Laserinduzierte Druckwellen am Auge Ausbreitungscharakteristik*

Background: The characteristics of shock waves during photoablation were investigated for an IR and a UV laser. These stress waves may be harmful to ocular structures.

Material and methods: The amplitude of shock waves was measured by a needle-shaped hydrophone in enucleated porcine eyes during excimer laser (193 nm, 23 ns, diameter of ablation 1.5 – 7.5 mm) and Er:YAG laser photoablation (2.94 µm, 200 µs, 1.2 mJ/cm², diameter of ablation 4 mm).

Results: With the excimer laser at ablation zones larger than 4.5 mm, a pressure focus occurs at a distance of 4 – 6 mm behind the cornea. The pressure amplitudes are smaller than 80 bar for a fluence of 180 mJ/cm² and decrease steadily to values below 10 bar towards the retinal level. Higher fluences produce higher pressure values; in the range of 60 to 220 mJ/cm² the relation is linear. For the Er:YAG laser, pressure amplitudes are smaller than 0.5 bar.

Conclusions: Mechanical damage of the retina is unlikely during excimer- or Er:YAG-laser ablation. The existence of a pressure focus may result in mechanical damages of the posterior lens or anterior vitreous at large ablation diameters. During Er:YAG laser ablation, shock waves could not be detected with our measurements. Theoretical estimations yield values of less than 700 mbar at a fluence of 1.2 J/cm². The pressure load of the endothelium is independent of diameter but dependent on fluence.

Hintergrund: Die Ausbreitungscharakteristik der Druckwelle nach Photoablation der Hornhaut soll für einen IR- und einen UV-Laser in Abhängigkeit vom Ablationsdurchmesser, vom Abstand hinter der Hornhaut und von der Energiedichte untersucht werden. Diese Druckwellen können schädlich für manche intraokularen Strukturen sein.

Material und Methode: An enukleierten Schweineaugen wurde bei der Photoablation mit einem Excimerlaser (193 nm, 23 ns, Ablationsdurchmesser 1,5 – 7,5 mm) und mit einem Er:YAG-Laser (2,94 µm, 200 µs, 1,2 mJ/cm², Ablationsdurchmesser 4 mm) die Amplitude der Druckwelle mit einem piezoelektrischen Nadelhydrofon gemessen.

Ergebnisse: Beim Excimerlaser bildet sich bei einem Ablationsdurchmesser >4,5 mm ein Druckfokus im Abstand von 4 – 6 mm hinter der Hornhaut aus. Bei einer Energiedichte von 180 mJ/cm² liegen die Druckwerte im Mittel alle <8 ⋅ 10⁶ Pa. Sie verringern sich stetig in Richtung Netzhaut bis unter 10⁶ Pa. Höhere Energiedichten ergeben höhere Druckwerte, wobei der Zusammenhang im Bereich von 60 – 220 mJ/cm² linear ist. Die Druckamplituden beim frei laufenden Er:YAG-Laser liegen <5 ⋅ 10⁴ Pa.

Schlußfolgerungen: Eine mechanische Schädigung an der Netzhaut ist beim Excimerlaser und Er:YAG-Laser unwahrscheinlich. Das Vorhandensein des Druckfokus bei großen Ablationsdurchmessern beim Excimerlaser könnte zur mechanischen Schädigung der Linsenkapsel führen. Beim Einsatz des Er:YAG-Lasers ließen sich mit der vorhandenen Meßempfindlichkeit keine Drucksignale detektieren. Theoretische Abschätzungen ergeben Werte <7 ⋅ 10⁴ Pa bei einer Energiedichte von 1,2 J/cm². Die Wirkung der Druckamplitude auf das Endothel ist unabhängig vom Durchmesser, aber abhängig von der Energiedichte.