CHIRURGIE CORNÉENNE PAR LASER OPTIMISÉ

Dans ce chapitre, nous présentons les résultats typiques des expériences de découpes par laser dans le volume de cornées pathologiques. Ces expériences ont été réalisées en faisant varier un certain nombre de paramètres et notamment la longueur d’onde d’émission des lasers. Les résultats sont présentés sous forme de photos des échantillons prises en histologie par microscopie optique et en ultrastructure par microscopie électronique en transmission puis analysés avec nos partenaires clinique de l’hôpital de l’Hôtel Dieu de Paris. Le but de ces études est d’évaluer les paramètres offrant les meilleures performances en termes de qualité de découpe et de profondeur de pénétration dans le tissu cornéen pathologique. Notamment, il restait à confirmer la validité des hypothèses de travail adoptées au début du projet GRECO et de cette thèse puis confortées par les mesures de transparence. Elles proposaient de décaler la longueur d’onde d’émission des lasers cliniques centrés autour de 1 µm vers l’infrarouge plus lointain et en particulier vers la fenêtre de relative transparence du tissu cornéen située entre 1600 nm et 1700 nm. Cela pour pouvoir considérablement augmenter les profondeurs de pénétration des faisceaux laser dans le tissu pathologique. Dans un second temps, une série d’expériences permet de comparer les performances entre des découpes réalisées suivant les paramètres ayant permis d’obtenir les meilleurs résultats et ceux obtenus à partir d’une source laser équivalente à celles utilisées dans les systèmes cliniques typiques par des découpes effectuées simultanément sur un même tissu cornéen. Après une présentation du protocole expérimental, ces résultats sont décrits en détails et accompagnés d’une discussion comportant les principales conclusions.

Les trois sources laser développées et présentées dans le chapitre précédent ont été testées et utilisées dans le cadre des expériences chirurgicales. Pour rappel, il s’agit d’un amplificateur paramétrique optique (OPA pour Optical Parametric Amplification), d’un générateur paramétrique optique (OPG pour Optical Parametric Generation) et d’un laser fibré dopé erbium optimisé pour notre application. De plus, la source servant de pompe à l’OPG ayant des propriétés équivalentes à celles des sources cliniques, nous l’utilisons également à titre de comparaison: • la source OPG pompée par un laser solide dopé ytterbium délivre des impulsions de 500 fs à une cadence variable entre 1 et 100 kHz mais est typiquement utilisée pour nos expériences avec un taux de répétition de 10 kHz. Elle est accordable entre 1450 nm et 2000 nm (section 4.3.3) et à ces longueurs d’onde, jusqu’à 20 µJ sont disponibles. Nous utilisons typiquement 0,25 µJ à 2 µJ pour les découpes sur cornée. L’énergie de sortie est directement contrôlée par l’énergie de la pompe injectée ;

Deux systèmes de contrôle placés à la sortie des sources et accessibles par un miroir basculant ou par réflexion sur une lame de verre permettent de contrôler le spectre et la durée de l’impulsion. Les spectromètres utilisés sont soit un système de la société Avantes28 ayant un détecteur InGaAs dont la plage d’utilisation s’étend de 1 µm à 1,75 µm, soit un système de la société Ocean Optics29 utilisant également un détecteur InGaAs mais refroidi par effet Peltier, sensible de 900 nm à 2,5 µm. La mesure de durée se fait par un autocorrélateur développé au laboratoire ou par un autocorrélateur utilisable également en système FROG30 (Frequency Resolved Optical Gating). Les éléments suivants, sur le parcours optique, sont les optiques de focalisation. Elles sont montées sur un microscope optique inversé qui permet de contrôler précisément leur distance à l’échantillon. Une sortie optique et une autre numérique permettent de visualiser directement ou sur un écran la surface de l’échantillon. Trois objectifs de microscope et une lentille sur mesure peuvent être utilisés pour nos expériences. Leurs différentes caractéristiques sont présentées dans le tableau 9. Elles servent à focaliser le faisceau sur la cornée.