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Nouvelle approche de détermination du seuil d’endommagement de tissus biologiques par laser femtoseconde : intérêt et application à la chirurgie de la cornée - 23/11/10

Doi : 10.1016/j.jfo.2010.09.010 
L. Hoffart a, , O. Utéza b, N. Sanner b, F. Matonti a, M. Sentis b, B. Ridings a, J. Conrath a
a Département d’ophtalmologie, hôpital de la Timone, université de la Méditerranée, 264, rue Saint-Pierre, 13385 Marseille cedex 05, France 
b LP3 CNRS, université de la Méditerranée, 163, avenue de Luminy, C. 917, 13288 Marseille cedex 9, France 

Auteur correspondant.

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Résumé

Introduction

L’optimisation de la qualité de la dissection stromale du tissu cornéen par laser femtoseconde est encore nécessaire afin d’améliorer les résultats cliniques. Nous proposons ici une méthode originale de caractérisation de l’interaction laser-tissu permettant d’évaluer précisément le seuil de dommage du tissu cornéen.

Méthode

Un laser femtoseconde est utilisé pour endommager des cornées humaines non validées pour la greffe. Celles-ci sont exposées au laser sur dix sites différents à fluence fixée en régime monotir. La fluence est ensuite incrémentée et la procédure de test répétée. Un examen par microscopie optique permet de dénombrer les impacts et de déterminer la probabilité d’endommagement. Cette démarche permet de déduire la fluence maximale pour laquelle un endommagement n’est jamais détecté (probabilité égale à 0) et la fluence minimale pour laquelle un endommagement est détecté de manière systématique (probabilité égale à 1).

Résultats

Nous avons déterminé ainsi le niveau maximal de fluence laser, pour l’épithélium et la membrane de Bowman, pour lequel l’intégrité des tissus est préservée (« niveau de sécurité ») et le niveau de fluence minimale pour lequel l’endommagement des tissus est systématique. Les seuils de fluence hauts et bas des couches épithéliales et de la membrane de Bowman sont de (5,6±0,4J/cm2 ; 2,7±0,1J/cm2) et (7,1±1,1J/cm2 ; 3,4±0,1J/cm2) respectivement.

Conclusion

Ces données sont capitales pour les applications cliniques, car elles déterminent une « fenêtre de travail » permettant de préciser la dose minimale efficace d’irradiation laser, afin d’obtenir d’une dissection chirurgicale de haute qualité avec des effets secondaires minimisés.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Summary

Introduction

Optimization of femtosecond laser characteristics in corneal surgery is still needed to improve clinical results. In this study, we describe an original characterization technique able to measure laser damage of corneal tissues precisely and to provide complementary physical results on the laser–matter interaction.

Method

A femtosecond laser was used to damage corneas not suitable for graft. The epithelium and the Bowman layer are exposed to a set of different single-shot fixed laser fluences. Optical microscopy can determine the probability of laser damage on the corneal surface. The high damage threshold (minimum fluence systematically damaging the cornea) roughly fixes the operating laser fluence conditions, while the low damage threshold sets the maximum laser fluence level preserving tissue integrity (safety level).

Results

We precisely evaluate the damage fluence threshold of a tissue, using a statistical approach coupled with optical microscopy analysis. This technique gives essential information on laser-tissue interaction with a high rate of confidence. For corneal epithelium and the Bowman layer, we determine the maximum laser fluence level preserving tissue integrity (safety level) and the minimum fluence level systematically damaging the tissue. High and low threshold fluences of epithelium and the Bowman layers are (5.6±0.4J/cm2 ; 2.7±0.1J/cm2), and (7.1±1.1J/cm2 ; 3.4±0.1J/cm2), respectively.

Conclusion

These data constitute determinant parameters for clinical applications, since they determine a working window providing the minimal effective irradiation dose that is mandatory for the development of high-quality laser-cutting surgery processes with minimized side effects.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Mots clés : Laser femtoseconde, Optique visuelle, Chirurgie réfractive

Keywords : Femtosecond laser, Visual optics, Refractive surgery


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Vol 33 - N° 9

P. 610-616 - novembre 2010 Retour au numéro
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