DGII 2008 in Heidelberg Sekundärstrahlung bei refraktiver Chirurgie mittels UV-Femtosekundenlaser M. Pollhammer 1 C. Wuellner 2 R. Tornow 1 P. Pogorelov 1, C. Donitzky 2, F.E. Kruse 1 1 Augenklinik der Universität Erlangen-Nürnberg 2 WaveLight AG, Erlangen Hintergrund Refraktive Chirurgie mit Femtosekundenlaser Tendenz zum schnelleren Flapprocessing (z.b. durch höhere Repetitionsrate) und zur Reduzierung der Energie pro Laserpuls um Sicherheit des Vorgangs zu gewährleisten Vorarbeiten: Transmissionsmessungen am Schweineauge mit Femtosekundenlasern mit Infrarot-, UV- und sichtbarem Licht 1. bei Infrarotlasern erreichen 25% der Energie die Netzhaut 2. bei UV-Lasern nur ca. 2% 3. bei Verwendung von UV-Lasern entsteht Licht im Bereich um 440nm, dem Blue Light Hazard 1
Hintergrund Blue Light Hazard 1. photochemischen Veränderungen der Retina 1 2. Schädigung des kornealen Endothels 2 3. kataraktogen Eigenschaften 3 Notwendigkeit der Evaluierung von möglichen okulären Schäden 1 Okuno T. et al. J Dev Ophthalmol. 2002; Visible light of short wavelenght may cause a photochemical injury to the retina 2 Ringvold A. et al. Acta. Ophthalmol. 1982; Changes of the cornea endothelium after ultraviolet radiation 3 Pitts D. et al. Am J Physiol Optic 1978; The ocular effects of ultraviolet radioation Ziel 1. Schritt: Untersuchung des Transmissions- und Absorptionsverhalten bei der refraktiven Chirurgie am Kaninchenauge mittels UV-Femtosekunden- Laser und Evaluierung der entstehenden Sekundärstrahlung Quantifizierung des Blue Light Hazard 2. Schritt: Untersuchung der Auswirkungen am in vivo Modell (Kaninchen): - Histologie und Elektronenmikroskopie der Linse, Hornhaut, Retina, Pigmentepithel - Elektrophysiologie der Retina und des retinalen Pigmentepithels 2
Methode enukleierte Augen von New Zealand White Kaninchen intrakorneale kreisflächige Schnittführung mittels UV-Femtosekundenlaser Absorption der einzelnen okulären Kompartimente Transmission der Strahlenenergie transmittiertes Strahlenspektrum Methode Aufbau Laser Scanner Ulbricht`sche Kugel 3
Methode Aufbau Optometer Spectrometer Methode Technische Daten 1. Laser: Hersteller: High Q Laser Production GmbH, Österreich Gerät: Ytterbium-YAG Femtosekundenlaser Wellenlänge: 345 nm Pulsdauer: ~350 fs Laserfrequenz: 200 khz 2. Integrating Sphere (Ulbricht sche Kugel): UPK-100-L, Gighertz Optik, Germany 3. Optometer: P9710-2, Gighertz Optik, Germany 4. Spektrometer: USB-2000, Ocean Optics Inc., USA 4
Methode Aufbau Messpunkte: 1. retrokorneal 2. retrolental 3. retinal Absorption des gesamten Strahlungsspektrums Absorption des gesamten Strahlungsspektrums 100,0 90,0 80,0 70,0 Absorption [%] 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 Kornea Linse Glaskörper Retina Gesamtstrahlung Absorption [%] (anteilig) Kornea 11,4 Linse 87,2 Glaskörper 1,0 Retina 0,5 5
Transmittiertes Strahlungsspektrum an verschiedenen Positionen 30 counts [1] 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 retinal retrolental retrocorneal 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 wavelength [nm] Transmittiertes Strahlungsspektrum an verschiedenen Positionen 30 28 26 retinal retrolental retrocorneal 24 22 20 counts [1] 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 wavelength [nm] Transmissionswerte [%] Gesamtstrahlung Laserwellenlänge Blue Light retrocorneal 88,6 87,72 0,07 retrolental 1,42 0,16 0,15 retinal 0,45 0,02 0,03 6
Transmittierte Energie an verschiedenen Positionen Transmitted Energy of 345 nm Laser Radiation at Different Positions in Rabbit Eye 100 90 80 Entire Radiation Laser Radiation (340-350 nm) Generated Blue Light (430-450 nm) 70 Transmission [%] 1,5 1,0 0,5 0,0 retrocorneal retrolental retinal Diskussion 1. Absorption innerhalb der Kornea sollte höher sein (nur 11,4%) 2. Leistung des Lasers (4,5mW) lag unter dem Schwellenwert für einen korneale Schnitt um die entstehende Sekundärstrahlung messen zu können (Sättigung des Spektrometers) 3. Auch bei voller Laserleistung von 55 mw ändert sich die Transmission der Kornea nicht (0,3%) 4. Fragliche Entstehung blauen Lichtes bei Schnitt 7
Ergebnisse 1. von der Gesamtstrahlung erreichen 0,45% die Netzhaut, wobei davon nur 0,02% der Laserstrahlung entspricht 2. bei der refraktiven Chirurgie mit UV-Femtosekundenlaser am Kaninchenauge entsteht blaues Licht ( blue light hazard ) 3. blaues Licht entsteht hauptsächlich in der Linse, wo 87,2% der Gesamtenergie absorbiert werden 4. nur 0,03% des entstandenen blauen Lichtes erreichen die Netzhaut Evaluierung der Auswirkungen des entstehenden blauen Lichtes im in vivo Modell 8