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Bildgebung mit Laser-Scanning-Mikroskopie (LSM) bei kornealem intrastromalen Gewebeabtrag mit unverstärkten Femtosekunden-Laserpulsen in-vitro
Laser-Scanning-Microscopy (LSM) for imaging of corneal intrastromal ablation with a non-amplified fs-laser in vitro
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Veröffentlicht: | 18. September 2006 |
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Gliederung
Text
Ziel
Verstärkte fs-Laser werden klinisch für Hornhautchirurgie eingesetzt. Unverstärkte fs-Laser mit niedrigeren Pulsenergien im µJ- und nJ-Bereich gestatten feinste Gewebemanipulationen. Eine experimentelle Studie erzeugte in-vitro intrastromale Hornhautläsionen mit dem unverstärkten fs-Laser und untersuchte sie mit hochauflösender zeitnaher Bildgebung (LSM).
Methode
Hornhäute (von Keratoplastiken und enukleierten Schweineaugen) erhielten intrastromale lineare Scans mit einem modengekoppelten Titanium:Saphir-Laser (ChameleonTM, Coherent Inc., Santa Clara, CA, USA, Wellenlänge 800 nm, Pulsdauer <140 fs) unterschiedlicher Pulsenergie, Expositionsdauer und Gewebetiefe. Vor und nach den Scans erfolgte eine Bildgebung mit LSM (LSM510TM, Zeiss, Jena), basierend auf Autofluoreszenz- bzw. Second Harmonic Generation (SHG). Der Laserstrahl gelangte durch ein 40x Öl-Immersionsobjektiv (Apertur 1,3). Zum Vergleich dienten Licht- und Transmissions-Elektronenmikroskopie.
Ergebnisse
Normale und pathologische Hornhäute (u.a. Endothelzelldystrophie, Keratokonus) konnten bis 200 µm Tiefe untersucht werden. Autofluoreszenz zeigte zelluläre Strukturen (u.a. Fibroblasten), SHG vorrangig die Kollagenmatrix. Intrastromale Läsionen korrelierten mit dem Alter des Gewebes. Bei Schweinehornhäuten <8 h nach Enukleation zeigte sich Plasmalumineszenz entlang der Scanlinie (Läsionsbreite <10 µm), fehlte dagegen bei Schweinehornhäuten >48 h nach Enukleation sowie menschlichen Hornhäuten (Läsionsbreite <3 µm). Eine Scandauer von 15 s erwies sich als besonders effektiv. Die Läsionsbreite korrelierte mit abnehmender Gewebetiefe und zunehmender Pulsenergie. Die Läsionen ließen sich licht- und elektronenmikroskopisch präzise von Vitalgewebe abgrenzen.
Schlussfolgerungen
Unverstärkte fs-Laser erlauben präzisen Hornhautabtrag mit limitierten kollateralen Gewebeschäden. LSM ermöglicht Nativdiagnostik sowie die Beurteilung des Gewebeabtrags innerhalb von Sekunden. Weitere Studien untersuchen die korneale Wundheilung im Tierversuch.