Corneal welding via infrared lasers: In vitro & In vivo studies

Abstract

Kızılötesi laserler yumuşak dokuların yapıştırılması için kullanılabilir. Su molekülleri ve kollajen gibi protein molekülleri kızılötesi enerjiyi absorbe edebilir ve uygulama alnında ısı farkı oluşturularak etki sağlanalabilir. Bu doktora tezinin amacı kızılötesi laserlerin doku – kontakt lens kaynağında ve katarakt ameliyatında yapılan korneal kesilerin kapatılmasında kornea doku kaynağının potansiyelini araştırmaktır. Laser kaynağı konusunda yeni bir uygulama olan çalışmamızda 1470-nm laser ile amniyotik membran – kontakt lens kaynağı: amniyotik membran transplantasyonu için dikiş gerektirmeyen yeni bir metoddur. Bu çalışma oftalmolojik uygulamalarda yeni bir metodu dokunun kontakt lense laser ile kaynak yapılması metodunu sunmuş oldu. Kornea doku kaynağı laser işlemleri arasında nispeten yeni bir uygulamadır, değişik dalga boylarında kızılötesi laserler ile başarılı doku kaynağı rapor eden az sayıda makale vardır. Deneylerimizde kalibre edilmiş bıçak ile korneada tam kat tek plan 3.2mm genişliğinde kesiler yapıldı. Laser gücü, laser süresi incelenen parametrelerdi ve histolojik belirleyici olan fototermal etkiler incelendi. Korneal laser doku kaynağı alanında 809-nm, 908-nm, 1070-nm and 1980-nm laser ile deneyler yapıldı. Bu in-vitro deneylerin sonuçlarına gore elde ettiğimiz sonuçlar arasında en iyi iki sonuç aldığımız 1070-nm ve 1890-nm laseri karşılaştırmak için yeni bir deney planlandı ve çalışma yapıldı. Bu tezde ayrıca suyun absorbe etme seviyesi yüksek olan 1470-nm laser ile de in-vitro kornea laser doku kaynağı deneyleri yapıldı. In-vitro çalışmada en iyi sonuçları elde ettiğimiz iki güç ve süre seçeneği seçildi ve 1470-nm diyot laser ile in-vivo tavşan çalışması planlandı. Anestezi altında kornea kesisi kalibre edilmiş tam kat 3.2mm genişliğinde bıçak ile yapıldı. Laser uygulamasından sonra tavşan korneaları birinci gün, birinci hafta, ikinci hafta ve dördüncü hafta takip edildi. Bu tezde laser kaynağı konusunda birçok çalışmayı ve bu çalışmaların sonuçlarını birarada görme imkanı sağladı. Bu sonuçlar ışığında laser kaynağının biyomedikal uygulamalar arasında ileride daha fazla yer alabileceği öngörüsü yapılabilir.

Infrared lasers can be used to weld soft tissues. Water molecules and also protein molecules such as collagen absorb the infrared energy and a temperature gradient can be created at the application site. Objective of this PhD thesis is to investigate the potential of infrared lasers for welding tissue to contact lens and also for cornea welding in order to seal corneal cuts done during cataract surgery. One of the new application in the field is our study about amniotic membrane welded to contact lens by 1470-nm diode laser: a novel method for sutureless amniotic membrane transplantation. This study showed a new method for laser welding of a tissue to contact lens for ophthalmologic application. Corneal welding is rather a new application area in laser medicine, and few studies reported successful welding dose for different infrared wavelengths. Full thickness, one-plane 3.2 mm long clear corneal cuts were done using a pre-calibrated knife. Laser power and irradiation duration were the parameters used and histological indicators of photothermal effect were observed. In the field of corneal laser welding we made experiments which 809-nm, 908-nm, 1070-nm and 1980-nm laser used to weld clear corneal incisions. According to these in-vitro studies and their histologic results, another experiment was planned to compare 1070-nm and 1890-nm wavelengths which we found the best results in previous studies. In this thesis, in vitro cornea laser welding experiments were performed also with 1470-nm diode laser which have high water absorption. According to preliminary results; in-vivo rabbit study was planned with the best two energy parameters options of 1470-nm diod laser which we had with the in-vitro study. Full thickness, one-plane 3.2 mm long clear corneal cuts were done using a pre-calibrated knife under anesthesia. After irradiation, rabbit cornea's were observed in postoperative first day, first week, second week and forth week. In this thesis it is possible to find a wide range of studies and their results about laser welding. In the light of the findings of these studies it may be predicted that laser welding applications will have much more place in all biomedical applications.