Photorefractive keratectomy with the erbium: YAG laser

Summary

Background: Ablation experiments and preclinical studies have shown increased thermal damage and surface roughness after photorefractive keratectomy (PRK) with the erbium: YAG laser.

Materials and methods: In this study, the thermal damage was investigated on enucleated pig corneas for various laser pulse durations (80 ns to 1 ms) and radiant exposures (0.2–5 J/cm²). The “scanning-spot” method and the fundamental mode photoablation were used for spherical corrections. SEM pictures and surface roughness measurements enabled comparison with the morphology after ArF-excimer laser treatment. The surface roughness is one order of magnitude higher compared to the ArF-excimer laser ablation. The surface of the tissue after ablation looks melted.

Results: The thermal damage reduces with increased intensity, and at high intensities the thermal damage results in a constant thickness of > 5 μm.

Conclusions: Laser-induced melting processes might be the main reason for the high thermal damage and the increased surface roughness after erbium: YAG laser treatment. This leads to the conclusion that the erbium: YAG laser is not a real alternative to the ArF-excimer laser in PRK.

Zusammenfassung

Hintergrund: Ablationsversuche und präklinische Untersuchungen zur Photorefraktiven Keratektomie (PRK) mit dem Erbium: YAG-Laser (λ = 2,94 μm) zeigten im Vergleich zum Excimerlaser eine thermisch alterierte Zone und rauhe Oberfläche.

Material und Methode: In dieser Arbeit wurde die thermische Schädigung an enukleierten Schweinehornhäuten für unterschiedliche Laserpulsdauern (80 ns bis 1 ms) und Energiedichten (0,2 bis 5 J/cm²) untersucht. Die „Scanning-Spot“-Methode und die Fundamentalmode-Photoablation dienten zur Erzeugung von sphärischen Korrekturen. Einen Vergleich zur Morphologie nach Ganzfeld-Photoablation mit dem ArF-Excimerlaser (193 nm) ermöglichten REM-Aufnahmen und Messungen zur Oberflächenrauheit.

Ergebnisse: Die thermische Schädigung reduziert sich mit zunehmender Intensität. Ab einer Intensität von ca. 1 MW/cm² erreicht die thermische Schädigung eine konstante Dicke von > 5 μm. Die Oberflächenrauheit liegt etwa eine Größenordnung höher als bei der Photoablation mit dem ArF-Excimerlaser. Die REM-Aufnahmen der behandelten Oberfläche zeigen geschmolzene korneale Strukturen.

Schlußfolgerung: Laserinduzierte Schmelzprozesse sind als eine unvermeidbare Hauptursache für die signifikante thermische Schädigung und Oberflächenrauheit nach der Behandlung anzusehen, weswegen der Erbium: YAG-Laser keine reellle Alternative zum ArF-Excimerlaser in der PRK darstellt.