projet rédigé - Maud Bonnard

Ecole Supérieure D’ingénieurs de Luminy
PROJET BIOMEDICAL
Sujet
Le Laser femtoseconde
Quel avenir ? Quel positionnement ?
_____________________________________
BONNARD Maud
GUERIN Mathilde
Département Biomédical
Promotion 2008
Ecole Supérieure D’ingénieurs de Luminy
Abstract
Introduction
Les Principaux défauts de la vision
I/ Fonctionnement d’un Laser en général
A/ Principe
B/ Le laser utilisé en chirurgie réfractive
C/ Impact sur les tissus
II/ Techniques actuelles de chirurgie ophtalmologique réfractive
A/ Laser Excimer sans découpe cornéenne
1) PKR
2) Lasek
B/ Laser Excimer avec découpe cornéenne
1) Épi-lasik
2) LASIK : mode opératoire général
III/ Lasik
A/ LASIK standard ou LASIK conventionnel
B/ LASIK tout laser ou Intralaser
C/ Comparaison
IV/ Laser Femtoseconde
A/ Intralase - Femtec
1) Deux Sociétés
2) Deux Produits
3) Deux Techniques de Positionnement
4) Comparaison
B) Autres Applications
1) Traitement de l’astigmatisme par Kératoplastie lamellaire (greffe de cornée partielle)
2) Traitement de l’astigmatisme par la création de tunnel cornéens
3) Traitement de quelques hypermétropies
4) Opération de la myopie
5) Le laser femtoseconde comme laser réfractif
Conclusion
Bibliographie
Remerciements
Ecole Supérieure D’ingénieurs de Luminy
Abstract
The femtolaser is a new technology mainly developed in The USA. It contributes to a
great improvement in the refractive surgery.
Although LASIK is generally safe and wildly popular, refractive eye surgeons still sweat
when using microkeratomes to create corneal flaps. The initial lamellar resection used to
create the flap remains the leading cause of intra- and post-operative complications. In order
to further reduce flap complications, newer microkeratomes are developed every year.
However, although eye surgeons have made staggering advances in corneal flap creation
since Jose Barraquer created his first free corneal flap 50 years ago, microkeratome-assisted
flap creation is far from being perfect.
Over the past 25 years it was discovered that laser-matter interactions could be
performed with minimal collateral damages even at the nanometer scale. This unique
property opens new opportunities in medicine notably in eye surgery with applications such as
refractive surgery, corneal transplant, glaucoma etc,
A non-mechanical alternative is now available to create the LASIK flap and may avoid many
of the risks associated with using the microkeratome. The technology uses an ultrashort-pulse
duration laser – measured in femtoseconds, or 1x10-15 seconds - to create a flap.
Already more than 150.000 patients had a refractive correction based on femtosecond laser
flap.
The femtosecond laser is different than an Excimer laser, which uses an ultraviolet
beam (193 nm) to photoablate corneal tissue. In contrast, the femtosecond laser uses an
infrared beam (1053 nm) to cause photodisruption. This laser transforms corneal tissue from
its normal state into plasma. Since the pulse energy is quickly absorbed within plasma,
pressure and temperature both increase rapidly, causing expansion of tissue. Tissue
expansion leads to a micro-shock wave, thereby destroying the tissue and causing formation
of a cavitation bubbles.
Ophthalmic photodisruption is not a new concept: it has been performed since the
1980s and is the technology behind the Nd:YAG laser. However, the resulting large shock
waves and cavitation bubbles traditionally have produced too much collateral tissue damage
to permit contiguous pulse-to-pulse placement.
The ultra-short duration of the femtosecond laser minimizes the shock and collateral
tissue damage, making it ideally suited to cut a lamellar flap by contiguous photodisruption.
The femtosecond laser has many advantages. First it allows the refractive surgeon to
be more flexible when considering creation of the flap diameter, flap thickness, and hinge
location. In addition, the femtosecond laser uses a disposable suction ring which requires little
vacuum compared with the microkeratome. The femtolaser minimizes mechanical contact
with the eye what means the surgery doesn’t depend on the surgeon’s skill anymore. What’s
more, it prevents from any risks of infection.
As a conclusion, for now, however, the femtolaser remains an attractive, but
expensive, alternative to the microkeratome. This laser represents a great opportunity to
ophthalmology and it could present future ophthalmic applications.
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Introduction
Dans ce compte-rendu, nous tenterons de définir les caractéristiques de la technologie
du laser femtoseconde. Cette étude sera restreinte aux applications du laser femtoseconde
dans le domaine de la chirurgie ophtalmologique réfractive.
La première partie du compte-rendu détaille donc le type de laser utilisé en chirurgie,
son fonctionnement et son impact sur les cellules. Afin de comparer cette nouvelle
technologie aux anciennes pratiquées en chirurgie réfractive, la deuxième partie décrit les
techniques actuelles les plus courantes en chirurgie réfractive. Dans la troisième partie, la
technique du « lasik », avec ou sans laser femtoseconde est plus amplement détaillée. En
effet le « lasik » est une technique incontournable de la chirurgie réfractive. Enfin, la dernière
partie décrit l’avenir du laser femtoseconde et le replace dans son contexte économique et
industriel.
L’objectif de ce rapport est non seulement de comprendre le fonctionnement du laser
femtoseconde et ses applications cliniques mais aussi d’évaluer ses performances par
rapport aux autres techniques. Même si dans le domaine du médical, l’objectif primordial est
la guérison du patient, le chirurgien doit s’inscrire dans un contexte économique. C’est
pourquoi les nouvelles technologies doivent être non seulement performante mais accessible
en terme d’achat pour les hôpitaux.
Le but de la chirurgie est de permettre aux patients atteints de myopie,
d’hypermétropie, d’astigmatisme ou de presbytie, de s’affranchir autant que possible de la
nécessité d’une correction permanente par lunettes ou par lentilles de contact. Pour faciliter la
compréhension des différentes techniques chirurgicales, un bref rappel des principaux
défauts de la vision ainsi que le schéma d’un œil vous seront présentés.
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Les Principaux défauts de la vision
L’œil est un système optique comparable à une caméra dans laquelle les images
doivent êtres correctement mises au point par l’objectif (dont les principales lentilles sont la
cornée et le cristallin) sur le film sensible (la rétine) pour être vues avec netteté et analysées
par le cerveau.
L’image d’un objet vu par un œil myope est floue car, cet œil étant plus long que la
normale, elle se forme en avant de la rétine. En revanche, les myopes voient net de près
sans correction lorsqu’ils rapprochent l’objet de l’œil. La correction de la myopie se fait par un
verre ou une lentille de contact divergent. On peut obtenir le même effet optique que celui
d’un verre divergent en aplatissant chirurgicalement le centre de la cornée.
L’image d’un objet vu par un œil hypermétrope se forme en arrière de la rétine, l’œil
étant « comme » trop petit. Les hypermétropes voient flou surtout de près mais aussi de loin
avec l’âge. La correction de l’hypermétropie se fait par un verre ou une lentille convergente.
On obtient un effet optique comparable en augmentant chirurgicalement le bombement
central de la cornée.
La cornée de l’œil astigmate (myope astigmate ou hypermétrope astigmate) est
déformée. Au lieu d’être sphérique, elle est ovale. Ceci donne naissance à une image dont
certaines lignes sont floues et d’autres nettes. La correction de l’astigmatisme est obtenue de
façon partielle par un verre cylindrique ou par une lentille torique.
Une modification adaptée de la forme de la surface cornéenne permet d’atteindre une
correction équivalente de ce défaut visuel.
La presbytie quant à elle correspond à une diminution, voire à la perte, de
l’accomodation qui est l’ajustement entre la vision de prés et la vision de loin. Ce défaut
apparaît généralement à partir de 40 ans et la correction chirugicale fait appel à plusieurs
principes.
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I/ Fonctionnement d’un laser en général
A/ Principe
Le mot laser vient de l’anglais et signifie « Light
Amplification by Stimulated Emission of Radiation ».
Ce dispositif a pour but d’amplifier la lumière en
créant un faisceau monochromatique et cohérent.
En résumé, on excite les électrons d’un milieu, ce qui
déclenche l’émission de photons en cascade sous
forme de rayon.
1) milieu excitable
2) énergie de pompage
3) miroir totalement réfléchissant
4) miroir semi-réfléchissant
5) faisceau laser
Pour cela, un laser possède un réservoir d'électrons (milieu qui peut être solide, liquide
ou gazeux), appelé milieu actif, associé à une source excitante qui élève les électrons à des
niveaux d'énergie supérieurs. Cette excitation du milieu actif est appelée « pompage ».
Dans une seconde phase, de la lumière est injectée dans le milieu, provoquant des
collisions entre électrons excités et photons. Lors de ces collisions, les électrons excités
retournent à leur niveau d’énergie initial en émettant de nouveaux photons. Ce processus
d’émission stimulée, d’origine quantique, produit l'amplification de la lumière. Deux miroirs
situés aux extrémités du laser se réfléchissent les photons émis, la lumière se densifiant à
chaque parcours. L’un des deux miroirs est semi-réfléchissant, ce qui permet à une fraction
de la lumière d’être relâchée à chaque aller-retour.
La lumière laser doit sa cohérence au fait que les photons du milieu naissent sur le
passage d'autres photons qui sont en phase avec eux dans leur déplacement. De plus, les
photons obtenus par émission stimulée ont la même énergie et la même direction que les
photons incidents, ce qui explique la pureté et la directivité du faisceau (les photons qui ne se
déplacent pas dans l’axe des miroirs vont se perdre dans les parois opaques).
Les lasers couvrent aujourd’hui toute la gamme des rayonnements
électromagnétiques, des rayons X et ultraviolets aux ondes infrarouges et micrométriques.
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B/ Le laser utilisé en chirurgie réfractive
On classe les lasers selon cinq familles, en fonction de la nature du milieu excité :
Les lasers cristallins (à solide), les lasers à colorants, les lasers à gaz, les lasers à semiconducteurs ou diodes lasers et ceux à électrons libres.
Le laser utilisé en chirurgie réfractive appartient à la catégorie des lasers solides, c'està-dire que c’est un laser à ions dilués dans une matrice solide.
Ces lasers utilisent des milieux solides tels que des cristaux ou des verres comme
milieu d'émission des photons. Le cristal ou le verre n'est que la matrice et doit être dopé par
un ion qui est le milieu laser. Le plus ancien est le laser à rubis dont l'émission provient de
l'ion Cr4+ (Chrome). D'autres ions sont très utilisés (la plupart des terres rares (Nd, Yb, Pr,
Er, Tm...), le titane, le chrome...).
La longueur d'onde d'émission du laser dépend essentiellement de l'ion dopant mais la
matrice influe aussi. Ainsi le verre dopé au Nd n'émet pas à la même longueur d'onde (1053
nm) que le YAG dopé au Néodyme (1064 nm). Ils fonctionnent en continu ou de manière
impulsionelle (impulsions de quelques microsecondes à quelques femtosecondes millionième de milliardième de seconde). Ils sont capables d'émettre aussi bien dans le
visible, le proche infrarouge que dans l'Ultra Violet.
Cependant, la source de ce laser utilise la technologie d’un autre type de laser : le
laser à semi-conducteur ou « diode laser ».
En effet, ces lasers ont une bonne compacité, un bon rendement, une bonne fiabilité mais le
faisceau n’est pas de très bonne qualité. Cette source atteint donc un rendement énergétique
élevé, n’est pas très chère et n’exige que peu de maintenance.
On obtient donc un laser solide qui utilise des diodes lasers comme source de pompage.
Les lasers utilisés en chirurgie réfractive sont souvent des lasers Nd : YAG (la matrice
est du YAG : un grenat d'aluminium et d'Yttrium,Y3Al5O12 )
Exemple : le laser à Néodyme Nd : Yag (Infra Rouge 1064 nm), où l'atome actif (Nd) est
inclus dans une matrice cristalline de YAG = Yttrium-Aluminium-Grenat. Ces lasers
permettent d'obtenir des puissances de l'ordre du kW en continu et du GW en pulsé. Ils sont
utilisés pour des applications tant scientifiques qu'industrielles en particulier pour le soudage,
le marquage et la découpe de matériaux.
Ils sont également en mesure de détacher une couche de tissu de quelques microns
seulement.
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C/ Impact du laser femtoseconde sur les tissus
Il n’y a pas d’ablation de tissu mais micro dissection intra lamellaire par création de
bulles mixant de l'eau et du carbone dioxyde. L'obtention de cet effet nécessite une grande
vitesse photonique et des impulsions très denses pour permettre un claquage optique par
activation du champ électromagnétique en conservant des volumes plasmatiques et ioniques
voisins. A partir du point focalisé de l'impulsion il se produit une onde provoquant la libération
d'un gaz qui écarte les tissus, diffuse et se dilue en laissant à la fin de sa disparition une zone
de mini ablation tissulaire. Le retentissement sur les couches tissulaires supérieures et
inférieures est nul. L’énergie du laser femtoseconde traverse la couche la plus superficielle de
la cornée jusqu’à un point défini au préalable avec précision. L’impact du laser a, en effet,
une localisation très précise dans le stroma cornéen (+ou -3µm).
Il y une forte puissance de crête au niveau de l'impact, grâce à la faible durée de
l'impulsion. On observe une absorption multiphotonique importante dans le matériau : le
milieu transparent devient localement absorbant.
De plus, le fait que la lumière du laser se propage par impulsion laisse un temps de
refroidissement aux tissus, ce qui ne se produit pas lors d’une émission continue.
Il faut aussi souligner l’importance de la longueur d’onde car elle détermine la
pénétration du laser au sein des tissus. Elle est d’autant plus intéressante que dans notre cas
car elle contribue à chauffer l’eau.
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II / Techniques actuelles de chirurgie ophtalmologique
réfractive
Le plus souvent, les anomalies de la vision telles que la myopie, l’hypermétropie,
l’astigmatisme ou la presbytie, sont corrigées en modifiant la forme de la cornée, qui est la
partie centrale de l’œil, grâce au laser Excimer. Le laser Excimer est utilisé depuis plus de
quatorze ans pour modifier la surface de la cornée afin de lui donner une nouvelle forme
selon une précision de l’ordre d’un quart de micron.
A/ Laser Excimer sans découpe cornéenne
Ces interventions suppriment les risques liés à la découpe d’un capot cornéen.
Il existe deux principales techniques :
1) La Photo Kératectomie Réfractive ou PKR
Cette intervention consiste à remodeler le profil de la cornée en appliquant le laser
directement sur la surface de l’œil, après « grattage » de la couche la plus superficielle de la
cornée, l’épithélium.
Cette intervention courte (temps opératoire inférieur à 5 minutes) est douloureuse les
premiers jours. De plus elle s’adresse essentiellement aux défauts réfractifs modérés. La
cicatrisation est lente, demande des soins oculaires et n’est évaluable qu’au bout d’un petit
nombre de semaines. Les retouches sont plus inflammatoires.
2) Le Lasek
Le Lasek est une technique relativement récente, intermédiaire entre la PKR et le
Lasik. L’épithélium, que l’on enlève par grattage au cours de la PKR, est ici décollé du stroma
se trouvant en dessous. Un capot épithélial est ainsi créé, destiné à protéger le stroma
cornéen une fois le laser Excimer appliqué.
La principale difficulté du Lasek concerne la réalisation du capot. Celui peut en effet se
déchirer lors de la dissection, surtout lorsque ses adhérences avec le stroma sont fortes.
L’opération dépend donc de l'habileté du chirurgien.
La bonne indication du Lasek se porte donc sur les cornées fines, avec bonne surface
de recouvrement et à correction assez faible. L’opération bilatérale en un temps n’est pas
conseillée. Le Lasek permet de minimiser les douleurs post opératoires de la PKR. La
récupération visuelle est plus rapide. Cependant cette technique reste tout de même proche
de la PKR.
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B/ Laser Excimer avec découpe cornéenne
Seules les méthodes avec volet autorisent raisonnablement une intervention bilatérale
en un temps (opération des 2 yeux le même jour) car le retour visuel est très rapide et la
sensibilité est réduite.
1) L’Epi-Lasik
L’Epi-Lasik est une méthode dérivée du Lasek. Ces deux méthodes ont en commun
l’application du laser Excimer à la surface du stroma cornéen (et non dans des couches
stromales plus profondes comme le fait le Lasik). Elles se différencient par le moyen utilisé
par le chirurgien pour décoller l’épithélium.
Au cours d'un Lasek, c'est l'application brève d'une solution d'alcool dilué à 15 ou 20%
qui permet au chirurgien de séparer épithélium et stroma. Cependant, l'éthanol utilisé à cet
effet exerce une certaine toxicité sur les cellules épithéliales. L'Epi-Lasik a donc été imaginé
dans l'idée à la fois de préserver ces cellules et d'améliorer les résultats visuels. La dissection
du capot épithélial fait ici appel à un instrument spécifique de découpe cornéenne : un
microkératome.
En Epi-Lasik comme en Lasek, le capot épithélial est remis en place en fin
d'intervention, de façon notamment à protéger le stroma et à limiter les phénomènes
douloureux. Même si des résultats encourageants ont d’ores et déjà été annoncés, la
technique chirurgicale de l'Epi-Lasik est encore, en 2004, en cours d'évaluation.
2) Kératomileusis in situ ou LASIK
Le Lasik est aujourd’hui la technique la plus utilisée en chirurgie réfractive. Dans le
monde, plus de huit millions de personnes ont été opérées par le Lasik.
Dans cette chirurgie, le laser est appliqué dans l’épaisseur de la cornée, après avoir
réalisé chirurgicalement un "volet" cornéen superficiel remis en place à la fin de l’intervention.
Cette technique également rapide et indolore permet de corriger des troubles de la vision plus
importants ou plus complexes.
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Opération en 2 temps :
Ce traitement qui s’effectue après anesthésie locale par quelques
gouttes de collyre déposées à la surface de l’œil, comprend deux
principaux temps opératoires:
1 - Une fine lamelle cornéenne superficielle de 160 µm est
découpée à l'aide d'un petit rabot (Microkératome) ou d’un laser
(femtoseconde). Cette découpe est partielle, puisque la lamelle
reste attachée par une petite charnière, permettant de la soulever
comme un capot. On a ainsi accès aux couches profondes de la
cornée ou stroma cornéen.
2 - Une fois le capot cornéen soulevé, le laser Excimer “sculpte”
une partie de la cornée (par vaporisation tissulaire) pour corriger le
défaut visuel. L’action de ce laser diffère en fonction du défaut
visuel à traiter (myopie, hypermétropie, astigmatisme). Ensuite le
capot cornéen est repositionné à sa place initiale et vient recouvrir
la zone reformatée. Ainsi, il constitue une sorte de protection et de
pansement évitant toute douleur. Comme ce capot n’a pas été
modifié, il permet une restauration visuelle très rapide. La lamelle
se refixe naturellement et cicatrise sans suture en quelques jours.
L’opération en elle même dure environ sept minutes. La vision
s’améliore généralement au bout d’une douzaine d’heures. Les
deux yeux peuvent être opérés le même jour.
Le Lasik s’est rapidement imposé comme une technique de référence car il permet:
− Une bonne précision de la correction effectuée.
− Une récupération visuelle post-opératoire rapide et pratiquement indolore.
− La possibilité de réaliser une nouvelle opération en cas de correction insuffisante.
De plus, les complications et effets secondaires du Lasik sont très rares.
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III /
Lasik
Il existe deux méthodes Lasik différentes :
A/ Lasik standard ou Lasik conventionnel
Cette méthode est celle d’origine. Elle associe une découpe au microkératome le plus
moderne et une ablation au laser Excimer du type de celle décrite dans le paragraphe cidessus. C’est un procédé viable et fiable mais qui n’est presque plus utilisé dans les centres
très modernes disposant du laser femtoseconde.
Le microkératome est l'appareil mécanique de découpe du volet cornéen superficiel. Cette
action est très rapide (quelques secondes) et indolore.
Les différentes étapes sont les suivantes :
1. Un anneau de succion, placé sur l'œil, l’immobilise et
guide le microkératome pendant la découpe.
2. Le microkératome est solidaire de l'anneau de succion.
Une fine lame oscillante est située sous le microkératome.
3. L'avance du microkératome permet de découper une
fine lamelle cornéenne de 160 µm d’épaisseur qui restera
solidaire de la cornée grâce à une charnière.
(L’épaisseur de la cornée est de 600 µm environ).
4. L’ensemble microkératome/anneau de succion est
alors retiré de la cornée.
5. La lamelle est ensuite réclinée comme la couverture un
livre.
6. Le surfaçage au laser peut alors commencer sur le
stroma cornéen (partie centrale de la cornée). Le laser
traite l’œil en fonction des informations recueillies lors des
examens préopératoires et qui sont introduites par le
chirurgien dans l’ordinateur.
7. Le capot ou lamelle cornéenne est alors replacé à sa
position initiale sans aucune suture. Deux à trois minutes
plus tard, le capot est fixé du fait d’un effet de pompe qui
maintient la lamelle sur la cornée.
La variation extrême avec les appareils mécaniques peut aller jusqu'à 200 µ. Le Laser
femtoseconde est plus précis mais il est difficile de les comparer car les méthodes de
découpe ne sont pas identiques : les vitesses, oscillations, pente et sens diffèrent.
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B/ Lasik tout Laser ou Intralaser
Cette formule comporte une découpe effectuée avec le laser femtoseconde qui permet
de ne recourir à aucun moment du traitement à un instrument mécanique et permet donc un
protocole laser total d'un bout à l'autre. C'est une association de deux lasers : un laser
femtoseconde (ci-dessous) et un laser Excimer.
Le laser femtoseconde permet de réaliser une fine découpe du volet cornéen
uniquement au laser. Il s’agit d’un laser agissant en infrarouge (1053nm) et créant en unité
femtoseconde des minis spots espacés de 5 à 12 µm se rejoignant dans le stroma cornéen.
La principale caractéristique de ce laser est de travailler avec des impulsions
extrêmement brèves, de l'ordre de la femtoseconde. Cette faible durée d'impulsion permet
d'éviter les effets thermiques. En effet le rayon laser est tellement bref qu'il ne peut pas faire
bouger les atomes, il a en revanche comme effet d'arracher les électrons des atomes
(ionisation) et donc de former des ions qui vont créer un plasma froid (mélange gazeux d'ions
et d'électrons). L'énergie transférée aux électrons ne leur permet pas d'aller très loin, et on
assiste à une recombinaison des ions dans un espace proche de l'ionisation. Il y a
vaporisation de la matière, en la sublimant (passage de l'état solide à l'état gazeux). Cela va
aboutir à la création de plus de 600.000 petites bulles de gaz contiguës.
Il n’y a pas d’ablation de tissu mais séparation intra lamellaire grâce à la création de
ces bulles mixant de l'eau et du carbone dioxyde.
L’ensemble du protocole est sous le contrôle du programme informatique dont les
données choisies par le chirurgien définissent le profil du traitement. Les fonctions sont
nombreuses et il est possible de positionner la charnière n’importe où, de choisir sa taille, de
tailler un volet ovale…
Le laser rend la découpe indépendante des caractéristiques biométriques du globe
oculaire.
Début du laser femtoseconde
Fin du laser femtoseconde
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C/ Comparaison
Comme il n’y a plus de lames lorsque l’on utilise un laser femtoseconde, beaucoup
d’aléas mécaniques et facteurs d’infection sont théoriquement réduits au minimum.
De plus, le centrage est forcément satisfaisant car il s’effectue sous contrôle visuel et
avant la découpe contrairement au microkératome.
La précision augmente car ce laser est reproductible et surtout programmable aussi
bien en profondeur qu’en diamètre. Le champ de découpe femtoseconde en profondeur
s’étend de 100 µ à 400µ voire plus autorisant toute ablation au laser Excimer et même des
greffes de cornée ou des exérèses localisées de tissu.
L’indépendance de l’Intralaser aux dimensions du globe oculaire évite les surprises car
le programme permet comme en informatique d’être un système WYSIWYG (« what you see
is what you get »). Cependant le contact avec l’œil n’est pas supprimé car pour éviter tout
mouvement intempestif un anneau de succion bloque le globe oculaire durant les quelques
secondes du traitement tout en permettant un aplatissement de la cornée offrant un plan
parfait à la découpe du laser. Cet anneau est à usage unique garantissant ainsi la stérilité. En
cas de perte de succion il n’y a plus de risque de lacération ou de trous. L’épithélium
demeure intact et la reprise peut être immédiate.
La surface du stroma est très lisse et celle du volet si régulière qu'il ne se produit
presque plus de plis, de ridules ou de stries.
La forme du volet réduit les inconvénients résiduels des microkératomes: il n’y a plus
d'altération épithéliale, de découpe irrégulière ou incomplète, de taille inattendue…. La
découpe est « planar » c'est-à-dire que la périphérie n’est plus ménisquée mais ici parallèle
avec un bord droit ou angulé au mieux à 30°.
La récupération visuelle est ici un peu plus lente en raison d’un retour à la cornée
normale demandant 2 à 3 jours, mais avec une vision déjà bien rétablie le lendemain. Le taux
de retouche est diminué.
L’Intralaser est une révolution semblable à celle du scanner vis-à-vis de la
radiographie classique. Elle seule permet une procédure qui soit « Tout Laser ». La
disparition de l'outil restérilisable constitue une avancée irrémédiable pour protéger de
l’infection.
Malheureusement, le coût est augmenté.
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IV/ Le Laser Femtoseconde
Le laser femtoseconde, comme tout laser, est un équipement de classe IIb. Il a été
inventé au début des années 80 et put être commercialisé dès 1990. La caractéristique
principale de cet appareil est de travailler avec des impulsions extrêmement brèves, de l'ordre
de la femtoseconde, soit 10-15 seconde.
A/ Intralase - Femtec
1)
Deux sociétés
Pour la conception du laser femtoseconde, deux firmes sont présentes sur le marché :
La société Intralase Corp. qui est américaine. Elle était la première sur le marché donc
elle reste, pour le moment, la plus répandue.
Le premier appareil proposé sur le marché est l’Intralaser FS 2. Ce système
ophtalmologique a été acquis par deux établissements parisiens et un autre à Nice et en
préparation d’achat dans 5 grands centres français ainsi que 305 centres dans le monde
depuis 2 ans. Actuellement, on parle du laser FS 3 et très bientôt en été 2006 du FS 60.
La société 20/10 Perfect Vision, qui est allemande, fabrique le laser Femtec.
Cette société étant plus récente, les lasers Femtec sont disponibles depuis peu.
Ces deux lasers ont le marquage CE et « FDA clearance »
(FDA est l’organisme compétent pour l’admission de produits médicaux aux Etats-Unis).
Cependant de nouvelles marques arrivent comme le Nidek ou le Zimmer Da-Vinci.
2) Deux produits
Fréquence du laser
Longueur d’onde
Progression
Date de lancement sur le
marché
Nombre de lasers
commercialisés (avril
2006)
Nombre de laser en
France
Coût
Intralase
60KHz
1053 nm (IR)
Rectiligne
En 2001 par la FDA
Femtec
30KHz
1064 nm (IR)
Rotatoire
Fin 2005
Environ 300
4-5
3
0
400.000 €
Non communiqué
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3) Deux techniques de positionnement
Afin d’éviter les mouvements de l’œil durant l’opération, les deux firmes ont développé
un système de positionnement de l’œil. Pour chaque laser, un anneau de succion à taille et
usage unique immobilise le globe oculaire. Dans les deux cas, l’élévation de la pression
intraoculaire provoquée est très inférieure à celle observée avec l’anneau de succion des
microkératomes mécaniques (70-80mmHg).
La principale différence est que l’Intralase, contrairement au Femtec, aplanit la cornée.
Un cône d’aplanation est relié au laser et muni d’une lentille d’aplanation en verre, tout cela
clipsé dans l’anneau de succion. Ce système permet d’obtenir, d’abord un ménisque, puis un
plan d’aplanation complet de la cornée qui servira de plan de référence pour l’action du laser.
La pression intraoculaire est de l’ordre de 40mmHg.
Le mécanisme du Femtec lui, ne demande pas d’aplanation puisque le tir assure son
propre alignement par perpendicularité (on déplace le patient et non la machine lors de
l’application du système de positionnement, ce qui est plus facile que de déplacer les
mécanismes par jeux de miroir).
Il se contente donc d’épouser la cornée : l’augmentation de la pression intraoculaire
est par conséquent plus faible (environ 26mmHg) ; la fixation est incurvée.
CURVED FIXATION –
FEMTEC :
APPLANATINF
FIXATION – INTRALASE
:
De plus, le système de dépression (on fait le vide ce qui a pour effet d’aspirer l’œil) du
Femtec est maîtrisé par la machine, à la différence de l’Intralase dont le positionnement de
l’œil se fait par une simple pression mécanique.
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4) Comparaison
Le mécanisme de positionnement de l’œil est sûrement meilleur pour le Femtec que
pour l’Intralase, car l’œil supporte moins de pression : en effet, il n’y a pas d’aplanissement.
Ainsi, la pression intraoculaire n’augmente que de 26mmHg pour le Femtec.
De plus, du fait de l’aspect curviligne de l’interface laser/œil du patient, la découpe est
parallèle au rayon de courbure de la cornée.
Par ailleurs, l’Intralase est plus rapide que le Femtec, et il dispose de l’avantage d’avoir
été le premier sur le marché. L’intralase a fait ses preuves aux Etats-Unis par la réussite de
nombreuses opérations chirurgicales.
B/ Autres applications
D’autres applications que celles du Lasik peuvent être envisagées, toujours dans le but
de corriger des défauts visuels optiques.
1) Traitement de l’astigmatisme par Kératoplastie lamellaire (greffe de cornée partielle)
Les greffes de cornées deviennent plus faciles et moins risquées avec le laser
femtoseconde que les opérations chirurgicales faites à la main, l’intervention est donc moins
longue. Il est en effet aisé de tailler précisément le greffon du donneur et la cornée du
receveur en choisissant une profondeur de découpe et un diamètre identique.
Par ailleurs, par l’intermédiaire de ce laser on pourrait imaginer la création d’un tenon
et d’une mortaise au niveau du receveur et du donneur. On pourrait ainsi éviter de mettre des
fils à l’origine de l’astigmatisme parfois important qui altère la vision du patient.
Profil de greffe lamellaire et profil de greffe pleine épaisseur en tenon-mortaise
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2) Traitement de l’astigmatisme par la création de tunnel cornéens
Quand l’astigmatisme est causé par un kératocône frustre, il faut créer un tunnel dans
la cornée pour y implanter un segment de plastique. Celui-ci rétablit la symétrie axiale du
système optique et permet de retarder la greffe de cornée. La création de ce tunnel va donc
être beaucoup simplifiée avec le laser femtoseconde : il n’y a plus de risques de faire
« fausse route » dans la cornée et l’opération ne dure que 15 secondes.
3) Traitement de quelques hypermétropies
L’hypermétropie peut se soigner grâce à la pause d’une petite lentille correctrice
placée dans le stroma cornéen. Cette méthode exige donc la création d’une cavité dans le
stroma, opération qui peut être effectuée grâce au laser femtoseconde. L’opération est alors
simplifiée et peut être réversible. Cette opération est actuellement pratiquée et donne des
résultats prometteurs.
4) Opération de la myopie
Il sera peut être possible un jour de créer une cavité au sein même de la cornée qui,
dans le cadre d’une myopie, provoquerait en s’affaissant un aplatissement de la cornée.
Cette méthode aurait l’avantage d’éliminer le risque d’infection postopératoire puisque le laser
travaillerait au sein du stroma, sans ouverture de la cornée.
Cependant cette méthode n’est encore qu’à l’état expérimental.
Les myopies fortes pourraient ainsi être opérées.
5) Le laser femtoseconde comme laser réfractif
En chirurgie réfractive, la brièveté de ses impulsions devrait lui permettre de corriger le
défaut visuel en intervenant sur le stroma, sans endommager les autres composants de la
cornée et en limitant des phénomènes de cicatrisation.
Le laser femtoseconde remplacerait le laser Excimer et corrigerait les défauts optiques.
En effet, la transparence de la cornée dans l’infrarouge permet au chirurgien de focaliser son
rayonnement à n’importe quelle profondeur du tissu cornéen, d’autre part ce laser ne produit
pas de chaleur ce qui évite de brûler la cornée. Le laser femtoseconde serait donc capable
d’effectuer des découpes dans l’épaisseur même de la cornée.
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Conclusion
L’introduction relativement récente du laser femtoseconde en chirurgie réfractive
suscite beaucoup d’interrogations de la part des chirurgiens et un début d’inquiétude de la
part de l’industrie spécialisée dans la fabrication de microkératome. Le laser femtoseconde
risque-t-il à terme de supplanter le microkératome ? Pour le Dr Dan Lebuisson, « ce procédé
ne s'oppose pas à la technologie du microkératome mécanique qui conserve sa place et sa
légitimité en dépit du progrès sécuritaire apporté par le tout laser ».
On ne peut cependant pas ignorer les nouvelles perspectives offertes par le laser
femtoseconde pour nombre de chirurgies réfractives cornéennes ainsi que pour certaines
actions thérapeutiques. On pourrait par exemple envisager d’utiliser le laser femtoseconde
comme laser réfractif direct. Ce qui permettrait de corriger un défaut sans endommager la
cornée.
Dans tous les cas, un pas très important a été indiscutablement franchi car les
avantages en termes de précision et de sécurité de cette nouvelle technologie sont évidents,
surtout si on les compare à un taux extrêmement faible d’incidents et de complications
spécifiques liés à son utilisation.
Cependant, le laser femtoseconde est une technologie très récente et commence tout
juste à se développer. En effet, certaines de ses utilisations sont encore à l’état expérimental.
Par ailleurs, son coût encore très important constitue à l’évidence un frein à son
développement. Cet obstacle pourrait toutefois être contourné si l’on regroupait au sein des
régions les différentes structures spécialisées en chirurgie réfractives.
Concernant le développement des lasers à brèves impulsions, des travaux ont déjà été
effectués sur des lasers qui délivrent des impulsions de l'ordre de l'attoseconde, soit 10-18
seconde. Cependant, en dehors des difficultés importantes pour mettre au point ce type
d'attolaser, les électrons recevant une très grande énergie vont être très accélérés et
traverser des distances importantes. Ils seraient responsables de lésions organiques
majeures (altérations de l'ADN, création d'ions oxydants), donc on peut penser qu'on ne s'en
servira pas encore en médecine.
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Bibliographie
Le site de la société 20/10 Perfect Vision :
http://www.2010pv.com
Le site du Syndicat National des Ophtalmologistes de France :
http://www.snof.org
Le site du Dr. Marc TIMSIT, Ancien Interne et Chef de Clinique Ophtalmologique des
Hôpitaux de Paris :
http://www.ophtalmologie.fr
Le site du CNRS :
http://www.cnrs.fr/Cnrspresse/n33a2.html
Le site de l’Association Française du Lasik :
http://www.lasik.asso.fr
Le site emedecine clinical knowledge base:
http://emedicine.com
Remerciements
Pour nous avoir aidé dans nos recherches et fourni de la documentation.
Mr Jean-Pierre Petrakian, Ancien Professeur des Universités, Directeur du service d’optique
physiologique à l’Université Aix Marseille III
Mr Joël Delode, Ingénieur Biomédical, Assistance Publique des Hôpitaux de Marseille
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