Malgré les progrès des microkératomes mécaniques utilisés en chirurgie réfractive, la part des complications mécaniques lors de la découpe des cornées reste encore non négligeable. Une découpe par laser pourrait fiabiliser cette procédure. Le laser femtoseconde est, à ce jour, le seul candidat potentiel pour cette utilisation. Le but de cette étude est l’évaluation préliminaire d’un microkératome femtoseconde pour la découpe de cornées porcines ex vivo.

Dans un premier temps, nous avons analysé les éléments fondamentaux de l’interaction du rayonnement femtoseconde (fs) avec le stroma cornéen, comprenant le volume des lésions tissulaires, le seuil de claquage optique du stroma et la sélectivité soustractive du rayonnement. Dans un deuxième temps, nous avons étudié la découpe de capots cornéens par le laser : les effets tissulaires collatéraux et la rugosité des interfaces sont observés respectivement en histologie et en microscopie électronique à balayage.

Les résultats montrent qu’avec le laser femtoseconde, les effets photoablatifs et photodisruptifs du rayonnement sont très proches. Cette caractéristique est spécifique des lasers photodisrupteurs à impulsions ultra-courtes (une fs = 10⁻¹⁵ seconde) et autorise une grande précision chirurgicale. Le seuil de claquage optique du stroma porcin est évalué à 0,55 J/cm². Les lésions tissulaires collatérales sont infra-micrométriques. La rugosité du lit des capots cornéens est optimale pour la technique de découpe en timbre-poste imposant des impacts jointifs, très nombreux et de volume le plus sphérique possible.

La photodisruption cornéenne par laser femtoseconde est objectivement reproductible et d’une grande précision. Les paramètres optomécaniques identifiés demandent une grande maîtrise technologique et un travail d’équipe de recherche très spécialisée.

Despite progress in mechanical microkeratomes used in refractive surgery, mechanical complications during cutting of the cornea still occur. Cutting by laser could reduce these complications and to date, the femtosecond laser is the only potential candidate for this purpose. Our study reports preliminary results with a femtosecond microkeratome for cutting porcine corneas ex vivo.

We first examined the fundamental principles of the interaction between the femtosecond laser and the corneal stroma, including the volume of tissue lesions, the laser breakdown threshold of the stroma and the laser ablation selectivity. We then analyzed the quality of cutting corneal flaps with the laser, focusing on collateral tissue effects and the roughness of the interfaces observed both histologically and with scanning electron microscopy.

The photoablative and photodisruptive effects were very similar with the femtosecond laser. This characteristic is specific to ultrashort impulsion photodisruptor lasers and allows for a very precise surgical procedure. The laser-induced breakdown threshold of porcine corneal stroma was found to be 0.55 J/cm² Collateral tissue lesions were on the submicrometer level. The roughness of the stromal bed was optimal for postage stamp cutting, providing very many contiguous points of impact which were as spherical as possible.

Corneal photodisruption with a femtosecond laser is reproducible and extremely accurate. The optomechanical parameters involved with this technique require great technological skill and should be placed in experienced hands.