CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. GIẢI PHẪU GIÁC MẠC VÀ SỰ BIẾN ĐỔI CỦA MÔ GIÁC MẠC DƯỚI TÁC ĐỘNG VẬT LÝ Nhãn cầu là cấu trúc quang học, giúp chuyển năng lượng ánh sáng thành xung thần kinh đến vỏ não và thể hiện thành hình ảnh thị giác. Giác mạc đóng vai trò quan trọng trong phẫu thuật khúc xạ bằng laser vì chiếm 3/4 công suất khúc xạ của nhãn cầu. Giác mạc là vỏ bọc ngoài cùng nên dễ tiếp cận và là mô trong suốt nên có thể tác động được.
Các lớp của giác mạc và sự biến đổi của mô giác mạc dưới tác động vật lý Phim nước mắt Tế bào biểu mô bề mặt Tế bào cánh Tế bào đáy Màng đáy Biểu mô Màng đáy Màng Bowman Nhu mô Màng Descemet Nội mô Hình 1. Các lớp của giác mạc “Nguồn: Bowling, 2016” [24]. 4 Giác mạc là cấu trúc đồng nhất, vô mạch, có độ ngậm nước ổn định. Đường kính ngang giác mạc trung bình là 12 mm, đường kính dọc trung bình là 11,5 mm.
Chiều dày trung tâm giác mạc trung bình là 540 µm, mỏng nhất ở trung tâm giác mạc và tăng dần từ trung tâm về phía ngoại vi. Giác mạc cong nhất ở trung tâm và dẹt dần về phía ngoại vi, giúp tạo nên hệ thống quang học phi cầu. Giác mạc là mặt khúc xạ chính của nhãn cầu, phẫu thuật khúc xạ bằng laser tác động lên bề mặt giác mạc để làm thay đổi độ cong của giác mạc, do đó sẽ thay đổi công suất khúc xạ của toàn bộ nhãn cầu, giúp điều chỉnh khúc xạ. Hình dạng và độ cong giác mạc được chi phối bởi cấu trúc cơ sinh học nội tại và môi trường bên ngoài.
Độ cứng của nhu mô trước giác mạc đặc biệt quan trọng trong việc duy trì độ cong giác mạc. Sự khác biệt trong sắp xếp các bó collagen nhu mô trước làm tăng lực liên kết ở vùng này, nên độ cong mặt trước giữ ổn định trước sự thấm nước nhiều hơn so với độ cong mặt sau giác mạc, giải thích lý do nhu mô sau dễ xuất hiện những nếp gấp. Ngoài chức năng khúc xạ, giác mạc cùng với phim nước mắt và các cấu trúc khác ngăn chặn bụi, vi khuẩn, cũng như lọc tia tử ngoại từ mặt trời. mô tả các lớp của giác mạc.
Ngoài cùng giác mạc là lớp biểu mô, dày từ 50 đến 100 µm. Các sợi thần kinh đi qua vùng rìa và tận cùng ở lớp biểu mô nên sau phẫu thuật laser bề mặt, do lớp biểu mô bị mất, các đầu tận thần kinh cảm giác sẽ bị bộc lộ ra ngoài làm bệnh nhân đau nhức cho đến khi lớp biểu mô lành hoàn toàn. Màng Bowman có chiều dày 8-12 µm, là màng xơ chun gắn vào nhu mô trước, là vùng đồng nhất, không có tế bào. Phía trước màng Bowman trơn láng và song song với bề mặt giác mạc, phía sau màng hòa vào sợi fibrin của nhu mô trước (hình 1.
Màng Bowman là màng xơ chun trước, góp phần làm vững chắc nhãn cầu, quyết định độ bền cơ sinh học, giúp cố định lớp biểu mô, ngăn chặn nguyên bào giác mạc tiếp xúc với yếu tố tăng trưởng biểu mô để hình thành mô xơ và sẹo. Biểu mô và màng Bowman “Nguồn: Delmonte, 2011” [34] Nhu mô là phần dày nhất, chiếm 90% chiều dày giác mạc, với 78% nước, 15% collagen và 7% protein không collagen, proteoglycans và muối. Nhu mô giác mạc khác hẳn với các cấu trúc collagen khác trong cơ thể bởi tính trong suốt, có được điều này là nhờ vào sự sắp xếp chính xác của các bó nhu mô và chất nền ngoại bào. Các sợi collagen được sắp xếp trong các bó song song gọi là fibrin và các bó fibrin được sắp xếp song song thành lớp gọi là phiến.
Lớp nhu mô mắt người chứa từ 200 đến 250 phiến riêng biệt, mỗi phiến được sắp xếp vuông góc so với bó sợi trong phiến kế cận. Nhu mô gồm nhiều phiến collagen có chiều rộng từ 10-25 µm, cao khoảng 1-2 µm xếp chồng lên nhau (hình 1. Nhu mô ở ngoại vi dày hơn so với trung tâm, các bó sợi collagen có thể thay đổi hướng, vòng theo chu vi giác mạc ở vùng gần rìa. Mạng lưới với sự sắp xếp có tổ chức cao này làm giảm tán xạ ánh sáng, góp phần quyết định tính trong suốt và độ bền cơ sinh học giác mạc.
Ở nhu mô trước, sự phân nhánh chéo và bện lại của collagen giữa các bó lân cận rất mạnh mẽ, đã tạo nên cấu trúc bền vững, những liên kết bền vững thấy ở nhu mô trước nhiều hơn ở nhu mô sau nên 1/3 trước là nơi nhu mô giác mạc bền vững nhất [34]. Trong các lớp của giác mạc, chỉ màng Bowman và lớp nhu mô chứa các sợi collagen. Những lớp này đóng vai trò chính cho độ bền cơ sinh học của giác mạc. Biểu mô có ít vai trò và khi bị lấy đi cũng gây ít hoặc không thay đổi độ cong.
6 phía trước của giác mạc. Đáp ứng cơ học của tổn thương giác mạc diễn ra mạnh mẽ nhất ở nhu mô nên khi có tổn thương nhu mô, chắc chắn sẽ tạo sẹo [40]. Biến chứng sẹo mờ giác mạc (haze) hoặc giãn phình giác mạc sau phẫu thuật khúc xạ thường là do đáp ứng cơ học sau phẫu thuật khúc xạ. Sẹo mờ giác mạc thường gặp sau phẫu thuật laser bề mặt nhưng lại không gặp sau khi thực hiện phẫu thuật có tạo vạt, tách lớp nhu mô và màng Bowman.
Sẹo mờ giác mạc dường như có liên quan đến sự tăng dòng thác hoạt hóa cytokine khi biểu mô vỡ, sau đó là sự tăng hoạt của nguyên bào giác mạc dẫn đến sự thay đổi của phản ứng lành vết thương. Các báo cáo đã ghi nhận sự không đều trong cấu hình màng đáy, sự hiện diện của không bào xung quanh lẫn bên trong nguyên bào giác mạc, và sự vô tổ chức trong cấu trúc phiến của nhu mô giác mạc đều liên quan đến sự kích hoạt nguyên bào giác mạc. tỉ lệ sẹo mờ giác mạc giảm dần với những tiến bộ liên tục trong công nghệ laser, chẳng hạn như kích thước điểm nhỏ hơn, vùng cắt lớn hơn, cũng như những tiến bộ trong quản lý hậu phẫu, như chế độ dùng steroid và mitomycin-C [34]. Nguyên bào giác mạc nằm giữa các phiến collagen ở nhu mô B.
Các sợi collagen được sắp xếp theo nhiều hướng “Nguồn: Delmonte, 2011” [34] Màng Descemet nằm liền kề với nhu mô giác mạc là lớp màng dai, chắc và không có tế bào. Màng Descemet có sự trãi rộng và độ cứng thấp nên bảo đảm tính lỏng lẻo trước áp lực nội nhãn để duy trì tính thấm của nhu mô và biểu mô. Nội mô gồm một lớp tế bào hình lục giác, không có khả năng phân chia để tái tạo. 7 nếu bị tổn thương.
Mật độ tế bào nội mô ở người trưởng thành bình thường khoảng 3500 tế bào/mm2 nhưng giảm dần theo tuổi. Sự tồn tại của lớp thứ sáu là màng Dua nằm giữa nhu mô giác mạc và màng Descemet được cho rằng là sự tiếp theo của nhu mô sau [24]. Thần kinh và dinh dưỡng giác mạc Giác mạc là cấu trúc có độ nhạy cao và được phân phối bởi nhánh mắt của dây thần kinh sinh ba. Mật độ thần kinh bề mặt giác mạc ước tính gấp 300 đến 600 lần so với da và gấp 20 lần so với tuỷ răng [114].Lỗ xuyên trung tâm chu biên giữa chu biên Hình 1.
Sơ đồ giải phẫu thần kinh giác mạc “Nguồn: Mastropasqua, 2015” [84] Hình 1.4 mô tả các sợi thần kinh nhu mô xuyên qua màng Bowman tại vị trí giữa chu biên, khá ít lỗ xuyên nằm ở trung tâm hoặc chu biên giác mạc. Khoảng 25-30 lỗ xuyên ở vị trí trung tâm so với 125-160 lỗ xuyên nằm ở giữa chu biên [84]. Các nhánh thần kinh sau khi đi xuyên qua màng Bowman lại tiếp tục phân nhánh dưới biểu mô về hướng đám rối dưới màng đáy [9]. Thần kinh giác mạc có vai trò quan trọng trong hình thành cảm giác ở giác mạc và ảnh hưởng lớn đến mức độ khô mắt sau phẫu thuật khúc xạ.
Giác mạc được dinh dưỡng nhờ vào nguồn glucose và oxygen có ở thủy dịch ở phía sau, một phần nhỏ nhờ vào hệ thống mạch máu vùng rìa và lớp phim nước mắt bên ngoài. LASER FEMTOSECOND TRONG NHÃN KHOA Năm 1917, Albert Einstein phát minh ra bức xạ cưỡng bức. Sau đó, vào năm 1954, Prokhorov – Basov chứng minh được phát minh của Einstein và được giải thưởng Nobel. Vào năm 1960, Maiman phát minh ra máy laser ruby đầu tiên, từ đó đến nay, rất nhiều loại máy laser đã ra đời.
Laser femtosecond là laser rắn, thuộc bức xạ cận hồng ngoại có bước sóng 1043 nm (nanomét), thời gian phát xung là 10-15 giây, là một phần triệu tỷ giây. Trong khi laser excimer làm bốc hơi tổ chức, bào mòn giác mạc gọi là quá trình quang cắt (photoablation) thì laser femtosecond tạo nên sự phân hủy xuyên mô gọi là quá trình quang hủy (photodisruption) (hình 1.5), tách mô nhờ vào bóng khí mà không tổn thương mô lân cận. Như vậy, mô giác mạc hấp thụ chùm lượng tử của laser femtosecond tạo thể plasma, đem lại một sóng nén có biên độ rộng, một ít năng lượng nhiệt và một khoang bóng khí với tốc độ siêu thanh, chậm dần và lan rộng ra, khi mật độ thể plasma tăng vượt ngưỡng sẽ làm phá hủy mô giác mạc tạo bóng khí, bóng khí vỡ tạo thành CO2, H2O nitrogen và các nguyên tố khác. Mỗi xung laser tạo nên một bóng khí, hàng nghìn xung tại một mặt phẳng sẽ tạo lớp bóng khí, có tác dụng tách mô [102].
Quá trình quang hủy “Nguồn: Pepose, 2008” [102] Ngưỡng của quá trình quang hủy liên quan nghịch với cường độ tia laser, vì thời gian xung càng ngắn và đường kính của điểm bắn càng nhỏ thì năng lượng cho quá trình quang hủy càng ít. Năng lượng xung thấp hơn sẽ tạo ra ít tác dụng. 9 phụ không mong muốn như ít lớp bóng khí mờ, ít tổn thương nhiệt hai bên và ít gây viêm giác mạc phiến cũng như nhạy cảm ánh sáng nhất thời hơn.6 mô tả hai mô hình sử dụng laser femtosecond cơ bản: mô hình 1 là sử dụng xung có năng lượng cao (microJoule) và tần số thấp (kHz), mô hình 2 là sử dụng xung có năng lượng thấp (nanoJoule) và tần số cao (MHz). Khoảng cách xa hơn giữa các điểm bắn là do sử dụng xung có năng lượng cao, bóng khí vỡ ra tạo nên sự tách mô.
Tuy nhiên, bởi vì khoảng cách này khá rộng nên có những vùng mô không bị cắt. Do đó, khi điều trị, phẫu thuật viên cần tính toán cả yếu tố năng lượng và khoảng trống giữa các điểm bắn.