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Greffe de cornée automatisée assistée par laser femtoseconde optimisé en longueur d'onde
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Deloison, Florent |
| Copyright Year | 2010 |
| Abstract | Mon projet de these se deroule dans le cadre du projet ANR TecSan 2006 GRECO (GREffe de COrnee automatisee par laser femtoseconde avec optimisation de la longueur d'onde et correction du front d'onde, ANR-06-TecSan-025) pilote par notre groupe. Ce projet de 3 ans a ete propose suite au succes de l'utilisation des lasers a impulsions ultra-rapides dans la chirurgie refractive et a la volonte d'etendre cette technologie a la greffe. La plupart des indications de greffe sont associees a une qualite optique de la cornee du patient insuffisante, ce qui rend difficile l'intervention par laser. Comme nos recherches l'ont demontre, la forte diffusion optique des cornees pathologiques aux longueurs d'onde actuellement utilisees peut etre compensee par une augmentation de la longueur d'onde des lasers vers 1,65 µm. Nos partenaires sont l'hopital Hotel-Dieu de Paris, la societe Imagine Eyes et l'Institut d'Optique Graduate School. *** Objectifs de la these *** Les principaux objectifs de mon projet etaient les suivants : - Le developpement de sources lasers optimisees pour la greffe de cornee basees sur la conversion de longueurs d'onde par optique non-lineaire ; - L'etude de l'interaction laser-tissu en vue d'une optimisation des parametres laser ; - La conception et la mise en place d'un systeme demonstrateur pour la chirurgie laser. *** Presentation des principaux resultats obtenus *** (1) Source accordable par Amplification Parametrique Optique (OPA) Dans un premier temps, le plan de travail du projet GRECO prevoyait le montage d'une source flexible et accordable basee sur un laser titane:saphire disponible au laboratoire. Nous avons choisi une architecture originale de type OPA, composee de deux etages d'amplification (bases sur deux cristaux de caracteristiques differentes) avec injection d'un supercontinuum de lumiere blanche. Le premier etage assure une bonne selectivite en longueur d'onde et le deuxieme etage fournit un fort gain notamment au double de la longueur d'onde de pompe. Les efficacites de conversion sur l'ensemble du systeme atteignent 20 % quelque soit la longueur d'onde amplifiee. Le systeme fournit des impulsions de 300 µJ accordables entre 1,2 µm et 1,75 µm pour le signal. Cette source a servi pour toutes les experiences chirurgicales exploratoires de la premiere moitie du projet GRECO. (2) Source accordable par Generation Parametrique Optique (OPG) En parallele des experiences chirurgicales sur l'interaction laser-tissu, une deuxieme source, plus compacte et potentiellement adaptee a un contexte clinique, a ete developpee. Cette deuxieme source est pompee par un laser industriel egalement compact et stable, et emettant a 1,03 µm. Cette longueur d'onde est convertie par generation parametrique optique dans un seul cristal nonlineaire periodiquement polarise ne necessitant aucune injection. Dans un premier temps, l'ajustement de la longueur d'onde du signal amplifie se fait par simple changement de la temperature du cristal sans necessiter d'alignement, ce qui contribue a la robustesse du systeme. Un seul passage permet une efficacite de conversion d'environ 20 %, et un maximum d'energie de 20 µJ ce qui correspond a une amelioration d'un facteur 100 par rapport a l'etat de l'art. L'utilisation de plusieurs structures periodiques juxtaposees permet d'obtenir une accordabilitee totale entre 1450 nm et 1900 nm qui couvre donc les bandes d'absorption et notamment de transparence des tissus du segment anterieur. (3) Resultats chirurgicaux sur la cornee et la sclere Nos experiences chirurgicales ont ete effectuees sur des cornees obtenues aupres de la Banque Francaise des Yeux. Nous avons realise une etude systematique de la profondeur de penetration et de la qualite du resultat chirurgical en fonction de la longueur d'onde et de l'etat pathologique de la cornee. En parallele, des mesures systematiques de transparence corneenne en fonction de la presence et du degre d'œdeme ont ete menees. Les mesures de transparence puis les experiences chirurgicales utilisant l'OPA ou l'OPG ont mis en evidence une forte dependance entre profondeur de penetration et longueur d'onde. - L'utilisation des longueurs d'onde autour de 1 µm correspondant aux systemes cliniques actuels se heurte a une profondeur de penetration tres limitee dans des cornees œdemateuses. Ce constat est en accord avec l'experience de nos partenaires cliniques qui estiment egalement que les performances des systemes actuels sont limitees pour une application a la greffe de cornee. - L'augmentation de la longueur d'onde limite la contribution des processus de diffusion de la lumiere. Neanmoins, la bande d'absorption de l'eau centree a 1,45 µm augmente la contribution des effets thermiques. L'utilisation de longueurs d'onde proches de cette bande n'est donc pas realiste. - Il existe une fenetre de relative transparence optique centree a 1,65 µm au sein de laquelle l'absorption est faible et la contribution de la diffusion de la lumiere est quasi negligeable. Dans l'absolu, nous avons pu constater une amelioration d'environ un facteur 3 par rapport aux lasers cliniques travaillant aux longueurs d'onde autour de 1 µm. La qualite des incisions est excellente et la validite des hypotheses de travail du projet GRECO a pu etre verifiee. (4) Le dispositif demonstrateur pour la greffe de cornee automatisee et de geometrie complexe. Le programme de travail du projet GRECO prevoyait le montage d'un systeme demonstrateur regroupant les elements d'un systeme de greffe de cornee. Le demonstrateur est compose de trois parties modulables. La premiere unite contient le laser qui peut etre soit un laser fibre centre a 1590 nm developpe par l'Institut d'Optique Graduate School soit le systeme laser accordable par OPG qui a ete developpee au cours de la presente these. La deuxieme unite contient un module d'optique adaptative qui corrige la qualite du front d'onde du faisceau laser. La troisieme unite permet la delivrance du faisceau en 3 dimensions dans le volume de la cornee. Le tout est pilote automatiquement a travers une interface ordinateur basee sur le logiciel LabView developpe au cours de la presente these. *** Conclusion *** Durant mon doctorat, j'ai developpe deux sources nonlineaires performantes et innovantes basees respectivement sur le principe de l'amplification et de la generation parametrique optique. Les performances notamment de la deuxieme source sont largement superieures a l'etat d'art et nous ont permis d'anticiper un jalon d'un deuxieme projet ANR. Elle respecte les contraintes de fiabilite et de compacite necessaires a un appareil clinique. Cette source est a la base de discussions actuelles sur un projet de valorisation. Ces sources ont permis d'identifier puis de demontrer les avantages d'une chirurgie de la cornee a 1,65 µm. Nous avons mis en place un systeme demonstrateur base sur cette longueur d'onde qui incorpore un module de correction du front d'onde et un dispositif d'administration du faisceau. Le groupe OPS est desormais en mesure d'etendre les champs d'investigations en chirurgie femtoseconde, tout d'abord dans la sclere puis plus generalement dans l'ensemble des tissus notamment au travers de nouveaux projets aujourd'hui en preparation tel que la chirurgie de la cataracte ou encore le transfert de genes. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00577221/document |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
