraux
Pulse
Les lasers femtoseconde utilisent une longueur d’onde
de 1 053 nm dans l’infrarouge proche, similaire à celle
du laser Nd YAG mais avec des durées de pulse beaucoup plus courtes (de l’ordre d’une femtoseconde au
lieu d’une nanoseconde).
L’effet disruptif obtenu par ce temps très court du claquage optique limite les lésions tissulaires adjacentes
et peut être modulé par la variation de quelques paramètres simples :
• disposition géométrique des pulses ;
• fréquence (durée ou taux de répétition) des pulses ;
• énergie des pulses ;
• taille des spots.
Clivage du tissu
Le claquage optique dépend d’une relation entre la durée et l’énergie du pulse (un pulse plus long nécessite
une énergie plus élevée). Ce claquage optique induit la
formation d’un plasma ionisé et d’une bulle de cavitation, dont l’expansion permet le clivage (disprution)
du tissu. La taille des bulles de cavitation détermine
l’énergie et l’espacement requis pour obtenir un clivage continu du tissu (faible énergie  petite bulle 
espacement plus réduit nécessaire, avec une augmentation du nombre et un éventuel chevauchement des
impacts).
Ouverture numérique optique
L’ouverture numérique optique du laser permet de régler le diamètre et le volume des spots. Une ouverture
plus élevée améliore la focalisation et la précision de la
profondeur du traitement et diminue l’énergie nécessaire en réduisant la dispersion.
Fréquence
Les premiers modèles avaient une fréquence faible
(15 KHz) et une énergie très élevée, entraînant la formation de bulles de grandes tailles et d’une interface
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à savoir
de dissection plus grossière que celle obtenue avec les
modèles plus récents (150-1 000 KHz).
Les fréquences élevées, avec une petite taille de spot
et une faible énergie, contribuent à l’obtention de surfaces plus lisses et à réduire l’inflammation induite
par l’onde de choc mécanique associée à l’effet tissulaire. Cette onde de choc est responsable par exemple
du syndrome de photophobie transitoire (TLS pour
transient light sensitivity) observé avec les premiers
modèles.
Durée de la procédure
Le temps de la procédure est également réduit par une
fréquence plus élevée (plus de 30 secondes initialement et 6 à 17 secondes actuellement pour un volet de
Lasik).
Disposition géométrique
La disposition géométrique des impacts dans l’espace
est extrêmement variée pour un même modèle, en
fonction des applications souhaitées, et selon les modèles de laser.
Cette disposition géométrique doit tenir compte de
l’interférence des nouveaux impacts avec les bulles de
cavitation déjà formées dans le tissu, notamment lors
des superpositions destinées à la création d’incisions
verticales (bord du volet, anneau limitant d’une kératoplastie, incisions relaxantes cornéennes, anneaux de
l’IntraCor).
Modes de découpes
Les modes de découpes lamellaires “horizontales”
actuels sont soit de type raster (balayage horizontal
linéaire analogue à celui d’une télévision) soit de type
spirale (débutant au centre et s’étendant vers la périphérie ou l’inverse). L’interface semble plus lisse avec
le mode raster que le mode spirale pour l’Intralase,
mais d’autres modèles (Visumax par exemple) utilisent préférentiellement le mode spirale.
Anneau de succion
En chirurgie cornéenne, la précision de la délivrance
géométrique des impacts est garantie par l’aplanation
mécanique de la cornée et la solidarisation de l’interface laser avec la surface oculaire au moyen d’un anneau de succion.
Les modèles utilisant une interface plane (AMO IntraLase, Waveligh Alcon, et LDV Ziemer) nécessitent une
pression plus forte pour aplatir la forme cornéenne.
Les modèles utilisant une interface concave de courbure proche de celle de la cornée (Visumax Zeiss Meditec, Femtec Technolas Perfect Vision) apportent le
bénéfice d’une pression “d’aplanation” plus faible et
également d’une moindre distorsion de la forme cornéenne lors de la délivrance des impacts, ce qui permet
une meilleure exactitude géométrique de leur disposition effective (par exemple meilleure circularité des
volets de Lasik et des tunnels pour implantation de
segments intracornéens, meilleure orthogonalité des
anneaux de l’IntraCor).
La succion exercée par l’interface patient (PI) est localisée à la sclère pericornéenne, et peut être pénalisée par un chémosis conjonctival (inflammatoire lié à
une conjonctivite ou mécanique, par exemple à la suite
de la répétition infructueuse de plusieurs tentatives
d’aplanation). Dans le Visumax, la succion est apliquée
directement au limbe et à la cornée périphérique.
Focalisation
En chirurgie intraoculaire de la cataracte, le contrôle
de la focalisation précise du laser au niveau du tissu
cible (capsule et noyau cristalliniens notamment) nécessite l’emploi d’une technologie spécifique d’imagerie 3D en temps réel, de haute résolution par OCT
ou microscopie confocale, capable d’intégrer les variations minimes mais significatives de position de
ces structures avec les modifications peropératoires
de la pression intraoculaire ou artérioveineuse. Ces
systèmes seront peut-être appliqués à la cornée par la
suite.
Spécificités de chaque plateforme
Chacune des plateformes femtoseconde cornéennes
présente des spécificités propres.
Laser Intralase FS150
(Abbot Medical Optics) (Fig. 1)
Le type de cet anneau de succion (aussi appelé PI pour
patient interface) et la pression d’aspiration varient selon les modèles.
Le laser Intralase FS150 (Abbott Medical Optics) est
la 5e génération de laser femtoseconde pour cette
marque. Le dernier modèle offre une fréquence nettement améliorée (de 15 à 150 KHz) ainsi que des possibilités de programmation très étendues, notamment
pour les chirurgies cornéennes comme les volets de
Lasik (Flap procedures, Intralasik ou UltraLasik),
l’implantation d’anneaux intracornéens (Ring pro-
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lement) dans le but de façonner un biseau permettant
l’engrènement périphérique du volet et d’améliorer sa
stabilité en réduisant le risque d’invasion épithéliale.
L’intérêt de cette capacité d’ajustement est également
diminué par la nécessité de réduire, dans le cas d’un
angle de découpe élevé, le diamètre maximum du volet
réalisable.
Pour les kératoplasties, la qualité de la découpe lamellaire profonde (au-delà de 250 µm) paraît insuffisante
pour rivaliser avec les techniques manuelles prédescemétiques.
L’interface patient plane nécessite une pression de
succion assez élevée pour garantir la stabilité de l’immobilisation du globe et la qualité de la découpe.
Figure 1 - IntraLase FS150 AMO.
cedures), les incisions arciformes relaxantes (IEK) , et
les kératoplasties lamellaires ou transifixiantes.
C’est celui que nous utilisons le plus actuellement (et
depuis 2005) pour la découpe des volets, les IEK et les
segments intracornéens pour le kératocône.
Ce laser utilise des pulses d’énergie assez élevée (1,2 à
1,8 MJ selon les procédures).
La principale conséquence de cette énergie élevée
est la formation de la couche de bulles opaques (OBL
pour Opaque Bubble Layer), qui pénalisent l’homogénéité de l’effet photoablatif du laser excimer et l’utilisation d’Eyetracker basés sur la reconnaissance de la
microtexture de l’iris. Il est possible de programmer
une poche d’expansion permettant l’évacuation de ces
bulles, mais ceci se fait au détriment du diamètre maximum du volet. Il est également possible d’attendre
quelques minutes la dissipation des bulles disruptives,
ou de les “effacer” par friction, notamment si la photoablation périphérique, au niveau de la charnière,
jouent un rôle important pour l’effet réfractif attendu.
Cette pression élevée utilisée crée un risque non négligeable (et concrétisé au moins une fois, à notre
connaissance, par l’un de nos collègues britanniques)
d’hémorragie expulsive lors de la découpe nécessaire
aux kératoplasties transfixiantes.
Par ailleurs, la pression élevée requise pour l’aplanation au moyen d’une interface plane crée une distorsion plus importante de la forme cornéenne, qui pénalise légèrement l’exactitude géométriques des tracés
en cas de déformation cornéenne préexistante. Par
exemple, dans le kératocône, la tunnellisation requise
pour l’implantation de segments intracornéens est
moins circulaire et parfois mois facile à centrer, sans
que ces problèmes entraînent une limitation significative de l’efficacité clinique.
La pression de succion s’accompagne également volontiers (de façon quasi constante) d’ecchymoses
conjonctivales bénignes et transitoires mais esthétiquement gênantes dans le contexte d’une chirurgie réfractive avec réhabilitation visuelle immédiate.
Laser Femtec (Technolas Perfect Vision) (Fig. 2)
Pour la réalisation des volets cornéens, l’IntraLase
offre une qualité de contrôle visuel (à l’écran) du positionnement de la découpe très performante en cas notamment de difficulté de centrage de l’anneau de succion. Cependant, le recentrage digitalisé de la découpe
entraîne souvent une réduction du diamètre possible
de la découpe (normalement jusqu’à 9,50 mm) qui limite l’utilité de cette capacité d’ajustement.
Une amélioration a été introduite dans la dernière version pour modifier l’angle de découpe des bords du volet (normalement de 80°, possible jusqu’à 120° actuel-
Le laser Technolas Femtec utilise une interface
concave et une faible pression d’aplanation. Sa fréquence insuffisante jusqu’ici le rendait moins efficace
pour la réalisation des volets de Lasik et nous ne l’avons
utilisé jusqu’ici que pour l’application IntraCor, pour
la correction multifocale de la presbytie chez les sujets
emmétropes.
L’intérêt de ce laser va donc se renforcer du fait de
l’augmentation de la fréquence et de l’adjonction sur
la même plateforme d’un système dédié à la chirurgie
de la cataracte au laser femtoseconde, incluant, outre
les interfaces patients spécifiquement adaptées et les
fonctions logiciel, un système de contrôle en temps
réel 3D OCT performant et un microscope opératoire
de qualité chirurgicale.
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à savoir
Figure 2 - Femtec Technolas Perfect Vision.
Figure 3 - LDV (Da Vinci) Ziemer.
Laser LDV (Ziemer) (Fig. 3)
Le laser Da Vinci LDV (Ziemer) est une plateforme
très compacte et efficace, peu coûteuse, pouvant être
transférée d’un centre à l’autre du fait de sa mobilité.
Ce laser travaille avec une fréquence très élévée
(1 MHz) avec des pulses de très faible énergie (1 NJ),
dans le but d’améliorer la régularité de l’interface de
découpe en réduisant la formation de la couche de
bulles opaques (OBL).
Nous l’avons vue fonctionner de nombreuses fois mais
nous n’en avons pas d’expérience personnelle.
L’interface patient nécessite l’utilisation d’une substance viscoélastique (comme pour un verre à 3 miroirs) et la présence d’air peut interférer avec la qualité
de la découpe.
Dans ce modèle, il n’existe pas de contrôle visuel direct
ou indirect en cours de découpe (une simulation informatique renseigne simplement l’opérateur sur l’état
d’avancement de la découpe). Il n’existe pas non plus
de possibilité de découpe verticale, et l’anneau limitant des volets est découpé à la façon d’un microkératome, par extension horizontale de la découpe.
Principalement dédié au volet du Lasik, ce laser permet également la réalisation de tunnellisation pour le
kératocône et de kératoplasties lamellaires.
Figure 4 - Visumax Zeiss Meditec.
Le laser Visumax (Zeiss Meditec) utilise un système
original de succion limbique cornéenne au moyen
d’une interface patient concave avec une très faible
pression.
Nous apprécions particulièrement la simplicité d’emploi, l’absence de bulles opaques et d’ecchymoses
conjonctivales.
Par contre, dans notre expérience (encore restreinte,
comparativement à celle de l’IntraLase), il semble que
les volets soient d’un diamètre plus petit que ceux que
nous obtenons avec l’IntraLase.
La fréquence du laser est de 500 KHz, ce qui permet
une faible énergie des pulses (inférieure à 1 µJ). Cette
plateforme assez encombrante mais au design très
réussi permet également de réaliser des procédures
réfractives 100 % femtoseconde, sans utilisation de
laser excimer, par le biais d’une découpe lenticulaire
intrastromale avec extraction d’un disque réfractif soit
après découpe d’un volet classique (procédure Flex),
soit après découpe lamellaire et ouverture d’une petite
incision (procédure Smile). Cette dernière approche
présente plusieurs avantages théoriques :
• éviter l’emploi d’un deuxième laser (suppression de
l’excimer : gain de temps et de coût) ;
• éviter la découpe complète de l’anneau limitant du
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Laser Visumax (Zeiss Meditec) (Fig. 4)
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volet classique et éviter de ce fait la section des nerfs
cornéens périphériques, responsable des sécheresses oculaires transitoires observées avec les volets
conventionnels ;
• améliorer la prédicitibilité des traitements périphériques (médiocre pour le laser excimer).
Laser WaveLight FS200 UltraFlap (Alcon) (Fig. 5)
Le dernier laser disponible est le WaveLight FS200 UltraFlap (Alcon) qui utilise un système d’aplanation similaire à celui de l’IntraLase. Sa fréquence plus élevée
et la plus faible énergie des pulses permettent d’espérer
une réduction des bulles opaques (OBL). Le volet est typiquement réalisé en 6 secondes. Le système de succion
est contrôlé automatiquement pour réduire la pression
et la distorsion cornéenne qui en résulte. Le centrage du
volet peut être modifié après installation de la succion.
La focalisation précise permet une qualité de découpe
améliorée. Le contrôle automatisé de la focalisation
axiale (“z”), de la température des composants et le calibrage du faisceau contribuent également à réduire la
déviation standard de la profondeur de découpe, permettant la réalisation fiable de volets très fins. Ce laser
peut être intégré dans le réseau diagnostic et de traitement constitué par la plateforme Wavelight analyzer et
le laser excimer Wavelight EX500.
Figure 5 - Wavelight UltraFlap 200 Alcon.
Le tableau 1 résume les caractéristiques techniques de
ces lasers.
n
Mots-clés :
Laser femtoseconde, Chirurgie cornéenne,
IntraLase, Femtec, LDV, Visumax, UltraFlap 200
Tableau 1 - Comparatif technique des différents lasers femtoseconde.
Modèle
Intralase FS150
LDV Da Vinci
Femtec
Visumax
UltraFlap 200
Fabricant
Abbott Medical
Optics
Ziemer
Technolas Perfect
Vision
Zeiss Meditec
Waveligth
Alcon
Fréquence des
pulses
150 KHz
1 MHz
80 KHz
500 KHz
200 KHz
Durée du pulse
500 fs
250 fs
500 fs
400 fs
350 fs
Taille des spots
5 µm
1 µm
2 µm
1 µm
5 µm
Energie des spots
500-1 300 nJ
100 nJ
500 nJ
300 nJ
300-1 500 nJ
Interface patient
Plane
Plane
Concave
Concave
Plane
Succion
Elevée
Basse
Basse
Basse
Elevée
Contrôle succion
Manuelle
Ordinateur
Capteur
Ordinateur
Manuelle
Bulles opaques
oui
non
non
non
non ?
Diamètre max volet
9,5 mm
10 mm
?
9 mm
?
Tunnellisation pour
segments
oui
oui
oui
oui
oui
Spécificité
• a ngle découpe
volet 120°
• k ératoplasties
autoétanches
• incisions arciformes
relaxantes
• pas de contrôle
visuel découpe
• pas de découpe
verticale
• transportable
• compact
• peu coûteux
• Flex
• intraCor
• Smile
•p
lateforme
cataracte possible • Succion
limbique
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