“Nguồn Schechter RJ, (2003)” [170]
Laser excimer tác động lên mô qua hiệu ứng quang bóc lớp. Năng lượng quang tử của laser cần lớn hơn năng lượng liên kết trong các phân tử protein, glycosaminoglycan, axít nucleic để bẻ gãy các liên kết này. Laser excimer ArF có năng lượng quang tử 6,42 eV, vượt qua ngưỡng 3,5 eV cần thiết để phá vỡ liên kết Cacbon – Cacbon hoặc 3,0 eV của liên kết peptide, rất thích hợp cho việc bóc bay tổ chức giác mạc. Laser excimer có độ rộng xung cực ngắn, từ 12 - 15 nano giây, cắt mô ở mức vi chính xác, mỗi xung laser bóc đi 0,25 micromét giác mạc. Dưới tác động của laser các liên kết phân tử bị phá vỡ và các thành phần mô bay hơi mà không tạo nhiệt ở rìa của vết chạm nên không tác động đến mô kế cận (Hình 1.10).
Năng lượng quang tử cao, ít ảnh hưởng mô xung quanh, không xuyên qua giác mạc vào nội nhãn, rất ít tạo nhiệt, bề mặt tác động đều đặn, không
Nguyên tử Nguyên tử Quang tử 2 Quang tử
gây đột biến, hấp thu nước mạnh đã làm cho laser excimer ArF trở thành công cụ lý tưởng trong phẫu thuật khúc xạ giác mạc.
Hình 1.10 Sơđồ tác động của laser excimer lên mô
Nguồn Dardenne (1989) [52]
Kích thước của chùm tia laser excimer thay đổi từ 0,6 mm đến 6,0 mm tùy theo công nghệ sử dụng. Những máy laser thế hệ đầu dùng chùm tia phổ rộng, kế tiếp là khe quét. Ngày nay, hầu hết các máy đều dùng công nghệ điểm bay ngẫu nhiên có tiết diện chùm tia nhỏ, từ 2,0 mm trở xuống để thích hợp với việc ứng dụng các công nghệ tinh vi, cao cấp hơn. Xung laser excimer có thể có dạng hình chuông tạo độ mịn cao cho bề mặt mô sau khi chiếu laser, hình chữ nhật tạo năng lượng đều đặn cho từng xung, hoặc hình chuông cụt nhằm kết hợp cả hai tính năng của xung hình chuông và chữ nhật.
1.5 PHẪU THUẬT CẬN VÀ LOẠN CẬN BẰNG LASER EXCIMER
Laser excimer phá vỡ liên kết phân tử của mô giác mạc. Các mảnh mô này tạo thành những đám bụi li ti và bắn ra khỏi bề mặt giác mạc với tốc độ rất cao (>1000m/giây) [174]. Giác mạc bị laser excimer bào mòn, hớt đi lớp mô bề mặt, làm mỏng dần từ trước ra sau. Vùng mô bị bóc bay trở nên dẹt hơn so với xung quanh và tổng thể bề mặt giác mạc. Nhờ vậy, công suất giác mạc thay đổi và tật khúc xạđược điều chỉnh.
Để điều trị cận thị, người ta làm dẹt giác mạc bằng cách bóc bay mô ở phần trung tâm. Trong trường hợp loạn thị, mô được bóc đi ở hai bên của trục cong nhất. Còn loạn cận phối hợp cả hai và có những vùng trùng khớp lên nhau (Hình 1.11). Vi nổ Mô Bóng khí Chất hữu cơ Nước Mô Màng chắn
Hình 1.11 Vùng tác động laser trên GM
Vùng quang học được chiếu laser excimer càng lớn, càng tốn nhiều mô trên một đơn vị điốp điều chỉnh, bù lại sẽ hạn chế các hiện tượng rối loạn thị giác ban đêm như lóa đèn, hào quang... Hiện nay, vùng quang học 6,5 mm là thông dụng. Ngoài ra, các thuật toán, phần mềm ngày càng được cải tiến để tiết kiệm mô hơn.
1.5.1LASIK
Phẫu thuật được hình thành từ ý tưởng cắt rời chỏm giác mạc, đông lạnh và tiện mỏng chỏm này bằng dao cắt vạt vào năm 1949 của Barraquer. Việc sử dụng máy tiện đông lạnh rất khó về mặt kỹ thuật. Quá trình đông lạnh, khâu lại chỏm giác mạc thường gây loạn thị không đều và làm mất thị lực tối đa. Năm 1980-1983, Krumeich và Swinger chế ra dao cắt chỏm giác mạc không cần đông lạnh. Năm 1986, Ruiz cải tiến để thực hiện lát cắt khúc xạ ngay tại nền nhu mô sau khi cắt vạt thay vì cắt ở chỏm giác mạc rời. Năm 1989, Payman nghiên cứu ứng dụng laser excimer để thực hiện lát cắt khúc xạ thay cho dao cắt cơ học trên động vật. Cùng năm đó, Burratto thực hiện chiếu laser excimer trên nền nhu mô của mắt người sau khi cắt vạt rời. Năm 1990- 1991, Pallikaris đưa ra cải tiến mới, giữ lại một phần vạt dính với nền giống như một bản lề thay vì cắt rời hoàn toàn [152], [153]. Sau khi Brint thực hiện ca LASIK đầu tiên tại Mỹ vào năm 1991, Slade, Casebeer và Ruiz đã đóng góp rất nhiều công sức cho việc phổ biến phẫu thuật này trên thế giới [37], [151]. Năm 2001, LASIK được Ủy ban thuốc và thực phẩm Mỹ cho phép
Loạn cận Loạn thị
thực hiện trên người. Tính chính xác cao, không gây đau nhức, không gây mờ giác mạc, kết quả ổn định là những ưu điểm khiến LASIK được các phẫu thuật viên và bệnh nhân dễ dàng đón nhận, trở nên phổ biến rộng rãi [5], [9], [38], [91], [99], [139], [167]. Theo thời gian, bên cạnh các biến cố tạo vạt trong lúc phẫu thuật, xuất hiện các biến chứng muộn: lệch vạt do chấn thương xảy ra nhiều năm sau khi phẫu thuật, viêm mặt cắt tỏa lan, đặc biệt biến chứng dãn phình giác mạc làm cho các phẫu thuật viên e ngại về tính an toàn lâu dài của LASIK trên một số trường hợp đặc thù [98], [115], [163], [164].
1.5.2Phẫu thuật bóc bay bề mặt
1.5.2.1 PRK
PRK là phẫu thuật khúc xạ laser excimer đầu tiên. Năm 1984, Marguerite McDonald (Mỹ) nghiên cứu thử nghiệm PRK trên động vật [93]. Năm 1989, tác giả đã thực hiện phẫu thuật PRK trên người lần đầu tiên [24]. Từ năm 1995, sau khi được Ủy ban thuốc và thực phẩm Mỹ cho phép, PRK trở thành một phương pháp phổ biến để điều trị tật khúc xạ [71], [96], [97]. Trong PRK, biểu mô bị phá hủy và lấy đi bằng phương pháp cơ học: cạo bằng dao Hookey, spatula hoặc chà xát bằng chổi quay tự động. Quá trình này phá vỡ màng tế bào, gây tổn thương nặng nề lớp biểu mô. Các cytokin từ các tế bào bị phá hủy thấm vào nhu mô, kích hoạt tế bào giác mạc tạo tiền đề cho các phản ứng lành vết thương [33]. Các phản ứng này là nguyên nhân gây ra các điểm bất lợi của PRK: đau, kích thích sau mổ, mờ giác mạc, chậm phục hồi thị lực, dao động khúc xạ, thoái triển.
1.5.2.2 LASEK
Năm 2000, Camellin (Ý) giả thuyết rằng nhu mô phơi trần sau phẫu thuật chính là nguyên nhân gây ra các đặc điểm bất lợi của PRK. Ông đưa ra giải pháp dùng cồn pha loãng 20% để áp lên bề mặt giác mạc nhằm làm lỏng lẻo lớp biểu mô và tách nguyên vẹn khỏi màng Bowman thay vì phá bỏ. Lớp
biểu mô được giữ và phủ trở lại bề mặt nhu mô sau khi chiếu laser. Sau khoảng 3 - 5 ngày, biểu mô mới tái tạo bên dưới, lớp biểu mô cũ với các tế bào đã chết ở bên trên bị đào thải. Phương pháp này có tên là LASEK [42]. Mục tiêu của LASEK là sử dụng vạt biểu mô như một lớp băng sinh học để hạn chế các nhược điểm của PRK mà không cần tạo vạt thực sự như LASIK, do đó tránh được các biến chứng của vạt giác mạc. LASEK có thời gian phẫu thuật lâu do lớp biểu mô hết sức mỏng chỉ có 50-60 μm, cần các động tác tỉ mỉ, tinh tế, khéo léo. Tuy nhiên LASEK có thực sự vượt trội hơn PRK hay không? Các nghiên cứu không cho kết luận thống nhất, một số cho rằng LASEK tốt hơn PRK [106], số khác không nhận thấy sự khác biệt giữa 2 phương pháp kể cả về mức độđau nhức, mờ giác mạc [50] và kết quả điều trị [72], [160], có nghiên cứu lại thấy rằng LASEK chậm lành hơn và đau hơn PRK [68], thị lực chậm phục hồi hơn PRK [113]. Do vậy LASEK không được áp dụng rộng rãi. Ngoài ra, thao tác tách vạt trong LASEK lâu, đòi hỏi kỹ năng nhất định của phẫu thuật viên. Vạt biểu mô tách bằng phương pháp này dễ bị rách, phải chuyển sang PRK làm cho phẫu thuật không còn ý nghĩa. Tuy vậy, nếu vạt LASEK được tạo một cách toàn vẹn, mức độ chấn thương biểu mô thấp hơn PRK.
1.5.2.3 EpiLASIK
Để cải tiến, đơn giản hóa kỹ thuật tách biểu mô, giảm bớt dùng hóa chất, giảm thời gian thao tác trên giác mạc, năm 2003, Pallikaris lần đầu tiên đưa ra phương thức tách biểu mô tự động. Ông đặt tên cho kỹ thuật mới là
EpiLASIK, dựa trên từ gốc Hy lạp - epipolis, có nghĩa là bề mặt, muốn ám chỉ phẫu thuật LASIK bề mặt [150]. EpiLASIK sử dụng thiết bị tự động – Epikeratome, để tách vạt biểu mô bằng một lưỡi dao tù, không cần dùng cồn pha loãng. Đây là bước tiến bộ lớn trong phương thức bộc lộ nhu mô. Vạt được tách khỏi màng Bowman bằng mô tơ với tốc độ đều đặn nên thời gian phẫu thuật nhanh và chất lượng vạt biểu mô cao hơn hẳn so với LASEK.
Nguy cơ rách vạt biểu mô giảm thiểu, không còn tác hại của cồn lên mô giác mạc [150]. Các nghiên cứu về tế bào học của vạt biểu mô EpiLASIK cho thấy mức độ sống sót của tế bào cao, có hình thái giống như tế bào bình thường [89]. Mặt cắt vạt biểu mô nằm dưới màng đáy, bao trọn cả lá trong và lá đặc thay vì chỉ tới lá trong như LASEK. Nhờ vậy so với PRK và LASEK, các tế bào biểu mô trong EpiLASIK ít bị chấn thương nhất [150].
1.5.3Phản ứng giác mạc sau phẫu thuật laser excimer
Sơ đồ 1.2 Phản ứng GM sau chấn thương biểu mô
“Nguồn Katsanevaki VJ (2006)” [87]
Giác mạc tiếp xúc trực tiếp với môi trường bên ngoài, do vậy dễ bị tổn thương. Về mặt tổng thể, chấn thương làm chết tế bào khi màng tế bào bị tổn thương bởi yếu tố cơ học hoặc hóa học. Chết tế bào là bước khởi đầu cần thiết để kích hoạt phản ứng của các tế bào lành xung quanh nhằm tiến hành một chuỗi công việc điều chỉnh, sửa chữa, phục hồi (Sơ đồ 1.2). Bắt đầu bằng ổn định vết thương, theo sau là phản ứng của mô để bổ sung tế bào và những sản phẩm ngoại bào, cuối cùng là tổ chức sắp xếp lại cấu trúc mô, sao cho phù hợp với những vị trí đặc trưng hoặc thay đổi cần thiết. Mức độ tổn thương
Tổn thương biểu mô Phóng thích cytokine Tế bào GM Tự chết Chuyển dạng nguyên bào xơ cơ Phóng thích yếu tố tăng trưởng Tăng sinh biểu mô Tống hợp collagen mới Đục GM Thoái triển
biểu mô và màng đáy, vị trí, khoảng cách giữa biểu mô và nhu mô tổn thương sẽ quyết định cường độ của quá trình lành sẹo, phản ứng tế bào và tính chất của những biến đổi mô học [128], [129]. Cơ chế, phương thức bộc lộ nhu mô, nói cách khác, yếu tố vạt có tính quyết định trong sự khác biệt về diễn tiến hậu phẫu, biến đổi cơ sinh học giác mạc, các biến chứng đặc trưng cũng như tính an toàn, hiệu quả về mặt thị lực và khúc xạ trong phẫu thuật bằng laser excimer.
1.5.3.2 Đau nhức và kích thích thời kỳ hậu phẫu sớm
Trong phẫu thuật bóc bay bề mặt, lớp biểu mô bị bóc đi sẽ để lại một diện tích khuyết biểu mô với đường kính khoảng 8 – 8,5mm. Vết thương hở trên bề mặt giác mạc khiến các đầu tận thần kinh với mật độ dày đặc bị phơi bày và chịu tác động trực tiếp của các tác nhân lý, hóa từ môi trường ngoài. Đây là nguyên nhân giải thích cho sự đau, cộm xốn và kích thích sau phẫu thuật. Tình trạng này kéo dài từ 3 đến 5 ngày, cho tới khi biểu mô tái tạo hoàn toàn, phủ kín vùng khuyết. Đối với LASIK, biểu mô bị khuyết rất ít, chỉ là một khe nhỏ dọc theo mép vạt giác mạc. Biểu mô ở mép vạt nhanh chóng tái tạo nên mắt sau mổ khá êm, mức độ cộm xốn thấp, dưới 24 giờ.
1.5.3.3 Mờ giác mạc
Hình 1.12 Mờ giác mạc sau PRK
Thuật ngữ mờ giác mạc trong phẫu thuật khúc xạ được dùng để chỉ sự tán xạ ngược của ánh sáng từ lớp nhu mô bên dưới biểu mô [57], [162]. Mờ giác mạc (Hình 1.12) là một tác dụng ngoại ý, có thể xảy ra sau LASIK khi có biến chứng vạt mỏng hoặt khuyết vạt, hiếm gặp trên những ca phẫu thuật thông thường.
Sau phẫu thuật bóc bay bề mặt không áp MMC, tỷ lệ mờ giác mạc dao động từ 0,5 – 4%, tùy nghiên cứu [23], [168]. Mờ giác mạc từ độ 2 trở lên có thể ảnh hưởng đến thị lực và khúc xạ, tuy nhiên, kể cả mờ giác mạc mức độ nặng, có xu hướng giảm dần và hết hẳn sau 1 đến 3 năm [168]. Mờ giác mạc xảy ra bởi tác động của nhiều yếu tố: mức độ mịn nhẵn của nhu mô sau khi laser, tác động của tia cực tím, lượng mô lấy đi bằng laser, nhưng chủ yếu là đáp ứng lành vết thương của giác mạc [186].
Quá trình lành vết thương của phẫu thuật bóc bay bề mặt xảy ra ở mặt phân cách giữa biểu mô và nhu mô. Đây là phản ứng của tế bào giác mạc với các cytokin thoát ra từ các tế bào bị vỡ do chấn thương [59], [178]. Trong phẫu thuật bóc bay bề mặt, biểu mô bị tổn thương bởi yếu tố cơ học, còn nhu mô bởi laser. Chấn thương biểu mô đóng vai trò quan trọng vì số lượng tế bào cao hơn ở nhu mô gấp nhiều lần. Do vậy lượng cytokin thoát ra từ các tế bào biểu mô là chính. Các cytokin đọng ở phim nước mắt từđó ngấm vào nhu mô. Sau PRK, chức năng chống thấm của biểu mô chỉ trở lại bình thường sau 2-4 tuần [47] nên các cytokin từ nước mắt dễ dàng thấm vào nhu mô nằm ngay dưới lớp biểu mô mới với các cấu trúc kết nối tế bào còn chưa hoàn thiện. Các cytokin, đặc biệt là yếu tố tăng trưởng chuyển đổi đóng vai trò quan trọng trong quá trình sửa chữa và lành sẹo giác mạc. TGF - β1, tiết ra bởi tế bào biểu mô bị tổn thương, nhận bởi các cảm thụ TGF - β1 trên bề mặt của tế bào giác mạc tại nhu mô và kích hoạt các tế bào này. Do vậy chấn thương biểu mô càng nặng nề, nồng độ TGF - β1 càng cao, càng làm tập trung nguyên bào xơ cơ, càng gia tăng sản xuất collagen và proteoglycan mới.
Sự không đồng nhất về kích thước và khoảng cách của các thành phần ngoại bào kèm theo mật độ nhân tế bào cao làm tán xạ ánh sáng và làm mờ giác mạc (Hình 1.13) [57].
Hình 1.13 Nhu mô trên kính hiển vi điện tử
Trái - TBGM trước PT; Phải – Nguyên bào xơ cơ 7 tuần sau PT
“Nguồn Dirk de Brouwere (2008)” [57]
Kích hoạt tế bào giác mạc thành nguyên bào xơ cơ không xảy ra hoặc xảy ra ở mức độ thấp và thoái lui nhanh nếu chỉ có chấn thương biểu mô hoặc nhu mô đơn lẻ. Phản ứng tế bào chỉ diễn ra thực sự khi biểu mô và nhu mô kế cận cùng bị tổn thương [83], [128], [129], [178]. Dễ dàng nhận thấy trong bóc bay bề mặt, mô xung quanh vùng chiếu laser không bị mờ dù diện tích biểu mô bóc lên luôn luôn rộng hơn đường kính vùng chiếu laser. Vùng giác mạc trung tâm trong LASIK không bị mờ, bởi biểu mô bên trên toàn vẹn và lớp nhu mô lành của vạt giác mạc đã tạo rào cản, ngăn sự tiếp xúc của cytokin với vùng nền nhu mô tổn thương. Ở chu biên, giác mạc bị mờ dọc theo mép vạt nơi cả biểu mô và nhu mô cùng bị chấn thương. Cường độ phản ứng tế bào tỷ lệ thuận với mức độ chấn thương biểu mô và chiều sâu nhu mô bóc đi bởi laser (Hình 1.14) [54], [81], [124], [168].
Hình 1.14 Nguyên bào xơ cơ sau PRK trên mắt thỏ
A/ 1 tháng sau PRK - 4,5 điop, màng đáy liền mạch (đường xanh lá cây)– không có myofibriblast. B/ 1 tháng sau PRK – 9,0 điop, màng đáy đứt quãng,
nguyên bào xơ cơ (chấm đỏ) tập trung bên dưới vị trí khuyết màng đáy
“Nguồn Salomao MQ (2009)” [168]
LASIK ít làm tổn thương biểu mô nên rất ít cytokin bị phóng thích [81], [83]. Chức năng chống thấm của lớp biểu mô gần như nguyên vẹn và nhu mô tổn thương cách xa biểu mô, nên phản ứng tế bào sau LASIK xảy ra chậm và yếu ớt [123].
Để hạn chế mờ giác mạc sau phẫu thuật bóc bay bề mặt, bên cạnh việc giảm chấn thương biểu mô, người ta ức chế phản ứng tế bào bằng corticoid,