Zusammenfassung
Hintergrund
Ultrakurze (Femtosekunden) Laserpulse können feinste Schnitte in menschlichem Gewebe produzieren, ohne dieses zu eröffnen. Die Anwendbarkeit der Femtosekunden- (fs-)Lasertechnik an der Augenlinse im Hinblick auf eine mögliche Presbyopietherapie sollte evaluiert werden.
Material und Methoden
Insgesamt wurde an 150 Schweinelinsen in vitro eine fs-Lentotomie vorgenommen. Schnittkonfiguration und Laserparameter wurden optimiert, um möglichst glatte Schnitte mit möglichst geringer Gasblasenbildung zu erhalten. Dann wurden 4 Albinokaninchen in vivo behandelt, 3 Monate lang beobachtet und schließlich die gelaserten Linsen entnommen und beurteilt.
Ergebnisse
Bei geeigneter Parameterwahl am fs-Laser kann Lichtstreuung durch persistierende und konfluierende Gasblasen in der Schweinelinse fast komplett vermieden werden. Eine Pulsenergie von weniger als 1,2 µJ und eine Schnittgeometrie mit Spotabständen von ≥5 µm sind dabei entscheidend. In vivo blieben die Kaninchenlinsen über 3 Monate makroskopisch klar. Lediglich die direkt um die Plasmazündung gruppierten Zellstrukturen waren zertrennt, bereits ca. 5–10 µm entfernte Strukturen schienen unverletzt. Katarakte traten in keiner der Kaninchenlinsen auf.
Schlussfolgerung
Die fs-Laser-Lentotomie könnte sich prinzipiell zur Therapie des Presbyopie eignen.
Abstract
Background
Ultrashort (femtosecond) laser pulses can generate precise cuts in biological tissue without damaging the surface. The application of femtosecond laser technology at the lens was evaluated with respect to a possible treatment of presbyopia.
Materials and methods
Femtosecond laser lentotomy was performed on 150 pig lenses in vitro. Cutting geometry and laser settings were optimized to generate smooth cuts with a minimum of produced gas bubbles. Four rabbit lenses were treated afterwards in vivo and were controlled for 3 months post-treatment. The lenses were then extracted and evaluated.
Results
With suitable laser settings, light scattering due to residual gas bubbles could be almost completely avoided in pig lenses. A pulse energy of less than 1.2 µJ and a cutting geometry with spot separations of more than 5 µm are important. The rabbit lenses stayed macroscopically clear for 3 months in vivo. Only the cell structures directly adjacent to the laser focus were cut; structures 5–10 µm away appeared to be intact. No cataract formation occurred during this time.
Conclusion
Femtosecond laser application allows precise and smooth cuts inside pig and rabbit lenses without damage to adjacent tissue.
Literatur
Alio JL, Mulet ME (2005) Presbyopia correction with an anterior chamber phakic multifocal intraocular lens. Ophthalmology 112: 1368–74
Binder PS (2004) Flap dimensions created with the IntraLase FS laser. J Cataract Refract Surg 30: 26–32
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Förderkennzeichen 13N8709
Breitenfeld P, Ripken T, Lubatschowski H (2005) Finite Element Method-Simulation of the Human Lens during Accommodation. SPIE 5863: 1-9
Brown N (1973) The shape and internal form of the lens of the eye on accommodation. Exp Eye Res 15: 441–459
Burd HJ, Judge SJ, Cross JA (2002) Numerical modelling of the accommodating lens. Vision Research 42: 2235–2251
Cantu R, Rosales MA, Tepichin E et al. (2004) Advanced surface ablation for presbyopia using the Nidek EC-5000 laser. J Refract Surg 20 (Suppl): 711–713
Cazabon S, Dabbs TR (2002) Intralenticular metallic foreign body. J Cataract Refract Surg 28: 2233–2234
Fawcett SL, Herman WK, Alfieri CD et al. (2001) Stereoacuity and foveal fusion in adults with long-standing surgical monovision. J AAPOS 5: 342–347
Findl O, Kriechbaum K, Menapace R et al. (2004) Laserinterferometric assessment of pilocarpine-induced movement of an accommodating intraocular lens: a randomized trial. Ophthalmology 111: 1515–1521
Fisher RF (1971) The elastic constant of the human lens. J Physiology 212:147–180
Gerten G, Michels A, Olmes A (2001) Torische Intraokularlinsen. Klinische Ergebnisse und Rotationsstabilitat. Ophthalmologe 98: 715–720
Glasser A, Campbell MCW (1998) Presbyopia and the optical changes in the human crystalline lens with age. Vision. Res. 38: 209–229
Glasser A, Kaufman PL (1999) The mechanism of accommodation in primates. Ophthalmology 106: 863–872
Glasser A, Campbell MCW (1999) Biometric, optical and physical changes in the isolated human crystalline lens with age in relation to presbyopia. Vision Research 39:1991–2015
Goldberg DB (2001) Laser in situ keratomileusis monovision. J Cataract Refract Surg 27: 1449–1455
Gullstrand A (1924) Der Mechanismus der Akkommodation in: H von Helmholtz: Treatise on Physiological Optics, 3rd en. Optic Soc Am: 226–376
Hamilton DR, Davidorf JM, Maloney RK (2002) Anterior ciliary sclerotomy for treatment of presbyopia: a prospective controlled study. Ophthalmology 109: 1970–1976
Heisterkamp A, Ripken T, Mamom T et al. (2002) Nonlinear side effects of fs-pulses inside corneal tissue during photodisruption. Appl Phys B 74: 1–7
Heisterkamp A, Mammon T, Kermani O et al. (2003) Intrastromal refractive surgery with ultrashort laser pulses – in vivo study on rabbit eyes. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol 241: 511–517
Helmholtz H (1855) Über die Akkommodation des Auges. Graefe’s Arch Ophthalmol 1: 1–74
Hockwin O (1985) in Biochemie des Auges: Beihefte der „klinischen Monatsblätter für Augenheilkunde“, Band 107, Enke Verlag Stuttgart: 82–109
Jonas JB (2003) Lamellar femtosecond laser keratoplasty with conical incisions and positional spikes. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol 241: 781
Kermani O, Schmiedt K, Oberheide U et al. (2003) Early results of Nidek customized aspheric transition zones (CATz) in laser in situ keratomileusis. J Refract Surg 19 (Suppl 2): 190–194
Kermani O (2004) Alignment in customized laser in situ keratomileusis. Refract Surg 20 (Suppl): 651–658
Kermani O, Schmiedt K, Oberheide U et al. (2005) Hyperopic Laser in situ Keratomileusis with 5.5-, 6.5-, and 7.0-mm Optical Zones. J Refract Surg 21: 52–58
Krag S, Andreassen TT (1996) Elastic properties of the lens capsule in relation to accommodation and presbyopia. Invest Ophthal Vis Sci 37
Krueger RR, Sun X, Stroh J et al. (2001) Experimental Increase in Accommodative Potential after Neodymium:Yttrium-Aluminum-Garnet Laser Photodisruption of Paired Cadaver Lenses. Ophthalmology 108: 2122–2129
Kurtz RM, Horvath C, Liu HH et al. (1998) Lamellar refractive Surgery with scannes intrastromal picosecond and femtosecond Laser Pulses in Animal Eyes. J Refract Surg 14: 541–548
Langenbucher A, Huber S, Nguyen NX et al. (2003) Measurement of accommodation after implantation of an accommodating posterior chamber intraocular lens. J. Cataract Refract. Surgery 29: 677–685
Lin JT, Mallo O (2003) Treatment of presbyopia by infrared laser radial sclerectomy. J Refract Surg 19: 465–467
Lou MF (2003) Redox regulation in the lens. Prog Retin Eye Res 22: 657–682
Mathews S (1999) Scleral expansion surgery does not restore accommodation in human presbyopia. Ophthalmology 106: 873–877
Myers RI, Krueger RR (1998) Novel Approaches to Correction of Presbyopia with Laser Modifcation of the Crystalline Lens. J Refract Surg14: 136–139
Nijkamp MD, Dolders MG, de Brabander J et al. (2004) Effectiveness of multifocal intraocular lenses to correct presbyopia after cataract surgery: a randomized controlled trial. Ophthalmology 111: 1832–1839
Nordan LT, Slade SG, Baker RN et al. (2003) Femtosecond laser flap creation for laser in situ keratomileusis: six-month follow-up of initial U.S. clinical series. J Refract Surg 19: 8–14
Popiolek-Masajada A, Kasprzak H (2002) Model of the optical system of the human eye during accommodation. Ophthal Physiol Opt 22:201–208
Ripken T, Oberheide U, Heisterkamp A et al. (2004) Investigations for the correction of presbyopia by fs-laser-induced cuts. SPIE 5314, Ophthalmic Technologies XIV, 27–35
Ripken T, Oberheide U, Ziltz C et al. (2005) Fs-laser induced elasticity changes to improve presbyopic lens accommodation. SPIE 5688 Ophthalmic Technologies XV (im Druck)
Schachar RA (1992) Cause and treatment of presbyopia with a method for increasing the amplitude of accommodation. Ann Ophthalmol 24: 445–452
Seitz B, Brunner H, Viestenz A et al. (2005) Inverse mushroom-shaped nonmechanical penetrating keratoplasty using a femtosecond laser. Am J Ophthalmol 139: 941–944
Telandro A (2004) Pseudo-accommodative cornea: a new concept for correction of presbyopia. J Refract Surg 20 (Suppl): 714–717
Wegener A (2003) Kataraktpravention. Therapeutische Ansatze und kritische Betrachtung des Erreichten. Ophthalmologe 100: 176–180
Danksagung
Die Arbeiten werden gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF (Förderkennzeichen: 13N8709).
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Gerten, G., Ripken, T., Breitenfeld, P. et al. In-vitro- und In-vivo-Untersuchungen zur Presbyopiebehandlung mit Femtosekundenlasern. Ophthalmologe 104, 40–46 (2007). https://doi.org/10.1007/s00347-006-1400-1
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DOI: https://doi.org/10.1007/s00347-006-1400-1