Thermische Schädigung und Oberflächenrauheit nach photorefraktiver Keratektomie mit dem Er:YAG-Laser

Abstract

Ziel: Ablationsversuche und präklinische Untersuchungen zur Photorefraktiven Keratektomie (PRK) mit dem Er:YAG-Laser (λ = 2,94 μm) zeigten im Vergleich zur ArF-Excimerlaser eine thermisch alterierte Zone und rauhe Oberfläche (1, 2). Experimentelle Ergebnisse zur thermischen Schädigung und Oberflächenrauheit werden mittels laserinduzierter Schmelzprozesse diskutiert.

Material und Methode: Die thermische Schädigung wurde an enukleierten Schweinehornhäuten für unterschiedliche Laserpulsdaten (80 ns bis 1 ms) und Energiedichten (0,2 bis 5 J/cm²) untersucht. Die “Scanning-Spot”-Methode und die Fundamentalmode Photoablation dienten zur Erzeugung von sphärischen Korrekturen. Einen Vergleich zur Morphologie nach Ganzfeld-Photoablation mit dem ArF-Excimerlaser (193 nm) ermöglichten REM-Aufnahmen und Messungen zur Oberflächenrauheit.

Ergebnisse: Die thermische Schädigung reduziert sich mit zunehmender Intensität (Abb. 1). Für Intensitäten von >1 MW/cm² erreicht die thermische Schädigung eine konstante Dicke von ca. 5 μm. Die Oberflächenrauheit liegt etwa eine Gröβenordnung höher als bei der Photoablation mit dem ArF-Excimerlaser (Tab. 1). Die REM-Aufnahmen der behandelten Oberfläche zeigen geschmolzene korneale Strukturen und eine deutlich höhere Oberflächenrauheit im Vergleich zur ArF-Excimerlaser-Behandlung (Abb. 2). Die experimentellen Ergebnisse stehen in guter Übereinstimmung mit bestehenden Modellvorstellungen zu laserinduzierten Schmelzprozessen (3, 4).

Schluβfolgerung: Laserinduzierte Schmelzprozesse lassen sich als eine unvermeidbare Ursache fiir die signifikante thermische Schädigung und Oberflächenrauheit nach der Behandlung ansehen, weswegen der Er:YAG-Laser keine reelle Alternative zum ArF-Excimerlaser in der PRK darstellt.

Purpose: Ablation experiments and preclinical studies have shown an increased thermal damage and surface roughness after photorefractive keratectomy (PRK) with the Er:YAG laser (1, 2). The aim of this report was to discuss the increase of thermal damage and surface roughness by laser induced melting processes.

Materials and Methods: In this study, the thermal damage was investigated on enucleated pig corneas for various laser pulse durations (80 ns to 1 ms) and radiant exposures (0.2 to 5 J/cm²). The “scanning-spot” method and the fundamental mode photoablation have been used for spherical corrections. SEM-pictures and surface roughness measurements have enabled the comparison to the morphology after ArF excimer laser treatment.

Results: The thermal damage reduces with an increase in the intensity and at high intensities the thermal damage results in a constant thickness of >5 μm (Fig. 1). The surface roughness is one order of magnitude higher compared to the ArF excimer laser ablation (Tab. 1 ). SEM investigations of the corneal surface after ablation looks melted, demonstrating a higher surface roughness compared to the ArF excimer laser treatment (Fig. 2). These experimental results are in good agreement with ablation models that are considering melting processes (3, 4).

Conclusions: Laser induced melting processes might be the main reason for the high thermal damage and the increased surface roughness after Er: YAG laser treatment. This leads to the consequence, that the Er:YAG laser is not a real alternative for the ArF excimer laser in the PRK.