Διαθλαστικές Επεμβάσεις, Ιστορία, Τεχνολογία

Διαθλαστική Χειρουργική Ιστορία

Αναμφίβολα η ιστορία της Διαθλαστικής Χειρουργικής (ΔΧ) παρουσιάζει εξαιρετικό ενδιαφέρον. Στη μακρά της ιστορία, η μέθοδος της κερατοσμιλεύσεως απoτέλεσε μια ιδιαιτέρως πρωτοποριακή χειρουργική τεχνική, η οποία εφαρμόστηκε αρκετά χρόνια πριν η τεχνολογική πρόοδος και η βασική έρευνα επιτρέψουν την επιτυχή και ασφαλή εφαρμογή της. Η τεχνική της υπήρξε συνεχής πηγή εμπνεύσεως για τους ερευνητές και πρωτοπόρους της.

Οι απόπειρες για τη χειρουργική διόρθωση της μυωπίας, κατά τη διάρκεια του προηγούμενου αιώνα αρχίζουν ουσιαστικά με την κερατοδιαθλαστική χειρουργική που εφαρμόζεται τη δεκαετία του ’40 στην Ιαπωνία. Ο Sato επεχειρεί την μεταβολή της καμπυλότητος του κερατοειδούς με την εσωτερική κερατοτομή (internal keratotomy). Οι καταστροφικές συνέπειες από τη βλάβη του ενδοθηλίου του κερατοειδούς κατέστησαν την τεχνική αδόκιμη.

Στη συνέχεια η κερατοσμίλευση (keratomileusis) του J. I. Barraquer ξεκινά την μακρά πορεία της το 1949 και τελικώς εφαρμόζεται το 1963 στην Bogota της Κολομβίας. Όλες οι παραλλαγές της κερατοσμίλευσης, πριν την εμφάνιση του excimer laser, ενώ είχαν εν μέρει θετικά αποτελέσματα, δεν έτυχαν ευρείας εφαρμογής. Η τεχνική ήταν ιδιοφυής, αλλά συνάμα περίπλοκη, οικονομικά ασύμφορη και με απρόβλεπτα λειτουργικά αποτελέσματα.

history1 history2 history3

O Fyodorov στη Ρωσία εφαρμόζει την ακτινωτή κερατοτομή (radial keratotomy, RK) την δεκαετία του ’70. Τα αποτελέσματα της RK ήταν εντυπωσιακά και η τεχνική είχε μεγάλη διεθνή αποδοχή και εφαρμογή. Παράλληλα με την ακτινωτή κερατοτομή καθιερώνεται και η αστιγματική κερατοτομή (astigmatic keratotomy).

Το excimer laser ανακαλύφθηκε τη δεκαετία του ’70. Η τεχνολογία του ArF excimer laser (laser UV με μήκος κύματος 193nm και ενέργεια φωτονίων 6,4V, υιοθετείται αρχικώς από την Summit Technology of Waltham-Mass και ακολούθως από τις Taunton και Visx Technologies, για την εφαρμογή της στην Διαθλαστική Χειρουργική. Έτσι το σκηνικό της Διαθλαστικής Χειρουργικής αλλάζει και από το 1983 παρατηρείται συνεχής εξέλιξη της τεχνολογίας και των εφαρμογών του excimer laser.

Η μεγάλη συνεισφορά του excimer στην ΔΧ ήταν η δημιουργία τεχνολογίας για την αναδιαμόρφωση της πρόσθιας επιφάνειας του κερατοειδούς. Οι Seiler, Trokel, Mc Donald, Kaufman, Gimbel και άλλοι είναι οι πρωτοπόροι της PRK. Η τεχνική της LASIK παρουσιάζεται στο διεθνές διαθλαστικό προσκήνιο το 1990 από τον Ιωάννη Παλλήκαρη. Οι Avalos, Giumaraes, Brint, Slade, Casebeer, Ruiz, Buratto και άλλοι διαδίδουν, διδάσκουν και τελειοποιούν την πρωτοπόρα αυτή τεχνική.

history4 Διαθλαστικές Επεμβάσεις, Ιστορία, Τεχνολογία Διαθλαστικές Επεμβάσεις, Ιστορία, Τεχνολογία

Η εφαρμογή της φωτοδιαθλαστικής χειρουργικής (ΦΔΧ) είναι πλέον ευρεία και τα αποτελέσματά της εξαιρετικά. Παραλλήλως άλλες τεχνικές, όπως η Αστιγματική Κερατοτομή (ΑΚ-Astigmatic Keratotomy), η Αυτοματοποιημένη Μερική Κερατοπλαστική (ALK – Automated Lamellar Keratoplasty), η Laser Θερμοκερατοπλαστική και η Αγώγιμος Κερατοπλαστική για τη διόρθωση της υπερμετρωπίας (LTK-Laser Thermal Keratoplasty και CK-Conductive Keratoplasty), οι Ενδοκερατοειδικοί Ημιδακτύλιοι (INTACS – Intrastromal Corneal Ring Segments), η πειραματική ρυθμιζόμενη δι’ εγχύσεως Γέλης Κερατοπλαστική (GIAK-Gel Injection Adjustable Keratoplasty) και η Επικερατοφακία (Epikeratophakia) πλαισιώνουν την ΔΧ, ενώ οι φακοί Πρόσθιου Θαλάμου επί Εμφάκων (ACPL-Anterior Chamber Phakic Lenses), οι Ενδοφθάλμιοι φακοί επαφής Οπισθίου Θαλάμου (ICL-Implantable Contact Lenses, Pre-αCrystalline Lenses, Phakic Lenses) για τη διόρθωση της υψηλής μυωπίας και η αφαίρεση του Διαυγούς Κρυσταλλοειδούς Φακού (CLE-Clear Lens Extraction, RL-Refractive Lensectomy) για τη διόρθωση της μεγάλης υπερμετρωπίας ή μυωπίας εντάσσονται στον ευρύτερο τομέα της διαθλαστικής χειρουργικής.

Τεχνολογία

Οι τεχνικές, η μεθοδολογία, η εμπειρία και τα αποτελέσματα τα οποία συζητούνται στο κείμενο, βασίζονται στη χρήση μηχανημάτων προηγούμενης γενιάς τεχνολογίας σαρώσεως και ειδικότερα στο Nidek EC-5000 excimer laser με σχισμοειδή δέσμη (scanning beam) και στο Technolas Keracor 217, 217z, 217z-100 excimer laser με σημειακή δέσμη (flying spot).

Μετά τις αρχικές οφθαλμολογικές εφαρμογές του excimer laser, διαπιστώνεται η δυνατότητα βελτίωσης των τεχνολογικών παραμέτρων της ακτινοβολίας. Τα μηχανήματα εξελίσσονται και μεταβαίνουν από την τεχνολογία της broad beam (ομοκεντρικώς επιπρόσθετη ακτινοβόλιση) σε τεχνολογία scanning (τεχνολογία ελεγχόμενης σαρώσεως). Συγχρόνως προωθείται η σχετιζόμενη με την ΦΔΧ τεχνογνωσία και αξιολογείται η αποκτηθείσα εμπειρία εκ των επιπλοκών, οι οποίες σχετίζονται με την τεχνολογική υποδομή.

Διαθλαστικές Επεμβάσεις, Ιστορία, Τεχνολογία Διαθλαστικές Επεμβάσεις, Ιστορία, Τεχνολογία Διαθλαστικές Επεμβάσεις, Ιστορία, Τεχνολογία

Ενδεικτική είναι η εξέλιξη των μικροκερατοτόμων από χειροκίνητους σε αυτόματους, με στόχο την πρόληψη ορισμένων καταστροφικών επιπλοκών της κερατοτομής. Η βελτίωση του λογισμικού, των νομογραμμάτων και των αλγορίθμων έγινε δυνατή από την πρόοδο στην ηλεκτρονική υπολογιστική επεξεργασία. Αποτέλεσμα όλων των ανωτέρω είναι τα μηχανήματα excimer lasers τέταρτης γενιάς, οι αυτόματοι μικροκερατοτόμοι, η αλγοριθμική βελτίωση της κερατοειδικής τοπογραφίας, η αυτοματοποιημένη παχυμετρία, το Orbscan, η τεχνολογία eye-tracking, Topolink, Wavefront κ.τ.λ. Η προηγμένη τεχνολογία βελτίωσε στο έπακρο τα αναμενόμενα αποτελέσματα και συγχρόνως εξάλειψε τις επιπλοκές από τα μηχανήματα παλαιότερης τεχνολογίας (ανώμαλα σχήματα αφαιρέσεως, υψηλά ποσοστά διάχυσης κ.τ.λ.).

Εκτός από τη βελτίωση των μικροκερατοτόμων θα πρέπει να σταθούμε στην υποκατάστασή τους από ένα άκρως εξειδικευμένο Laser, το Femtosecond Laser. Το συγκεκριμένο σύστημα αναιρεί όλα τα προβλήματα που παρουσιάζει η δημιουργία του κρημνού (flap) στο LASIK με τους μηχανικούς αυτοματοποιημένους κερατοτόμους. Συγκεκριμένα δεν εμφανίζει τις τυφλές, στη δημιουργία του flap, στιγμές και καθιστά απόλυτα προβλέψιμο το αποτέλεσμα. Επίσης δεν δημιουργεί εκπλήξεις σε σχέση με το προγραμματισμένο πάχος του κρημνού και έτσι παρέχει απόλυτη ασφάλεια σε ειδικές εφαρμογές (λεπτοί κερατοειδείς, μεγάλα διαθλαστικά προβλήματα, ακραίες κερατομετρικές ενδείξεις κ.τ.λ.).

Χειρουργική Τεχνική

Στο κείμενο περιγράφονται τα διεθνώς ισχύοντα κατά γενική παραδοχή. Τα σχετικά με την τεχνική της LASIK αναφερόμενα, βασίζονται στην χρήση του αυτόματου μικροκερατόμου Hansatome (και εν μέρει του Carriazo-Barraquer) και αποκλειστικά στην τεχνική της Down-up LASIK (ή superior hinge LASIK).

Διαθλαστικές Επεμβάσεις, Ιστορία, Τεχνολογία Διαθλαστικές Επεμβάσεις, Ιστορία, Τεχνολογία

Παράλληλα με την πρόοδο του τεχνολογικού εξοπλισμού και των σχετιζόμενων παραμέτρων εφαρμογής excimer laser, παρατηρείται βελτίωση και παγίωση χειρουργικών μεθόδων. Αρχικά γενικεύεται η εφαρμογή της PRK. Στη συνέχεια η LASIK καθιερώνεται διεθνώς, ιδίως μετά την επίλυση των προβλημάτων από τη χρήση των μικροκερατόμων και ιδίως μετά την εμφάνιση και εδραίωση της χρήσης του Femtosecond Laser.

Η βασική έρευνα βοηθά στην κατανόηση και στον μερικό έλεγχο των πολύπλοκων διαδικασιών επούλωσης μετά την φωτοαφαίρεση. Η αυξανόμενη εμπειρία συμβάλλει στην επίλυση πρακτικών κλινικών και χειρουργικών προβλημάτων. Έτσι σημαντικά βήματα γίνονται δυνατά και για τις δύο μεθόδους. Αφορούν την τελειοποίηση της βασικής τεχνικής, την ορθή επιλογή των υποψηφίων, την καλύτερη διαχείριση των ασθενών, την πρόληψη, την ελαχιστοποίηση και την αντιμετώπιση των επιπλοκών.

Η εμπειρία επιτρέπει πλέον τον συνδυασμό διαφόρων μεθόδων της ΔΧ για την επίτευξη του επιθυμητού αποτελέσματος, αλλά και την ευχέρεια επανάληψης της επέμβασης επί ανεπαρκούς ή λανθασμένης αρχικής εφαρμογής. Παρατηρείται συνεχής αναθεώρηση της νοοτροπίας των ειδικών ως προς τη χειρουργική προσέγγιση των διαθλαστικών ανωμαλιών, υιοθέτηση των τεχνικών της ΦΔΧ αλλά και ευρεία αποδοχή της θεραπευτικής πρακτικής των PRK και LASIK από τους ασθενείς.

Διαθλαστικές Επεμβάσεις, Ιστορία, Τεχνολογία Διαθλαστικές Επεμβάσεις, Ιστορία, Τεχνολογία Διαθλαστικές Επεμβάσεις, Ιστορία, Τεχνολογία

Θεμελιώδη Δεδομένα

Επιλεκτικά αναφέρονται οι ελάχιστες στοιχειώδεις πληροφορίες επί του hardware και software των μηχανημάτων excimer laser και υπενθυμίζονται ορισμένες τιμές βιοφυσιολογικών σταθερών του οφθαλμού. Οι πληροφορίες αφορούν τα εντελώς απαραίτητα τεχνικά στοιχεία των μηχανημάτων και τα δεδομένα των επεξεργαστικών προγραμμάτων τους. Οι απόλυτα αναγκαίες μέσες τιμές μέτρησης αφορούν τις σχετιζόμενες ανατομικές και φυσιολογικές παραμέτρους του κερατοειδούς.

Τεχνολογία Εφαρμογής Laser

Ο χειρούργος αποκτά ιδιάζουσα σχέση με το μηχάνημα excimer laser το οποίο διαθέτει. Αναγκαστικά και εν πολλοίς, η τεχνική, τα νομογράμματα και τα αποτελέσματα εφαρμογής σχετίζονται με τον τύπο και το μοντέλο του μηχανήματος που χρησιμοποιείται. Όμως η οικειότητα με το μηχάνημα ή άλλοι σχετιζόμενοι παράγοντες δεν επιτρέπεται να εξελίσσονται σε ανασταλτικό στοιχείο για την αξιοποίηση της νεότερης και αποτελεσματικότερης τεχνολογίας.

Η εξέλιξη της τεχνολογίας, η οποία μας κατατρέχει ως σισύφειος τιμωρία, είναι ενίοτε δυστυχώς, για επενδυτικούς λόγους, αρνητικός παράγων της προοδευτικής και ορθότερης πρακτικής εφαρμογής. Ο τρόπος απελευθέρωσης της ακτινοβολίας επί του κερατοειδούς είναι ο καθοριστικός παράγων της τεχνολογίας των μηχανημάτων excimer laser. Η ακτινοβολία απελευθερώνεται με τρεις τρόπους, ως:

Διαθλαστικές Επεμβάσεις, Ιστορία, Τεχνολογία Διαθλαστικές Επεμβάσεις, Ιστορία, Τεχνολογία Διαθλαστικές Επεμβάσεις, Ιστορία, Τεχνολογία

  • Βroad beam (ευρεία δέσμη), μέσω κυκλικών (ιριδικού τύπου) και προοδευτικά αυξανόμενων σε διάμετρο διαφραγμάτων. Η δράση της ακτινοβολίας είναι προοδευτικώς αθροιστική. Η τεχνική εφαρμοζόταν σε μηχανήματα πρώτης γενιάς. Λόγω των προβλημάτων της τεχνολογίας broad beam, δηλαδή της ατελούς ομοιογένειας της δέσμης της ακτινοβολίας, επί μεγάλης διαμέτρου παρουσιάζονται θερμά σημεία στην δέσμη (hot spots), τα οποία αλλοιώνουν την ομοιογένεια της ακτινοβολίας και καταστρέφουν τα οπτικά μέσα του μηχανήματος. H τεχνολογία broad beam έχει πλέον εντελώς παραγκωνισθεί.
  • Scanning slit (σχισμοειδής δέσμη), μέσω περιστρεφόμενου, μεταβαλλόμενου και ταχέως κινουμένου σχισμοειδούς διαφράγματος με δυνατότητα επικάλυψης. Το όλο σύστημα απελευθέρωσης ελέγχεται από ηλεκτρονικό υπολογιστή, ο οποίος παρέχει την δυνατότητα δημιουργίας εξαιρετικής επιφανείας φωτοαφαίρεσης, χωρίς τα προβλήματα ομοιογένειας στη δέσμη (scanning technology). Η μέθοδος απαιτεί περισσότερα δεδομένα εισαγωγής στο επεξεργαστικό πρόγραμμα. Ορισμένα μηχανήματα δεύτερης γενιάς χαρακτηρίζονται από τον σύντομο χρόνο απελευθερώσεως της ακτινοβολίας (Nidek EC5000) και έτσι, παρ’ όλο που το σύστημα ενυπάρχει στο μηχάνημα, δεν είναι απολύτως απαραίτητη η παράλληλη χρήση τεχνολογίας eye-tracking.
  • Flying spot (σημειακή δέσμη), μέσω ταχέως κινούμενης σημειακής εφαρμογής πολύ μικρής διαμέτρου (spots διαμέτρου 0.8, 0.95, 1 ή 2mm). Η τεχνολογία scanning τέταρτης γενιάς είναι εξαιρετικά ακριβής και δημιουργεί απόλυτα ομαλή επιφάνεια αφαίρεσης. Να σημειωθεί πως, πέρα από την ακρίβεια και την ποιότητα στο αποτέλεσμα, είναι σχετικώς βραδεία ως προς τον χρόνο εφαρμογής της ακτινοβολίας. Η σημειακή δέσμη επιτυγχάνει σημαντική ελάττωση της εντάσεως του shock wave της ακτινοβολίας με αποτέλεσμα τον περιορισμό της κινητικότητας των κερατοκυττάρων, την μηδαμινή αύξηση της θερμοκρασίας του κερατοειδικού ιστού και τον περιορισμό της μετάδοσης του ωστικού κύματος στους ενδοφθάλμιους ιστούς. Η απελευθέρωση της ακτινοβολίας γίνεται κατά διαδοχικά στάδια και με ελεγχόμενη αλληλουχία επαναλήψεως. Συνδυάζεται με τεχνολογία eye-tracking. Θεωρείται εξαιρετικά ακριβής και ιδανική για την εκτέλεση LASIK.
Διαθλαστικές Επεμβάσεις, Ιστορία, Τεχνολογία Διαθλαστικές Επεμβάσεις, Ιστορία, Τεχνολογία Διαθλαστικές Επεμβάσεις, Ιστορία, Τεχνολογία

Hardware & Software

Τα εν χρήσει μηχανήματα excimer laser είναι πλέον τεχνολογίας slit scanning ή flying spot. Διαθέτουν συστήματα passive ή active eye-tracking. Στο eye-tracking χρησιμοποιείται η τεχνολογία των starwar lasers για συνεχή παρακολούθηση του στόχου μέσω ειδικής video camera, της οποίας η καταγραφή κατευθύνει (active) ή διακόπτει (passive) την ακτινοβολία του laser. Ο στόχος είναι το κέντρο της κόρης του οφθαλμού. Οι κινήσεις του οφθαλμού είναι της τάξεως των 80-100Hz και επομένως ένα αποτελεσματικό σύστημα eye-tracking, αναγκαστικά πρέπει να διαθέτει πολύ ταχύτερες κινήσεις παρακολουθήσεως (τουλάχιστον 200 Hz).

Το πλέον σύνηθες επεξεργαστικό πρόγραμμα φωτοαφαίρεσης σε χρήση εφαρμόζει την τεχνική της προοδευτικής, πολλαπλής ζώνης φωτοαφαίρεσης (multizone). Αυτό επιτρέπει τη διαθλαστική διόρθωση με το μικρότερο δυνατό βάθος και την ομαλότερη δυνατή επιφάνεια αφαίρεσης. Το profile αφαίρεσης συνίσταται σε διαδοχικές ομόκεντρες ζώνες, σταδιακά αυξανόμενου βάθους. Παράλληλα εφαρμόζεται και η τεχνική multipass (επαναλαμβανόμενα «περάσματα» εφαρμογής) για βελτίωση της ομαλότητας της επιφάνειας.

Οι Topolink εφαρμογές είναι μια σημαντική καινοτομία. Η Topolink ή η Topografical assisted LASIK ή T-LASIK πραγματοποιείται μετά από αναγωγή των κερατομετρικών δεδομένων σε υψομετρικές αναλογίες και εισαγωγή δεδομένων στο επεξεργαστικό πρόγραμμα των μηχανημάτων. Σκοπός του όλου συστήματος είναι η επιλεκτική φωτοαφαίρεση, η οποία οδηγεί σε ομαλό (υψομετρικά και κατά συνέπεια κερατομετρικά) κερατοειδή. Η Topolink τεχνολογία είναι μια μοντέρνα τεχνολογία υπό συνεχή εκτίμηση και εξέλιξη.

Διαθλαστικές Επεμβάσεις, Ιστορία, Τεχνολογία Διαθλαστικές Επεμβάσεις, Ιστορία, Τεχνολογία

Τελευταία εφαρμόζεται η wavefront-guided technology, η οποία παρουσιάζει ιδιαίτερο θεωρητικό ενδιαφέρον. Η τεχνολογία wavefront (μέτωπο κύματος) αποτελεί ουσιαστικά τη λήψη του «τρέχοντος» δακτυλικού αποτυπώματος της διαθλαστικής κατάστασης ολόκληρου του οφθαλμού και όχι μόνο του κερατοειδούς. Η εφαρμογή της τεχνολογίας επιτρέπει την customized ablation, δηλαδή την πλήρη και απόλυτη εξατομίκευση της θεραπείας και την επίτευξη καλύτερης μετεγχειρητικής όρασης χωρίς γυαλιά (UCVA) από την προεγχειρητική καλύτερη όραση με γυαλιά (BCVA).

Το wavefront βασίζεται στην ανάλυση της προσλαμβανόμενης από τον αμφιβληστροειδή εικόνας ή της αντανάκλασης του ειδικού φωτισμού και την μέτρηση της μεταβολής του (μέσω των Dresden Wavefront analyzer, Shack-Hartman’s analyzer κ.τ.λ.) από τα διαθλαστικά σφάλματα και τις υψηλότερης τάξεως ανωμαλίες (higher order aberrations).

Τα δεδομένα εισέρχονται στο επεξεργαστικό πρόγραμμα του μηχανήματος και η ακτινοβολία είναι πλέον προσαρμοσμένη ειδικά για κάθε οφθαλμό. Η τεχνολογία εφαρμόζεται σε διαφόρων εταιρειών προηγμένης γενιάς flying spot excimer lasers (μέσω διαφόρων συστημάτων όπως Allegretto, Zyoptix, Esiris κ.τ.λ.). Οι ειδικοί ισχυρίζονται ότι οι θεραπευόμενοι οφθαλμοί αποκτούν όραση αρπακτικού πτηνού (Eagle’s Eye με 20/10 έως 20/6).