Типы фотоаблационных лазеров
Types of Photoablative Lasers
Фотоабляционные лазеры можно разделить на лазеры с широким лучом (broad-beam lasers), сканирующие щелевые лазеры (scanning-slit lasers) и лазеры с перемещаемым пятном (flying spot lasers). Лазеры с широким лучом имеют лучи большего диаметра и более низкую частоту повторения импульсов; они используют оптику или зеркала для создания гладкого и гомогенного многомодового лазерного луча диаметром до приблизительно 7 мм. Эти лазеры обладают очень высокой энергией на импульс и требуют небольшого количества импульсов для абляции роговицы. Сканирующие щелевые лазеры генерируют узкощелевой лазерный луч, который сканируется по поверхности ткани для изменения профиля фотоабляции, тем самым улучшая гладкость абляционной роговицы и позволяя создавать зоны абляции большего диаметра. Лазеры с перемещаемым пятном используют лучи меньшего диаметра (приблизительно 0,5–2,0 мм), которые сканируются с более высокой частотой повторения; они требуют использования механизма трекинга для точного нанесения желаемого паттерна абляции. Лазеры с широким лучом и некоторые сканирующие щелевые лазеры требуют использования механической ирисовой диафрагмы или абляционной маски для создания желаемой формы в роговице, тогда как остальные сканирующие щелевые лазеры и лазеры с перемещаемым пятном используют паттерн, проецируемый на поверхность, для направления профиля абляции без использования маски. Большинство эксимерных лазеров в текущей клинической практике используют ту или иную форму переменного или перемещаемого пятна профиля абляции.
Photoablative lasers can be subdivided into broad-beam lasers, scanning-slit lasers, and flying spot lasers. Broad-beam lasers have larger-diameter beams and slower repetition rates and rely on optics or mirrors to create a smooth and homogeneous multimode laser beam of up to approximately 7 mm in diameter. These lasers have very high energy per pulse and require a small number of pulses to ablate the cornea. Scanning-slit lasers gen erate a narrow-slit laser beam that is scanned over the surface of the tissue to alter the photoablation profile, thus improving the smoothness of the ablated cornea and allow ing for larger-diameter ablation zones. Flying spot lasers use smaller-diameter beams (ap proximately 0.5–2.0 mm) that are scanned at a higher repetition rate; they require use of a tracking mechanism for precise placement of the desired pattern of ablation. Broad-beam lasers and some scanning-slit lasers require a mechanical iris diaphragm or ablatable mask to create the desired shape in the cornea, whereas the rest of the scanning-slit lasers and the flying spot lasers use a pattern projected onto the surface to guide the ablation profile without masking. The majority of excimer lasers in current clinical practice use some form of variable or flying spot ablation profile.
Волновые оптимизированные и волновые направляемые лазерные абляции
Wavefront-optimized and wavefront-guided laser ablations
Поскольку профили традиционного лазерного лечения имеют узкие зоны смешивания и создают более сплюснутую форму роговицы после коррекции миопии, они, вероятно, вызывают определенную степень аберраций высшего порядка, особенно сферическую аберрацию и кому. Эти аберрации возникают из-за того, что кривизна роговицы отклоняется более периферически по отношению к лазерным импульсам, исходящим из центрального положения; таким образом, импульсы, попадающие на периферию роговицы, относительно менее эффективны, чем центральные импульсы.
Because conventional laser treatment profiles have small blend zones and create a more oblate corneal shape following myopic corrections, they are likely to induce some degree of higher-order aberration, especially spherical aberration and coma. These aberrations occur because the corneal curvature is angled more peripherally in relation to laser pulses emanating from the central location; thus, the pulses hitting the peripheral cornea are relatively less effective than are the central pulses.
Волново-оптимизированная лазерная абляция улучшает послеоперационную форму роговицы, учитывая ее кривизну и увеличивая количество периферических импульсов; этот подход минимизирует индукцию аберраций высшего порядка и часто приводит к лучшему качеству зрения и уменьшению проблем с ночным зрением, поскольку поддерживает более пролатную форму роговицы. Как и при традиционных процедурах, для программирования волново-оптимизированной лазерной абляции используется только рефракция пациента. Эта технология не направлена непосредственно на устранение уже существующих аберраций высшего порядка; однако недавние исследования показали, что у подавляющего большинства пациентов нет существенных предоперационных аберраций высшего порядка. Она также обладает преимуществами в виде большей скорости по сравнению с технологией с волновым наведением и позволяет избежать дополнительных затрат на аберрометр.
Wavefront-optimized laser ablation improves the postoperative corneal shape by tak ing the curvature of the cornea into account and increasing the number of peripheral pulses; this approach minimizes the induction of higher-order aberrations and often re sults in better-quality vision and fewer night-vision concerns because it maintains a more prolate corneal shape. As in conventional procedures, the patient’s refraction alone is used to program the wavefront-optimized laser ablation. This technology does not directly address preexisting higher-order aberrations; however, recent studies have found that the vast majority of patients do not have substantial preoperative higher-order aberrations. It also has the advantages of being faster than wavefront-guided technology and avoiding the additional expense of an aberrometer.
При волново-направляемой лазерной абляции информация, полученная с помощью аберрометра с волновым сенсором (который количественно определяет аберрации), передается электронным способом на лечебный лазер для программирования абляции. Этот процесс отличается от традиционного лечения эксимерным лазером и волново-оптимизированного лазерного лечения, при которых для программирования лазерной абляции используется только субъективная рефракция. Волново-направляемый лазер предназначен для лечения как аберраций низшего порядка (т. е. миопии или гиперметропии и/или астигматизма), так и аберраций высшего порядка путем применения сложных паттернов абляции к роговице для коррекции волновых отклонений. Коррекция аберраций высшего порядка требует нерадиально-симметричных паттернов абляции, которые часто значительно меньше по величине, чем абляции, необходимые для коррекции дефокуса и астигматизма.
In wavefront-guided laser ablation, information obtained from a wavefront-sensing ab errometer (which quantifies the aberrations) is transferred electronically to the treatment laser to program the ablation. This process differs from conventional excimer laser and wavefront-optimized laser treatments in which subjective refraction alone is used to pro gram the laser ablation. The wavefront-guided laser is intended to treat both lower-order (ie, myopia or hyperopia and/or astigmatism) and higher-order aberrations by applying com plex ablation patterns to the cornea to correct the wavefront deviations. The correction of higher-order aberrations requires non–radially symmetric patterns of ablation, which are often much smaller in magnitude than ablations needed to correct defocus and astigmatism.
Разница между желаемой и фактической волной используется для создания трехмерной карты планируемой абляции. Требуется точная регистрация, чтобы гарантировать, что абляция, фактически доставляемая на роговицу, соответствует намеченному паттерну. Такая регистрация достигается путем использования меток на лимбе перед получением волновых паттернов или путем использования регистрации радужки, которая сопоставляет контрольные точки в естественном рисунке радужки для компенсации циклоторсии и смещения центра зрачка. Затем волново-направляемый лазер использует систему трекинга зрачка, которая помогает поддерживать центрирование во время лечения и позволяет точно доставлять индивидуальный профиль абляции. Другим потенциальным преимуществом является то, что планируемое лазерное лечение передается непосредственно с аберрометра и не требует ручного ввода, что помогает избежать ошибок транскрипции.
The difference between the desired and the actual wavefront is used to generate a 3-dimensional map of the planned ablation. Accurate registration is required to ensure that the ablation treatment actually delivered to the cornea matches the intended pattern. Such registration is achieved by using marks at the limbus before obtaining the wavefront patterns or by employing iris registration, which matches reference points in the natural iris pattern to compensate for cyclotorsion and pupil centroid shift. The wavefront-guided laser then uses a pupil-tracking system, which helps maintain centration during treatment and allows accurate delivery of the customized ablation profile. Another potential advan tage is that the planned laser treatment is transferred directly from the aberrometer and does not require manual entry, helping to avoid transcription errors.
Результаты как для волново-оптимизированных, так и для волново-направляемых абляций при миопии, гиперметропии и астигматизме являются отличными: более 90% глаз достигают 20/40 или лучшей некорригированной остроты зрения вдаль (UDVA). Хотя большинство параметров остроты зрения схожи при традиционном и индивидуализированном лечении (включая как волново-оптимизированное, так и волново-направляемое лечение), большинство последних отчетов демонстрируют улучшение качества зрения при использовании индивидуализированных профилей лечения. Результаты волново-оптимизированного лечения аналогичны результатам волново-направляемого лечения для большинства пациентов, за исключением тех, у кого имеются существенные предоперационные аберрации высшего порядка.
The results for both wavefront-optimized and wavefront-guided ablations for myo pia, hyperopia, and astigmatism are excellent, with well over 90% of eyes achieving 20/40 or better uncorrected distance visual acuity (UDVA). Although most visual acuity par ameters are similar between conventional and customized treatments (including both wavefront-optimized and wavefront-guided treatments), most recent reports demon strate improved vision quality when customized treatment profiles are used. Outcomes of wavefront-optimized treatments are similar to those of wavefront-guided treatments for most patients, except for those with substantial preoperative higher-order aberrations.
Miraftab M, Seyedian MA, Hashemi H. Wavefront-guided vs. wavefront-optimized LASIK: рандомизированное клиническое исследование со сравнением контралатеральных глаз. J Refract Surg. 2011;27(4):245–250.
Miraftab M, Seyedian MA, Hashemi H. Wavefront-guided vs. wavefront-optimized LASIK: a randomized clinical trial comparing contralateral eyes. J Refract Surg. 2011;27(4):245–250.
Netto MV, Dupps W Jr, Wilson SE. Wavefront-guided ablation: evidence for efficacy compared to traditional ablation. Am J Ophthalmol. 2006;141(2):360–368.
Netto MV, Dupps W Jr, Wilson SE. Wavefront-guided ablation: evidence for efficacy compared to traditional ablation. Am J Ophthalmol. 2006;141(2):360–368.
Padmanabhan P, Mrochen M, Basuthkar S, Viswanathan D, Joseph R. Wavefront-guided versus wavefront-optimized laser in situ keratomileusis: contralateral comparative study. J Cataract Refract Surg. 2008;34(3):389–397.
Padmanabhan P, Mrochen M, Basuthkar S, Viswanathan D, Joseph R. Wavefront-guided versus wavefront-optimized laser in situ keratomileusis: contralateral comparative study. J Cataract Refract Surg. 2008;34(3):389–397.
Perez-Straziota CE, Randleman JB, Stulting RD. Острота зрения и аберрации высшего порядка при использовании волнового (wavefront-guided) и оптимизированного волнового (wavefront-optimized) лазерного in situ кератомилеоза. J Cataract Refract Surg. 2010;36(3):437–441.
Perez-Straziota CE, Randleman JB, Stulting RD. Visual acuity and higher-order aberrations with wavefront-guided and wavefront-optimized laser in situ keratomileusis. J Cataract Refract Surg. 2010;36(3):437–441.
Schallhorn SC, Farjo AA, Huang D, et al; American Academy of Ophthalmology. Wavefront- guided LASIK for the correction of primary myopia and astigmatism: a report by the American Academy of Ophthalmology. Ophthalmology. 2008;115(7):1249–1261.
Schallhorn SC, Farjo AA, Huang D, et al; American Academy of Ophthalmology. Wavefront- guided LASIK for the correction of primary myopia and astigmatism: a report by the American Academy of Ophthalmology. Ophthalmology. 2008;115(7):1249–1261.
Schallhorn SC, Tanzer DJ, Kaupp SE, Brown M, Malady SE. Comparison of night driving performance after wavefront-guided and conventional LASIK for moderate myopia. Ophthalmology. 2009;116(4):702–709.
Schallhorn SC, Tanzer DJ, Kaupp SE, Brown M, Malady SE. Comparison of night driving performance after wavefront-guided and conventional LASIK for moderate myopia. Ophthalmology. 2009;116(4):702–709.
Smith RG, Manche EE. One-year outcomes from a prospective, randomized, eye-to-eye comparison of wavefront-guided and wavefront-optimized PRK in myopia. J Refract Surg. 2020;36(3):160–168.
Smith RG, Manche EE. One-year outcomes from a prospective, randomized, eye-to-eye comparison of wavefront-guided and wavefront-optimized PRK in myopia. J Refract Surg. 2020;36(3):160–168.
Stonecipher KG, Kezirian GM. Wavefront-optimized versus wavefront-guided LASIK for myopic astigmatism with the ALLEGRETTO WAVE: three-month results of a prospective FDA trial. J Refract Surg. 2008;24(4):S424–S430.
Stonecipher KG, Kezirian GM. Wavefront-optimized versus wavefront-guided LASIK for myopic astigmatism with the ALLEGRETTO WAVE: three-month results of a prospective FDA trial. J Refract Surg. 2008;24(4):S424–S430.
Топографически-guided лазерные абляции
Topography-guided laser ablations
Топографически-guided (TG) лазеры по своей концепции схожи с wavefront-guided лазерами, однако при TG лазерных абляциях используются данные рефракции и топографии роговицы, а не wavefront-данные всего глаза. TG абляции успешно применяются для регуляризации роговицы и улучшения зрения у пациентов с децентрированной абляцией, малой оптической зоной и неровной поверхностью роговицы. В настоящее время TG лазер одобрен также для проведения абляций в глазах с нормальной роговицей. Анализ зрительных результатов, представленных в FDA для 249 миопических глаз с астигматизмом или без него, подвергшихся TG лазерной абляции с использованием одной системы, показал отличные результаты с точки зрения безопасности, эффективности, точности и стабильности. После операции у 93% глаз UDVA составляла 20/20 или лучше, а у 95% сферический эквивалент при манопической рефракции находился в пределах ±0.5 D от эмметропии. Через 6 месяцев после операции было обнаружено значительное увеличение мезопической (41.3%) и фотопической (31.9%) контрастной чувствительности.
Topography-guided (TG) lasers are similar in concept to wavefront-guided lasers, but TG laser ablations use data from refraction and corneal topography rather than wavefront data from the whole eye. TG ablations have been successful in regularizing the cornea and improving vision in patients with decentered ablation, small optical zone, and irregular corneal surface. A TG laser is now approved for performing ablations in eyes with normal corneas, as well. Analysis of the visual outcomes reported to the FDA for 249 myopic eyes with or without astigmatism that underwent TG laser ablation with one system showed excellent outcomes in terms of safety, efficacy, accuracy, and stability. Postoperatively, 93% of eyes had UDVA of 20/20 or better, and 95% had a manifest refraction spherical equivalent within ±0.5 D of emmetropia. A significant increase in mesopic (41.3%) and photopic (31.9%) contrast sensitivity was found 6 months postoperatively.
Knorz MC, Jendritza B. Topographically-guided laser in situ keratomileusis to treat corneal irregularities. Ophthalmology. 2000;107(6):1138–1143.
Knorz MC, Jendritza B. Topographically-guided laser in situ keratomileusis to treat corneal irregularities. Ophthalmology. 2000;107(6):1138–1143.
Pasquali T, Krueger R. Topography-guided laser refractive surgery. Curr Opin Ophthalmol. 2012;23(4):264–268.
Pasquali T, Krueger R. Topography-guided laser refractive surgery. Curr Opin Ophthalmol. 2012;23(4):264–268.
Zhang Y, Chen Y. A randomized comparative study of topography-guided versus wavefront- optimized FS-LASIK for correcting myopia and myopic astigmatism. J Refract Surg. 2019;35(9):575–582.
Zhang Y, Chen Y. A randomized comparative study of topography-guided versus wavefront- optimized FS-LASIK for correcting myopia and myopic astigmatism. J Refract Surg. 2019;35(9):575–582.