Mécanisme d'action
Les lasers femtosecondes sont des lasers à haute densité agissant en infrarouge avec une longueur d’onde variant entre 1 030 nm et 1 060 nm. Ils ont la propriété de fournir des impulsions ultra-brèves avec des puissances de crêtes élevées à partir d’impulsions de faible énergie.
Pour une même énergie de 1 J/cm2, le laser argon délivre une irradiance moyenne de 30 W/cm2, alors que le laser femtoseconde délivrera, à la crête, une irradiance de l’ordre de 1014 W/cm2.
Le mécanisme d’action consiste à faire passer très rapidement par
ionisation la matière de l’état basal à l’état plasma selon le processus
suivant : un laser pulsé avec une fréquence ultracourte focalisé dans la
cornée génère un champ électrique de haute densité, aboutissant à la formation
de l’état plasma composé d’électrons libres et d’ions. Ce plasma chaud s’expand
à une vitesse supersonique : c’est le claquage optique. L’expansion
ultrarapide du plasma abaisse brutalement sa température, empêchant tout effet
thermique. Les lasers femtosecondes sont des lasers à haute densité agissant en infrarouge avec une longueur d’onde variant entre 1 030 nm et 1 060 nm. Ils ont la propriété de fournir des impulsions ultra-brèves avec des puissances de crêtes élevées à partir d’impulsions de faible énergie.
Pour une même énergie de 1 J/cm2, le laser argon délivre une irradiance moyenne de 30 W/cm2, alors que le laser femtoseconde délivrera, à la crête, une irradiance de l’ordre de 1014 W/cm2.
La vaporisation des tissus forme une bulle de cavitation de la taille du faisceau laser au point de focalisation. Cette bulle de cavitation déplace les structures adjacentes. La bulle de cavitation est composée essentiellement de molécules de dioxyde de carbone, d’azote et d’eau, qui diffusent naturellement à travers les couches de la cornée par action de la pompe endothéliale. Si un impact est sans effet, une succession de milliers de pulses contigus aboutit à une photodisruption linéaire permettant de réaliser des incisions précises et régulières selon un dessin prédéterminé.
Délivrance d'énergie et taille des spots
La diminution de la taille du spot ou de la durée d’un pulse du laser
diminue le seuil d’énergie nécessaire au claquage optique.
S’il est difficile de diminuer la taille
du spot en dessous de quelques microns du fait de la mise au point des
optiques, de la longueur d’onde du laser et de la propagation de l’effet, il a
en revanche été possible de réduire à l’extrême la durée d’un pulse jusqu’à la
femtoseconde (1 fs = 10–15 s). Cette diminution
de la durée abaisse le seuil de fluence (rapport énergie/surface) pour le
claquage optique, ce qui réduit les effets de l’onde de choc et la taille de la
bulle de gaz.
La durée optimale d’un pulse pour obtenir
le claquage optique et la photodisruption dans le tissu cornéen est de 500 à
800 femtosecondes. L’onde de choc est alors minimale.
Effet des laser FS dans le stroma cornéen
Le laser photodisrupteur est focalisé à une épaisseur définie mesurée entre
la surface inférieure de la lentille d’aplanation et le stroma cornéen. Les
impacts sont réalisés selon un format variable, en trame, spirale ou tunnels,
pour créer un plan de clivage horizontal, vertical, oblique.
Des impacts de
l’ordre de 5 µm à 10 µm avec des pulses de 1 µJ à 2 µJ sont
les paramètres optimums pour les découpes les plus précises du stroma
cornéen. Il
n’existe aucune interaction en surface; les effets thermiques et
mécaniques ne s’étendent que sur 1 µm autour de l’impact.
L'architecture et les fonctions trophiques de la cornée sont respectées.
En résumé
Les lasers femtosecondes créent une photodisruption par cavitation avec une
fréquence de pulse ultracourte. Les minispots, d’espacement variable, se
rejoignent au sein du stroma cornéen et créent une incision linéaire sans effet
thermique ni onde de choc. Il n’y a aucune ablation de tissu mais des
microdissections intralamellaires par la création et l’expansion de bulles de
cavitation qui séparent les lamelles de stroma cornéen, qui se prêtent bien à
ce clivage gazeux. Les lasers femtosecondes permettent donc d’obtenir des
découpes cornéennes très précises sans effet délétère pour le stroma
avoisinant.
Les premiers résultats de l’utilisation du
laser femtoseconde pour corriger les erreurs réfractives chez l’homme ont été
publiés en 2007 ;
ils ont démontré que la transparence cornéenne n’était pas affectée par les
incisions réalisées au laser femtoseconde.
