Utilizzo del laser ad eccimeri in chirurgia refrattiva

1. Utilizzo del laser ad eccimeri in chirurgia refrattiva Piera Masia Seminario conclusivo per il corso di Ottica Quantistica Prof. Danilo Giulietti 24 Giugno 2002

2. Schema del seminario • Introduzione • L’occhio • I difetti visivi • Interazione Laser-Tessuto • Il Laser ad eccimeri • L’intervento chirurgico • Conclusioni

3. Schema dell’occhio umano Spessore cornea circa 1 mm nc=1.376 Lunghezza totale dell’occhio circa 25mm

4. Difetti visivi L’occhio miope, il fuoco cade davanti alla retina. L’occhio ipermetrope, il fuoco cade dietro la retina. L’occhio astigmatico, i fuochi orizzontali e verticali non coincidono

5. Sistemi correttivi Soluzioni definitive Soluzioni provvisorie • Occhiali con lenti convergenti, divergenti o cilindriche. • Lenti a contatto. • Intervento chirurgico per rimodellare la curvatura della cornea.PRK e LASIK) • Si esegue con un laser ad eccimeri. • Intervento chirurgico non con laser ad eccimeri( RK)

6. Richieste • La radiazione laser deve: • Provocare l’immediata fotoablazione delle cellule del tessuto colpito • Penetrare il meno possibile dentro il tessuto • Non danneggiare la cellule adiacenti alla zona trattata

7. Interazione Laser-Tessuto I(z)=I0exp(-az) a: coefficiente di attenuazione Più è alto a prima l’onda si attenua,cioé è più elevato l’assorbimento dell’onda all’interno del mezzo Sia L=1/a I(L)=I0/e e =2.71828

8. Coefficiente di attenuazione

9. Fotodissociazione e fotoablazione El~3,5eV hn+AB ®(AB)* ® A+B* l=193 nm hn=6.4eV n=1.55*10-15eV

10. Curva di rate

11. Tre stati • Al di sotto del valore di soglia Eth si ha una ablazione di una parziale parte di tessuto. • Nella zona lineare si ha una vaporizzazione veloce del tessuto con scarsi effetti fototermici. • Al di sopra del valore di saturazione si ha una fotodistruzione del tessuto irradiato.

12. Diagramma

13. Laser ad eccimeri Eccimero: dimero eccitato Gli eccimeri esistono solo in uno stato eccitato Stati energetici di un laser ad eccimeri

14. Alogenuri di gas rari Gas rari (Ar, Xe,Kr) Stato fondamentale ns2,np6 Stato eccitato np5,(n+1)s1 Lo stato eccitato di un gas raro assomiglia molto allo stato fondamentale dell’alcalino che lo segue nella tavola periodica. Un alcalino si lega molto bene con un alogeno (F, Cl, Br)

15. Stati energetici del KrF

16. Cinetica chimica e-+ Kr ® e-+Kr* Kr*+F2 ® (KrF)*+F. Le reazioni dello ione di Kr possono essere descritte: e- + Kr ® 2e- +Kr+ e-+F2 ® Fˉ+F Fˉ+Kr++M ® (KrF)* + M M serve per la conservazione dell’impulso

17. Laser utilizzato • Laser ad eccimeri a ArF • Lunghezza d’onda 193nm • Energia di un fotone 6.4eV • Intensità ~108W/cm2 • Durata dell’impulso ~10ns • Frequenza ~100 Hz • Coefficiente di assorbimento ( nelle specie biologiche) ~104-105 cm-1 • Lo spot del laser ha un diametro di 2 mm Vaporizzazione della cornea

18. L’operazione Rimodellamento della curvatura della cornea tramite il laser ad eccimeri Difetto visivo stabile Visita preliminare • Due tecniche maggiormente utilizzate • PRK • Lasik

19. PRK Fotoablazione corneale di superficie • Anestesia topica (colliri anestetici) • Rimozione dell’epitelio • Laser • Lente terapeutica

20. LASIK • Anestesia topica • Taglio lamellare • Il laser incide nel tessuto interno alla cornea

21. Esempio • Occhio miope con grado di miopia pari a 2.75 diottrie. • Per ogni diottria si deve appiattire di 15 mm (zona ottica) • In tot 41.25 mm. • Ogni impulso asporta 0.25 mm di spessore. • Servono 165 impulsi

22. Osservazioni • Stesso laser in entrambi gli interventi • Meccanismo di inseguimento “eyetracker” • Tecnica “Flying spot”

23. Conclusioni • Quest’intervento è particolarmente recente, si applica da circa una decina d’anni. • E’ in continuo sviluppo. • E’ molto preciso. • Si avvale di sviluppi tecnologici.