LASER EN RETINA

BIOFISICA Y APLICACIONES

ANA MARIA GUZMAN ROJAS

RESIDENTE OFTALMOLOGIA 2 ANIO

UNIVERSIDAD DEL VALLE

HISTORIA

• 1916 Albert Einstein: fundamentos para el desarrollo del láser, utilizando la ley de radiación de Max Planck basada en los conceptos de emisión espontánea e inducida de radiación.

• La teoría fue olvidada hasta después de la Segunda Guerra Mundial, cuando fue por Willis Eugene Lamb y R. C. Rutherford.

• 1960 :Townes y Arthur Leonard Schawlow son considerados los inventores del láser.  

Albert Einstein 1879-1955

HISTORIA

• A lo largo de la historia se han empleado muchas fuentes de luz para el tratamiento de la retina: luz solar-lámparas de arco: Fuente de luz de xenon.

•  70's Luz de xenón sustituido por el gran tamano de los impactos en la retina, por sistemas de luz emitidas por láser.

• Oftalmología especialidad que más a utilizado el láser como tratamiento.

Lampára de arco

láser

PROPIEDADES DEL TRATAMIENTO CON LASER

 Luz emitida por láser se prefiere en fotocoagulación retiniana:

• Debido a su estrecho haz de luz.

• Gran variedad de longitudes de onda. Permite elegir una determinada longitud de onda para que la absorba un tipo de tejido concreto.

• Excelente colimación y direccionalidad: facilita su manipulación óptica para enfocar puntos de muy pequeno tamano.

• Intenso brillo.
• Duración variable de su pulso, ajustable que permite controlar la difusión térmica perilesional y produce en mínimo dano colateral.

• La luz que penetra el ojo puede ser: reflejada, dispersada, transmitida o absorbida.

• Absorción depende de los cromóforos de las células del tejido.

• Cromóforos: melanina del EPR, iris, uvea, malla trabecular y la Hb de los GR.

• Pigmentos del EPR y la retina: melanina, Hb, xantófilo macular, Rodopsina y fotopigmentos de los conos, lipofuscina.

COEFICIENTE DE ABSORCION DE LOS CROMOFOROS EN EL ESPECTRO VISIBLE

L  light

A amplification by

S stimulated

E emission of

R radiation

• Emisión estimulada: el láser es capaz de hacer que un cuanto de luz desencadene la liberación de otro cuanto de energía con la misma longitud de onda y dirección.

LASER

LASER

TRES  elementos principales:

1. Material capaz de generar energía que puede liberarse por emisión estimulada. Gas, sólido o líquido.

2. Un medio en el que se condensa la energía almacenada en el material láser.

3. Una cavidad para retener al menos una fracción de luz emitida por el material láser para que sirva de estímulo en una próxima emisión de energía.

LASER

LASER

• Cavidad láser: medio sólido, líquido o gaseoso.

• La energía láser puede ser IMPULSADA por :

• Desgargas producidas desde lámparas: de forma continúa o por destellos de luz.
• Por descargas eléctricas en el medio láser. Gas
• Por reacciones químicas.
• Por un haz de electrones.
• Por conversión de la corriente eléctrica a fotones en semiconductores.
• Por una luz procedente de otros láseres. líquidos.

LASER

2 tipos Coherencia:

• Espacial: direccionalidad, propiedad de enfocarse en puntos de diverso tamano.

• Temporal: sincronización de la luz en el tiempo o a lo largo del rayo láser.

coherencia

TIPOS DE LASER

• CO2: Más potente (100W) el más usado en cirugía general, ginecología. Continuo y pulsado.

• Er:YAG: Su radiación en el límite de absorción del agua, penetra 1um, bajo umbral de vaporización, pocos danos colaterales en cirugía.

• Nd:YAG*: Muy utilizado en oftalmología. Actúa de forma continúa o en pulsos. Baja absorción y dispersión de longitud de onda permitiendo profunda penetración en el tejido.

*

Láser Nd-YAG (acrónimo del inglés neodymium-doped yttrium aluminium garnet) es una emisión láser en medio sólido que utiliza el dopaje con neodimio de cristales de óxido de itrio y aluminio (Nd:Y₃Al₅O₁₂), una variedad de granate, para la amplificación de su radiación de longitud de onda característica de 1064 nanómetros, en el infrarrojo.

TIPOS DE LASER

• Ti-zafiro:Duración ultracorta. Baja absorción y dispersión de longitud de onda, que permiten un rayo centrado y preciso en tejido.

• Láser de diodo semiconductor: Capacidad de convertir la energía eléctrica que circula a través de un material semiconductor en fotones. son muy energía-eficientes. Requieren mínima refrigeración.

TIPOS DE LASER

• Argón/Kriptón: Modo continúo, requieren bastante refrigeración. Se ha utilizado para coagulación retiniana.

• Láser de excímero: de gas pulsado. La absorción de la rediación láser por las proteínas produce una penetración submicrométrica en el tejido, permitiendo una ablación muy precisa de la córnea.

Daniel Palanker.Sección VII Principios del tratamiento vitreorretiniano.RYAN Retina.2009

LIBERACION DE ENERGIA LASER

• Por difracción es difícil conseguir un rayo perfectamente colimado.

• Como alternativa a la propagación libre del rayo láser, puede ser conducido por fibra óptica.  

• Las fibras ópticas se emplean para crear energía láser en lámparas de hendidura y en sondas para cirugía intraocular. 

FIBRA OPTICA

Fibra óptica y cable eléctrico

Acoplador óptico

Daniel Palanker.Sección VII Principios del tratamiento vitreorretiniano.RYAN Retina.2009

DISTORSIONES - ABERRACION OPTICA

• El tamano del punto focal de un láser está limitado por la difracción y por las dirstorsiones de los sistemas ópticos:

• Dilatación pupilar > 3mm distorsiones centrales y el tamano del punto focal aumentan.

• Distorsiones del campo visual periférico producen una  imagen borrosa, limitando la capacidad de centrar el láser en la periferia de la retina.

• Lente de contacto plana: Disminuye el poder de  refracción de la superficie anterior de la córnea . Control de distorsiones perifericas durante la fotocoagulación.

• Lente esférica: Campo visual ancho. Aparecen reflejos adicionales en la superficie del lente.

• Lente de Goldmann de 3 espejos

• Superficie plana, anula el poder de refracción positivo de la cara anterior de la córnea.
• Espejos inclinados 59, 67 y 73 grados. Facilita visualización.
• Idealmente  se debe colocar el lente de forma que la parte plana no supere los 5 grados de inclinación con respecto al rayo láser, que incide perpendicularmente.

• Lente de Rodenstock-Quadraspheric y Mainster:

• Sistema de imagen invertida.
• Un elemento en contacto con la superficie corneal y otra lente positiva a una distancia fija de la cornea.
• Magnifican el tamano del punto focal en la retina y aumenta el campo de visión.
• Importante ajustar potencia.
• Se puede danar facilmente el cristalino, porque existe una menor profundidad de foco.

INTERACCIONES DE LA LUZ CON EL TEJIDO

• la radiación del rayo cuando se propaga en un tejido disminuye exponencialmente con la profundidad debido a la obsorción y a la dispersión de la luz.

• la absorción de la luz por varios cromóforos en el ojo varía con la longitud de onda.

1. Interaccion fotoquímica

2. Interacción fototérmica

3. Fotodisrupción

4. Fotoablación

1. INTERACCIONES FOTOQUIMICAS

• Reacciones químicas inducidas por luz no térmica.
• Fototransducción de los fotorreceptores.
• Interacciones en TFD tienen densidades de muy baja potencia.

 Inyección de cromóforos  especiales  (fotosensible)                             

reactantes citotóxico: radicales libres u oxígeno

oxidación irreversible de las estructuras celulares patológicas.

• Tratamiento de tumores y NVC.

Radiación láser

Descomposición simultánea

TFD EN NV SUBFOVEAL:

• Sustancia fotosensible veteporfina-rosa de bengala-photofron-benzoporfirinas) endovenosa

retina y coroides

acumulación selectiva en tejido neovascular (receptores lipoproteícos)-diferente aclaramiento y acumulación en tejido normal.

TERAPIA FOTODINAMICA

• La absorción de un fotón a una determinada longitud de onda por una molécula de porfirina produce la transcición de un electrón al estado de excitacón simple *P.

Moléculas de oxígeno producidas tras la fotosensibilización danan las células endoteliales en las zonas próximas a la absorción de la sustancia= fototrombosis=cierre temporal de neovasos.

Daniel Palanker.Sección VII Principios del tratamiento vitreorretiniano.RYAN Retina.2009

• TFD:15-20 minutos después de inyección endovenosa de Visudyne- haz de láser de diodo rojo 689nm en la retina a través de la lámpara de hendifura.

• punto focal de 1mm-intensidad de la luz de 600mW/cm2.

• Cierre de los vasos anómalos entre 6 y 12 semanas posttratamiento.

• Recidiva frecuente. Varias sesiones.

• INDICACION:
• NVC subfoveal típica en DMRE sin láser previo- NVC común subfoveal recurrente tras el tratamiento con láser de lesiones extrafoveales o yuxtafoveales.

TFD

Daniel Palanker.Sección VII Principios del tratamiento vitreorretiniano.RYAN Retina.2009

2. INTERACCIONES FOTOTERMICAS

•  Dependiendo de la duración y del pico de temperatura:
• Necrosis
• Coagulación
• Vaporización
• Carbonización

• Calor generado en los tejidos depende de:
• Parámetros del láser.
• Propiedades ópticas del tejido
• Radiación
• Tiempo de exposición
• Coeficiente de absorción

NECROSIS

• Aumento de TEMPERATURA:desnaturalización de proteínas: NECROSIS CELULAR.

• El cálculo exacto de las células supervivientes bajo estrés térmico es complejo.

TERMOTERAPIA INTERSTICIAL INDUCIDA POR LASER

• Posibilidad de localizar el tejido coagulado y necrótico.

• Tumores de retina, tumores cerebrales, de próstata y de hígado.

• Se aplica un rayo láser a un tejido y se debe alcanzar una temperatura por encima del umbral de necrosis (60 grados), durante un largo período de tiempo(1minuto).

TERAPIA TRANSPUPILAR PARA LA NEOVASCULARIZACION COROIDEA

• Efecto selectivo del calor en las células en división de los nuevos vasos (más sensibles al efecto térmico del láser).

• Trombosis vascular, apoptosis o la inhibición térmica de la angiogénesis

• Variación de pigmentación en retina y el efecto de enfriamiento en la circulación coroidea: resultados impredecibles en calor alcanzado.

FOTOCOAGULACION

• Pulsada.

• Se alcanzan temperaturas entre 40 y 60 grados por encima de la temperatura corporal normal.

• láser de rubí 70's.

• Argón - Kriptón- Nd: YAG de doble frecuencia- Diodo

FOTOCOAGULACION

• luz láser es absorbida por EPR mientras que el calor se difunde y produce la coagulación de la retina externa

•  Los extremos se suavizan y la zona coagulada se extiende más alla de los alrededores del punto focal del láser.

24 horas después

1 semana después

Daniel Palanker.Sección VII Principios del tratamiento vitreorretiniano.RYAN Retina.2009

FOTOCOAGULACION

• Puntos pequenos focales e intensos se asocian a temperatura elevada= aumenta el riesgo de hemorragía coroidea, este riesgo disminuye si se aumenta el tiempo de exposición.

• La óptima elección de los parámetros del láser mejora enormemente la seguridad de la fotocoagulación retiniana.

• La coagulación de los vasos sanguíneos requiere más energía que la de otros tejidos debido al efecto de enfriamiento del flujo sanguíneo.

FOTOCOAGULACION en RPD

•  Demandas metabólicas y los nutrientes disponibles se distribuyen mejor y disminuye el estímulo para el crecimiento de neovasos.

• Fotocoagulación mejoría en edema macular.

FOTOCOAGULACION

DRS ( diabetic retinopathy study)

• Resultados: Fotocoagulacion reduce el riesgo de pérdida visual. (50% en 5 anos).

• Parametros DRS

FOTOCOAGULACION

ETDRS (The aerly treatment diabetic retinopathy study)

• La fotocoagulación con láser en pacientes con RDNP y EMCS, reduce el riesgo reduce el riesgo de perdida visual moderada en un 50%.
• Reduce la progresión de RDNP severa a RDP.

• PFC temprana no indicada en RPDNP leve a moderada en DM2.

• Edema macular: PFC disminuye riesgo de pérdida visual severa, disminuye el grosor de la retina.

FOTOCOAGULACION

DMRE: lesiones maculares extrafoveales

• Macular photocoagulation study: "disminución de AV se puede prevenir con fotocoagulación láser".

• Fotocogulación destruye la membrana vascular y deja una cicatriz coriorretiniana y un escotoma o mancha ciega en la zona.

• Mantiene cerrados los neovasos más tiempo que la TFD. disminuyen las recurrencias.

• INDICACION: Lesiones bien delimitadas, yuxtafoveales o extrafoveales- Lesiones irreversibles: opción TFD.

FOTOCOAGULACION

BVOS

• PRP indicada en pacientes con edema macular y neovascularización retinal
• Tto indicado si evolución > 3 meses y AV< a 20/40.
• Previene la neovascularización en oclusiones isquemicas

oclusion hemirretiniana

FOTOCOAGULACION

CVOS

• observar las OVCR isquemicas y tratarlas con PRP si aparece neovasos del segmento anterior.
• Puede usarse profilácticamente en pacientes con forma isquemica y pobre seguimiento.
• En edema macular asociado a OVCR, la PRP no demostró beneficios, mejoró la AGF pero no la AV final de los pacientes.

OVCR

FOTOCOAGULACION

ANEMIA DE CELULAS FALCIFORMES

• No hacer láser local, pues tiene alto riesgo de ruptura de de la membrana de Bruch.
• Hacer fotocoagulación periférica.

ENFERMEDAD DE COATS

• Obliterar telangiectasias.
• Mejor pronóstico si solo se compromete 1 cuadrante.
• Exudados mejoran a las 6-8 semanas.

Daniel Palanker.Sección VII Principios del tratamiento vitreorretiniano.RYAN Retina.2009

LESIONES PREDISPONENTES A DR REGMATOGÉNO

• FOTOCOAGULACION:
• En Degeneración lattice ojo contralateral con DR¹.

• Agujeros redondos de degeneración lattice si ojo contralateral tiene DR^2.

• Agujeros con opérculo en ojo sintomático o con líquido subretinal.

¹Folk JC.The fellow eye of pactients with phakic lattice retinal detachment.Ophthalmology 1989;96:72:79

 ²Byer NE Long term of lattice degeneration of the retina.Ophthalmology 1989;96:1396-1402

LESIONES PREDISPONENTES A DR REGMATOGÉNO

• FOTOCOAGULACION:

• Lente de 3 espejos de Goldmann:
• Spot 500um-duración 0,1 a 0,2 seg-poder inicial de 150 mW: hasta conseguir una coloración blanca grisacea.
• Adistancia de media marca o menos en 3 filas.
• En 360 grados, y en ora serrata en U.
• Revisión en 1 semana en busca de nuevas lesiones y 4 a 6 semanas después³

³ Burton TC.the influence of refractice error and lattice degeneration on the incidence of retinal detachment . Ophthalmolol 1989; 87:143-157

FOTOCOAGULACION

MACROANEURISMA ARTERIAL

• Mayoría resuelve sin tto después de sangrar
• Tto si hay componente exudativo que compromete la macula.
• Rejilla alrededor del aneurisma.

Macroaneurisma

FOTOCOAGULACION

seleccionde longitud de onda adecuada:

• Area macular: absorción produce un calentamiento y destrucción de la CFN.
• LO> 500nm: Láser de argón verde, Kriptón amarillo, láser YAG de doble frecuencia.

• Predominio de HB en absorción: LO< 600nm.

• Opacidad del cristalino : mayor dispersión: LO mayor.

3. FOTODISRUPCION

• Cuando la temperatura del tejido supera el umbral de vaporización ( 100-305 grados) se producen burbujas: ruptura del tejido en una zona comparable al tamano de una burbuja.

• Explosión por vaporización por absorción de la radiación del láser en agua o en tejido: para disección de tejidos en un medio líquido.

FOTODISRUPCION

 Ruptura dieléctrica:

• Permite un depósito localizado de calor en la zona media de un líquido o un solido transparente.

• Láser Nd:YAG nanosegundo.

• Fragmentación de la capsula posterior opacificada, membranas epirretinianas, ablaciones intraestromales corneales en cirugía refractiva.

FOTODISRUPCION

• La mejor aplicación del principio: Er:YAG  y láser de excímero para la disección de membranas epirretinianas

• Alto costo.
• Falta de coagulación para detener el sangrado del tejido.

Daniel Palanker.Sección VII Principios del tratamiento vitreorretiniano.RYAN Retina.2009

HEMORRAGIA PREMACULAR EN VITREO TRANSPARENTE

• Asociada a Retinopatía de valsalva, aneurisma de arteria retiniana, RPDP, oclusiones vasculares, leucemias, trauma y sindróme de Terson.
• "podría intentarse  tratamiento con Nd:YAG con poco tiempo de evolución"  ^4-5

• Paciente requiere ecografía para definir caracteristicas de sangrado.

        Sangrados con grosor de 3mm. Energía <10mJ.

• En la parte mas alta de la hemorragía- de 1 a 5 disparos- lejos de la fóvea.

• Fibrosis de la corteza vítrea premacular se puede observar postratamiento

⁴Gabel VP.Nd: YAG laser phptodisruption of hemorragic detachment of the internal limiting membrane. Am J ohthalmology 1989;107:33-37

⁵Raymond LA. Nd:YAG laser tretment for hemorrages under the internal limiting membrane and posterior hyaloid face in the macula. Ophthalmology 1995;102:406-11

TRATAMIENTO SELECTIVO DEL EPR

• La luz es muy absorbida en los melanosomas del EPR.

• Pulsos cortos de láser: respeta RNS.

• Danos colaterales mínimos 

FUTUROS avances

• Monitorización de la temperatura retiniana.

• Monitorización de estrés térmico célular.

• Electricidad como alternativa láser:
• Bisturí de electrón pulsado  (PEAK): interacciones mediadas por plasma utilizando pulsos eléctricos de nano a microsegundos aplicados a microelectrodos en un medio líquido.

GRACIAS