Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP) Programa de pós-graduação em OftalmologiaPontifícia Universidade Católica do Rio de JaneiroRefracta-RIOFemtoLaser-RIOInstituto de Olhos Renato AmbrósioUNIFESP, Programa de pós-graduação em OftalmologiaSciEL

Ambrósio Júnior, Renato

Revista Brasileira de Oftalmologia

Renato Ambrósio Júnior

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A revolução dos lasers de femtossegundo na oftalmologia

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Ambrósio Júnior, Renato [UNIFESP]

Repositório Institucional UNIFESP

207A Revolução dos Lasersde Femtossegundo na OftalmologiaRev Bras Oftalmol. 2011; 70 (4): 207-10EDITORIALO primeiro laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Light - ampliação de luz pormeio da emissão estimulada de radiações) foi desenvolvido pelo físico americano Theodore H. Maimanem 1960 com cristal de rubi(1), dando continuidade aos estudos pioneiros de Albert Einstein relacionadoscom a Teoria Quântica da Radiação. Apesar das importantes limitações relacionadas com a não estabilidade e daduração do pulso inadequada deste primeiro laser de rubi, o trabalho de Maiman pode ser considerado como aepifania que abriu caminho para impressionante evolução desta fantástica forma de energia para diversas aplica-ções na Medicina.A Oftalmologia se destaca por ter sido a primeira especialidade na Medicina a utilizar o laser com objetivoterapêutico(2), bem como pelo seu acelerado e constante desenvolvimento. De fato, o termo “laser” apresenta umaconotação de tecnologia avançada e futurística. Mas devemos entender que, como os computadores, os lasers estãoem uma constante e rápida evolução, o que possibilita aplicações diagnósticas e terapêuticas cada vez mais precisase eficazes. Diversos tipos de laser como argônio, criptônio, dióxido de carbono, neodímio-YAG (yttrium aluminumgarnet [Nd:YAG]) e excimer foram desenvolvidos para diversas aplicações na Oftalmologia. Os diferentes laserssão caracterizados pelo comprimento de onda dentro do espectro eletromagnético da luz. Este é determinado pelafonte do laser e pelo meio ativo, sendo definido pela distância que o fóton percorre enquanto o campo elétricocompleta uma oscilação. As características e formas de interação laser-tecido – fotocoagulação, fotodisrupção,fotoablação ou fotoquímica, são determinadas pelo comprimento de onda juntamente com o tempo de exposição,densidade de potência e densidade de energia. Tais características determinam a absorção da energia que é diferen-te entre cada tecido do organismo.Enquanto os meios refrativos transparentes do olho – córnea, cristalino e vítreo, não absorvem radiaçãomagnética no espectro visível de luz, em densidades maiores de energia ocorre absorção com formação de plasma,fenômeno denominado fotodisrupção tecidual. Tal fenômeno ocorre especialmente em comprimentos de onda nafaixa próxima ao infravermelho (NIR – near infra-red). A primeira aplicação prática de lasers NIR na Oftalmologiafoi com Nd:Yag laser, introduzido por Aron-Rosa no início dos anos 80(3). O Nd:Yag laser é amplamente utilizadopara realização de abertura na cápsula posterior (capsulotomia) e na íris (iridotomia), bem como para lise de travesvítreas e rotura da hialóide em casos de hemorragia pré-retiniana. Todas estas aplicações determinaram umadiminuição significativa na necessidade de intervenções intraoculares que são inquestionavelmente mais traumá-ticas e com maior risco. O Nd:YAG laser produz fotodisrupção tecidual em seu ponto de foco, resultando em umanuvem de elétrons livres e moléculas ionizadas (plasma) que se expande rapidamente. Tipicamente, o Nd:YAGlaser tem duração de pulso na faixa de nanosegundo (10-9 do segundo). Nesta faixa de exposição, há formação deondas acústicas de choque que se dissipam aos tecidos circundantes, tipicamente com zona de dano tecidual de100µm (0,1mm). Tal fato pode ser facilmente percebido quando o feixe de laser atinge a lente intraocular durantea realização de capsulotomia posterior, o que é indesejado, mas gera poucos efeitos colaterais para o paciente.Entretanto, tal volume de dano colateral tecidual tornou impraticável o uso do Nd:Yag laser em cirurgias de córnea,pois estas demandam uma precisão dezenas de vezes maior. Reduzindo a duração dos pulsos de laser com estecomprimento de onda (NIR) para a faixa de femtossegundo (10-15 do segundo), é possível concentrar a energia emuma área cem vezes menor ou submicrônica, o que aumenta significativamente o controle e possibilita cirurgias nacórnea.A primeira observação da interação de um laser NIR de femtossegundo (fs)* com a córnea foi feita por RonaldKurtz em 1992, quando ainda residente na Universidade de Michigan (Kellogg Eye Center). Kurtz observou um cortelimpo e perfeitamente bem delineado na córnea de um cientista que havia tido uma lesão acidental com um laser queestava sendo estudado para indústria automobilística. Juntamente com os engenheiros húngaro Tibor Juhasz e francês(*) Femtossegundo (fs) é uma unidade de medida de tempo. Corresponde a 10-15 segundos, ou seja, um milionésimo de um bilionésimode segundo. O femtossegundo está para um segundo como um segundo está para 32 milhões de anos. (Fonte: www.inmetro.gov.br)208 Ambrósio Júnior RRev Bras Oftalmol. 2011; 70 (4): 207-10Gerard Mourou, Kurtz iniciou estudos para as aplicações do laser de femtossegundo na oftalmologia no CUOS (Centerfor Ultrafast Optical Science) da Universidade de Michigan, de modo a fundar a corporação Intralase em 1997(4). Osprimeiros aparelhos de laser NIR de femtossegundo, que trabalhavam numa frequência inferior a 10 kHz, foramtestados na Hungria. O Intralase foi o primeiro laser de femtossegundo NIR a ser aprovado pelo FDA (Food and DrugAdminsitration) americano para realização do corte lamelar do LASIK em 2000 com isenção 510k, ou seja, semnecessidade de estudos por ser comparável ao microcerátomo. O Intralase (Abbot Medical Optics) tornou-se disponí-vel para o mercado internacional em 2001, com uma crescente e rápida aceitação no mercado de cirurgia refrativa.Rapidamente, outros lasers de femtossegundo foram introduzidos num mercado de crescimento rápido e competitivono qual todas as maiores empresas ligadas a Oftalmologia estão bem representadas (quadro 1).Intralase Abbot Medical OpticsLDV Ziemmer OpthalmicVisumax Zeiss-MeditecFemtec Technolas Perfect VisuionFS 200 Alcon-WavelightLenSx AlconLensAR LensARCataLYS OptiMedicaQuadro 1Lasers de Femtossegundo no mercado internacionalObservou-se uma importante evolução nos lasers de femtossegundo, o que se reflete na taxa de repetição, nocontrole da energia e na capacidade de programar cortes de forma mais versátil na córnea. Por exemplo, o Intralaseevolui em cinco gerações até o sistema iFS com 150kHz. A maior velocidade é facilmente apreciada se comparar-mos o tempo necessário para confecção do flap no LASIK: mais de 1 minuto com o fs15kHz X menos de 10 segundoscom o iFS 150 kHz. Além de maior velocidade, existe maior controle da energia e menor resposta inflamatória.Adicionalmente, é possível se ajustar diversos parâmetros, como a criação de discos ovais e o ângulo de entradainvertido além de 90º até 150º, o que reduz a chance de crescimento epitelial da interface e proporciona maiorestabilidade biomecânica pós-operatória (figura 1A  e B).Diversas são as vantagens do laser de femtossegundo sobre os microcerátomos(5). É verdade que osmicrocerátomos evoluíram significativamente desde os primeiros modelos adaptados da ceratomileusis in situcomo o ACS (Automatic Corneal Shaper). Entretanto, o controle da confecção do corte com o laser reduz o risco decomplicações que podem ocorrer ao se criar o flap, como perfuração da lamela (buttom hole), corte irregular e corteincompleto(6). A geometria planar do flap e a maior consistência no controle da espessura do corte reduzem signifi-cativamente o risco de cortes mais profundos, que estão associados a um maior risco de desestabilização biomecânicae evolução para ectasia. A maior estabilidade pós-operatória do flap criado pelo femtossegundo está tambémrelacionada com o seu encaixe mais perfeito no leito (figura 1C). Adicionalmente, o impacto do LASIK assistido porlaser de femtossegundo é inferior ao realizado pelo microcerátomo na superfície ocular, havendo menor incidênciade olho seco e epiteliopatia neurotrófica(7-8).Figura 1: A) Controle da angulação do corte do flap para LASIK; B) Pós-operatório (1 dia) de LASIK assistido porIntralase iFS com angulação de 130º; Note a dupla linha que marca o bordo do flap e limite de dissecção interno docorte angulado; C) Alinhamento do flap no LASIK com Intralase, com exata concordância dos nervos periféricos209Além da confecção do flap no LASIK, outras aplicações para cirurgia de córnea vêm aumentando aaplicabilidade do laser de femtossegundo. Destacam-se a tunelização para implantes de segmentos de anel estromal(figura 2)(9), biópsia de córnea, ceratotomia incisional para astigmatismo(10), ceratoplastia lamelar(11) e penetran-te.(11-13).O laser de femtossegundo pode criar cortes para extração de lentículas, da mesma forma que a ceratomileusisin situ descrita pelo prof. José I. Barraquer na década de 50. O procedimento denominado SMILE (small incisionlenticule extraction) foi proposto por Sekundo com o Visumax (Zeiss-Meditec)(14). Outras técnicas revisitadas peloadvento do femtossegundo são as ceratotomias incisionais. Por exemplo, a técnica Intracor, que consiste na realiza-ção de incisões circulares concêntricas no estroma para indução de multifocalidade na tentativa de tratamento dapresbiopia, foi proposta por Ruiz e Holzer como o Femtec (Technolas Perfect Vision)(15).Figura 2: A) Pós-operatório (1 mês) de implante de segmento de anel estromal (Keraring) com iFS. B) Imagem de Scheimpflug comPentacam; C) Mapa de curvatura axial ou sagital do estado pós, pré-operatório e diferencial deste caso. Observar a correção do padrãoirregular do ceratocone em padrão de “C” deitado ou “pata de carangueijo”. A acuidade visual sem correção passou de 20/200 para 20/30 e a corrigida com óculos de 20/40 para 20/25+, com redução significativa do astigmatismoFigura 3: Proposta de incisão emcórnea clara com arquitetura emdobradiça angulada para cirurgia decatarata assistida por laser defemtossegundoNovas plataformas de lasers de femtossegundo permitem aplicação da energia em planos mais profundos,podendo alcançar a cavidade vítrea. Adicionalmente, a integração de sistemas de imagem de Scheimpflug ou OCT(Optical Coherence Tomography) permitem controle da cirurgia durante o procedimento. Com tais avanços, o laser defemtossegundo vem sendo utilizado para facilitar a cirurgia da catarata(16-17). Por outro lado, a realização de incisões nocristalino para recuperação da capacidade acomodativa foi descrita por Krueger, com resultados promissores(18).Não é necessário uma mente muito inovadora para pensar numa cirurgia de catarata “ideal” assistida por laserde femtossegundo. A fragmentação do cristalino controlada pelo sistema de imagem em tempo real vai aumentar asegurança e reduzir consideravelmente a energia necessária para a sua retirada. A confecção da capsulorrexe seráperfeitamente controlada para centralização e tamanho ideais, de acordo com imagens obtidas no pré-operatório, quemedem precisamente o diâmetro branco-a-branco e os eixos visuais, de modo a permitir o posicionamento da LIO(lente intraocular) perfeito. A incisão em córnea clara terá uma arquitetura inovadora de modo a reduzir a chance devazamento e o risco de endoftalmite (figura 3). Incisões estromais para astigmatismo poderão ser confeccionadas,aliando a precisão do laser com os dados dos exames da córnea, incluindo a topografia, tomografia e caracterizaçãobiomecânica(19). Finalmente um flap planar pode ser confeccionado de modo a ser utilizado apenas se houver necessi-dade de um tratamento refrativo com excimer laser personalizado (LASIK) em segundo tempo.A Revolução dos Lasers de Femtossegundo na OftalmologiaRev Bras Oftalmol. 2011; 70 (4): 207-10210Diferentes plataformas de laser de femtossegundo se especializarão em cirurgias da córnea e da catarata.Entretanto, se uma plataforma for capaz de combinar as aplicações na córnea com, ao menos a realização dacapsulorrexe, esta deve ter significativas vantagens no mercado.Os limites da aplicação do laser de femtossegundo não ficam no cristalino. Por exemplo, McDonnel e colabo-radores estudam uma vitreólise em pacientes com retinopatia diabética de modo a evitar a proliferação tracional.Diversas vantagens do laser de femtossegundo sobre as respectivas técnicas manuais vêm sendo descritas(4). Não hádúvidas que os sistemas de laser de femtossegundo já revolucionaram a cirurgia de córnea, trazendo novos patama-res de segurança, eficácia para diversos procedimentos com indicações extremamente amplas. Entretanto, os custoselevados desta nova tecnologia devem ser considerados, sendo um verdadeiro desafio disponibilizar tal tecnologiaem nosso meio. Certamente a união de grupos de especialistas com o objetivo de oferecer qualidade e segurançapara seus pacientes, com a criação de centros de tecnologia, é a solução mais certa para tornar possível a dissemina-ção dos lasers de femtossegundo em nosso país! Renato Ambrósio JúniorProfessor Associado do Programa de  pós-graduação em Oftalmologia da Universidade Federal de SãoPaulo – UNIFESP – São Paulo (SP), Brasil;  e da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro  - PUC-Rio– Rio de Janeiro (RJ), Brasil; Grupo de Estudos de Tomografia e Biomecânica de Córnea -  Rio de Janeiro (RJ),Brasil; Refracta-RIO -  Rio de Janeiro (RJ), Brasil; FemtoLaser-RIO -  Rio de Janeiro (RJ),Brasil; Instituto de Olhos Renato Ambrósio – Rio de Janeiro (RJ), Brasil1. Maiman TH. Stimulated Optical Radiation in Ruby. Nature.1960;187(4736):493-4.2. Moo-Young GA. Lasers in ophthalmology. West J Med.1985;143(6):745-50.3. Aron-Rosa DS, Aron JJ, Cohn HC. Use of a pulsed picosec-ond Nd: YAG laser in 6,664 cases. J Am Intraocul ImplantSoc. 1984;10(1):35-9.4. Soong HK, Malta JB. Femtosecond lasers in ophthalmology.Am J Ophthalmol. 2009;147(2):189-97 e2.5. Salomao MQ, Wilson SE. Femtosecond laser in laser in situkeratomileusis. 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