LA CHIRURGIE REFRACTIVE CORNEENNE par LASER FEMTOSECONDE    LA CHIRURGIE REFRACTIVE CORNEENNE par LASER FEMTOSECONDE Dr. David TOUBOUL – CHU de Bordeaux ECOLE FEMTO 2004 Le 23 Septembre 2004

Principe du Kératomileusis : 1967 CHIRURGIE REFRACTIVE CORNEENNE Principe du Kératomileusis : 1967 Kératomileusis

Technique de référence Principe du LASIK : 1992 Technique de référence Découpe Lamellaire superficielle Kératomileusis par Laser Excimer UV Capot de 150 µm Photo-ablation

MICROKERATOME MECANIQUE Principe du Micro-Rabot

La qualité du geste doit tendre vers la PERFECTION… La CHIRURGIE REFRACTIVE CORNEENNE est une chirurgie FONCTIONNELLE DE CONFORT ! La qualité du geste doit tendre vers la PERFECTION…

Précision INFRA-micrométrique ! PHOTO-ABLATION Laser Excimer Bonne Prédictibilité Précision INFRA-micrométrique ! Sécurité Optimisée

Déterminisme Multi-factoriel Précision SUPRA- micrométrique ! DECOUPE MECANIQUE Déterminisme Multi-factoriel Précision SUPRA- micrométrique ! Prédictibilité et Sécurité Limités

Il faudrait un Outil de Fiabilité Comparable à celle du Laser Excimer… RESULTAT REFRACTIF Dépend de la Qualité de la découpe ! Pour l’améliorer Il faudrait un Outil de Fiabilité Comparable à celle du Laser Excimer…

Candidat principal Le LASER FEMTOSECONDE = PHOTODISRUPTION INFRAROUGE INTENSE AMPLIFIE

LASER DE POMPE Nd: YLF 1053 nm Structure d’un LASER femtoseconde Ti:Sa Amplifié Diode OSCILLATEUR fs Oscillateur fs – nJ – MHz Amplificateur ns – mJ – kHz Compresseur 100 fs – mJ – kHz Étireur ( ps ) LASER DE POMPE Nd: YLF 1053 nm ns kHz mJ Flash Ti:Sa Pockels SYSTEME C.P.A Cristal Ti:Sa Proche IR : 800 nm 126

Résultat de l’IONISATION de la matière par la formation d’un PLASMA  PHOTODISRUPTION  Résultat de l’IONISATION de la matière par la formation d’un PLASMA sous l’effet d’un flux photonique

Retour Explosif de la Matière à l’état « élémentaire » PLASMA Retour Explosif de la Matière à l’état « élémentaire » Nd:YAG Luminescence – Claquage Optique Onde de pression Photons Ions Molécule Électrons

Zone de claquage optique L’absorption au point de focalisation est NON linéaire à l’intensité du rayonnement Infra-liminaire Seuil d’ablation I Zone de claquage optique x Supra-liminaire Plan focal x x 10

Une femtoseconde = 10 -15 seconde Pour une même quantité d’énergie Puissances E Téra Watts fs Pour une même quantité d’énergie Méga Watts ns  9

Nanoseconde Nd:YAG REGIME NON INTENSE Volume d’Expansion du Plasma est TRES SUPERIEUR au Volume d’Ionisation

femtoseconde REGIME INTENSE Volume d’Expansion du Plasma est PROCHE du Volume d’Ionisation DETERMINISTE + + +

INTERACTION ELEMENTAIRE avec la Cornée Se décompose en trois étapes…

Défaut tissulaire Ionisation Dilacération Ablation de matière par CORNEE FOCALISATION Formation du Plasma Ionisation CAVITATION Dilacération Expansion du plasma Effet Disruptif Défaut tissulaire COLLAPSUS Ablation de matière par Diffusion du gaz Puis Cicatrisation … Effet Soustractif 47

 INTERET CHIRURGICAL  Le BISTOURI LASER Méthode de découpe en TIMBRE POSTE CLIVAGE MANUEL Cornée La Maîtrise de la FORME et de la POSITION des DEFAUTS Permet une Découpe en Profondeur SANS Ouverture en Surface

Elongation Défauts Taille Défauts Section optimisée 1 Rugosité de surface Taille Défauts 2 Section optimisée 3 Capot Lit stromal

20 µm 20 µm 20 µm MEB 20 µm 87

 Découpe du CAPOT du LASIK  Point faible du LASIK mécanique APPLICATION  Découpe du CAPOT du LASIK  Point faible du LASIK mécanique Idée la plus porteuse …

Principe Le Microkératome femto-laser 1 : Découpe frontale Capot 2 : Découpe sagittale Stroma 64

ETAT DE L’ART 48

CAA Depuis 1995 (fs) Élaboration d’un Modèle expérimental ETUDES EX VIVO Depuis 1995 (fs) Élaboration d’un Modèle expérimental CAA

Étude des interactions élémentaires ETUDES EX VIVO Étude des interactions élémentaires MEB MEB CELIA- D.TOUBOUL

Confirment la faisabilité Étudient des réactions biologiques ETUDES IN VIVO Depuis 1995 (ps), 1999 (fs) Modèle Lapin Confirment la faisabilité Étudient des réactions biologiques Justifient les études cliniques

Premiers cas en Hongrie Lancement d’Intralase® FDA en 1999 ETUDES CLINIQUES Depuis 1998 (ps), 2001 (fs) Premiers cas en Hongrie Lancement d’Intralase® FDA en 1999 Peu de cas publiés Bon retour Intralase® LASIK « Tout Laser »

Découpe du capot vue par l’opérateur Ménisque d’aplanation Translation motorisée Découpe du lit stromal début fin Tête du laser fs Cône Anneau de Succion Intralase® Laser excimer Soulèvement du capot Découpe des berges 90

DU MICROKERATOME LASER AVANTAGES DU MICROKERATOME LASER versus mécanique

Quasi-indifférence vis à vis de l’Anatomie Cornéenne et Orbitaire REPRODUCTIBILITE – PREDICTIBILITE Quasi-indifférence vis à vis de l’Anatomie Cornéenne et Orbitaire Maîtrise parfaite des FORCES mises en jeux pendant la découpe

PARAMETRES « Cornéo-dépendants » Découpe Mécanique Découpe Laser Kératométrie Diamètre cornéen Pachymétrie Rigidité cornéenne (PIO) Morphologie de l’orbite Qualité épithélium TRANSPARENCE Seuil de CO

FORCES en jeux pendant la découpe Découpe Mécanique Découpe Laser Niveau de Succion Frottements (Lame/Plateau) Propulsion :V1 Oscillation : V2 Synchronisation V1 et V2 Fortement Cornéo-dépendantes  Aplanation Cavitation gazeuse Clivage Manuel Peu Cornéo-dépendantes

Prédictibilité de l’épaisseur des capots Découpe Mécanique Découpe Laser Capot théorique de 160 µm 80 à 220 µm 140 à 180 µm 70 à 170 µm 150 à 190 µm Zone cible 520 µm Zone de sécurité 260 µm 260 µm Écart à la position cible de 20 à 80 µm !! Écart à la position cible de 10 à 20 µm ? 94

Berges nettes, Adaptables Surface Utile Optimisée QUALITE Rugosité Régulière Berges nettes, Adaptables Profil Régulier Surface Utile Optimisée Découpe « sèche » ---

Angle d’attaque Découpe Mécanique Découpe Laser Imposé Modulable 20 - 30° 30 - 90° Imposé Modulable 91

CELIA- D.TOUBOUL a b 1 mm 0,5 mm c d 0,25 mm 1 mm 70

Variable selon les méridiens et les latitudes Profil de découpe Découpe Mécanique Découpe Laser Variable selon les méridiens et les latitudes Homogène Forte Congruence 92

Découpe des Berges MEB Histologie CELIA- D.TOUBOUL 20 µm Incidence fs Encre de chine 20 µm 50 µm CELIA- D.TOUBOUL 73

Zone optique Découpe Mécanique Découpe Laser Limitée Optimisée ZD ZO ZT ZT 93

Libertés de Programmation - FLEXIBILITE Découpe Mécanique Découpe Laser Épaisseur / Diamètre du Capot Épaisseur Diamètre Géométrie des Berges Position de la charnière Fluence du laser du Capot Abaques Restrictifs Diamètre Hauteur de jupe de l’anneau Aucune Restriction

Lésion du Capot, Érosion, Plis, Dépôts Lâchage de succion SECURITE : Diminution des risques PER-OP : Lésion du Capot, Érosion, Plis, Dépôts Lâchage de succion Lésion rétinienne POST-OP: Infection, Inflammation, Invasion Kératite Neuro-trophique ? Déplacement ? Ectasie ?

Ablations Customisées ? POTENTIALITES Capots fins :100 µm Reprises facilitées Ablations Customisées ? Autres applications ?

Diminution du « Facteur Humain » Courbe d’Apprentissage Courte POPULARITE LASIK « TOUT LASER » Diminution du « Facteur Humain » Courbe d’Apprentissage Courte Stress du Patient et du Chirurgien ménagés

DU MICROKERATOME LASER INCONVENIENTS DU MICROKERATOME LASER versus mécanique

Médicalement peu nombreux ! Économiquement assez importants…

EFFETS COLLATERAUX Histologie Découpe athermique Gx20 CELIA- D.TOUBOUL

Cavitations Ponts tissulaires EFFETS COLLATERAUX Histologie CELIA- D.TOUBOUL

Compétition entre la découpe du laser et la dilacération par le gaz Propagation du gaz 1 2 3 CELIA- D.TOUBOUL 500 µm Caméra CCD Compétition entre la découpe du laser et la dilacération par le gaz 69

La Diffusion du gaz Évacuation par l’ouverture des berges et par diffusion dans le stroma  Soulèvement rapide Pour éviter l’« Œdème du capot » Ralentissement de la récupération anatomique et fonctionnelle 68

Dépend de la Matrice des impacts : CLIVABILITE Dépend de la Matrice des impacts : Forme Volume Recouvrement Nombre de Passages ? des défauts 68

Baisse du Rendement Chirurgical Amortissement plus difficile SURCOUT IMPORTANT DEUX LASERS ! Investissement important Allongement des procédures Entretient spécialisé Encombrement Baisse du Rendement Chirurgical Amortissement plus difficile 68

Challenger d’un Microkératome Mécanique de plus en plus performant CONTEXTE ECONOMIQUE Challenger d’un Microkératome Mécanique de plus en plus performant Concurrence des autres procédures réfractives Implants intra oculaires … 68

PERSPECTIVES Autres applications…

Anneaux Intra-Cornéens (INTACS) (stade clinique) Incision INTACS 108

Greffes de Cornée Lamellaires (stade expérimental) Géométries variables Donneur Receveur CAA 107

Kératomileusis Femto-Laser KFL (stade expérimental) Soustraction Lenticulaire 106

INLAYS réfractifs (stade expérimental) Capot ou poche INLAYS : bombement central Lentille intra-cornéenne 106

Photokératectomie Intra-Stromale PKIS (stade expérimental) Histologie Amincissement central CELIA D.Touboul 105

Microkératome Laser femtoseconde CONCLUSION Microkératome Laser femtoseconde Est un Outil Innovant et Prometteur qui pourrait Avantageusement Remplacer Son homologue Mécanique

CONCLUSION Des étude prospective, comparative, Multi-centrique, randomisée et autonome sont en cours pour le confirmer Le fort potentiel d’évolutivité de cette technologie devrait permettre une adaptation rapide aux contraintes économiques du marché

MERCI Informations: david.touboul@chu-bordeaux.fr