Ooglaseren, hoe werkt dat?

Om scherp te zien, moet het voorwerp waar je naar kijkt in ieder geval scherp zijn afgebeeld op je netvlies. Het afbeelden van het voorwerp gebeurt door de lenswerking van je hoornvlies en je ooglens. De bolling van hoornvlies en lens bepaalt waar het voorwerp scherp wordt afgebeeld in je oog.

Accomoderen

Je hebt zelf wel wat invloed op deze bolling. Als je namelijk een voorwerp van dichtbij bekijkt, kun je door het aanspannen van de kringspieren in je oog de lens iets boller maken. Hierdoor breekt de lens het licht sterker en kun je van dichtbij goed zien. Als je deze spieren juist ontspant, is wat je in de verte ziet scherp. Het afstemmen van de bolling noem je accommoderen. Oudere mensen kunnen steeds slechter accommoderen, omdat de lens door ouderdom steeds stijver wordt. Vandaar dat ouderen vaak een leesbril nodig hebben.

Je oog als lenzensysteem
Het licht dat op je oog valt, gaat achtereenvolgens door je hoornvlies, het oogvocht, de ooglens en het glasachtig lichaam. Uiteindelijk bereikt het je netvlies.



Figuur 2: De opbouw van het oog. De onderdelen van het oog die je ziet zijn: netvlies (retina), vaatvlies (choroid), oogwit (sclera), hoornvlies (cornea), lens, pupil, iris, spier (muscle), bloedvaten (blood vessels) en blinde vlek (optic disc).  Bron: Wikipedia.

In het pad dat het licht aflegt, zijn het je hoornvlies en je ooglens die de lichtbreking bepalen. Ze vormen samen een lenzenstelsel dat bepaalt waar de afbeelding scherp wordt afgebeeld. Je kunt dit lenzensysteem simuleren met een speciaal simulatieprogramma. Hierin kun je de vorm van het oog en de vorm en eigenschappen van het hoornvlies en van de ooglens opgeven. Het simulatieprogramma berekent vervolgens op basis van deze gegevens hoe de lichtstralen door je oog gaan. Hier zie je een voorbeeld van zo’n simulatie.


Figuur 3: Simulatie waarin je kunt zien hoe lichtstralen door een oog zonder afwijking gaan. Het hoornvlies en de ooglens breken het licht, waardoor de afbeelding precies op het netvlies terechtkomt. Bron: Natuurkunde.nl.

Bijziend en verziend

Wanneer zie je nu niet scherp? Dat is zo als de bolling van je hoornvlies en ooglens – het lenzensysteem – niet goed zijn afgestemd op het lengte van je oogbol. Hierdoor kan het zo zijn dat het focuspunt - de plek waar het voorwerp scherp afgebeeld wordt - niet op het netvlies, maar net voor of achter je netvlies ligt. Zit het focuspunt voor je netvlies, dan ben je bijziend en is je zicht in de verte onscherp. Je hebt dan een min-afwijking.

Zit het focuspunt achter het netvlies, dan ben je verziend en zie je wat dichtbij is onscherp. Dit noem je een plus-afwijking.

Het kan ook zijn dat je oog geen mooie gelijkmatige bolling heeft. De vorm is dan niet bolvormig maar ovaalvormig. Hierdoor is de breking van het licht in de ene richting groter dan in de andere richting. Hierdoor zal het focuspunt in de ene richting dichter bij het hoornvlies liggen dan in de andere richting. Je hebt dan een cilindrische afwijking.

Bril, lenzen of laseren?

Wat kun je doen om van dichtbij of veraf toch goed te zien? Je moet er dan voor zorgen dat je de bolling van je hoornvlies en ooglens – die niet past bij de lengte van je oogbol – compenseert, zodat het beeld op je netvlies toch weer scherp is. Dat kan natuurlijk door een bril of contactlenzen te dragen. Samen met je ogen zorgen deze extra lenzen er dan voor dat het beeld op je netvlies wel scherp is. Maar er is nog een optie: als je ogen hiervoor geschikt zijn, kun je ze ook laten bijwerken met een laser. Veel mensen noemen dit ooglaseren, maar eigenlijk heet dit refractiechirurgie. Hierbij gebruiken medici een laser om de oogbolling van je oog zo bij te werken dat je een veel minder sterke bril en soms helemaal geen bril meer nodig hebt.

Wat is een laser?
Een laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, oftewel lichtversterking door gestimuleerde emissie van straling) is eigenlijk een soort lichtbron, maar wel een heel speciale. Een laser produceert een smalle, coherente – de lichtgolven die in de laser ontstaan zijn in fase en versterken elkaar – lichtbundel van één specifieke golflengte. Een laser produceert dus een monochromatische (unieke kleur) lichtbundel in één richting. Er zijn allerlei kleuren lasers, zoals je ziet in figuur 7.


Figuur 7: Verschillende laserstralen die licht uitstralen met een verschillende golflengte. Bron: Wikipedia.

Het handige van een laser is, dat je hiermee heel gericht een heel klein gebiedje met licht kunt bestralen. Als je nu het oppervlak van een materiaal heel kort met heel fel laserlicht bestraalt, dan kun je hiermee moleculen uit het oppervlak van dit materiaal losmaken. Dit proces noem je laserablatie. De moleculen verdampen als het ware.

Geschikte ogen

Ooglaseren, of eigenlijk refractiechirurgie, is niet voor iedereen een optie. Het kan pas als je uitgegroeid bent – en je ogen dus ook – vanaf ongeveer 18 jaar. De oogarts zal altijd eerst een uitgebreid vooronderzoek doen dat een paar uur duurt om vast te stellen of je ogen hiervoor geschikt zijn. Eén van de dingen waar de oogarts dan naar kijkt, is of je hoornvlies dik genoeg is om er wat weefsel vanaf te halen. De laag die overblijft moet zo dik zijn, dat het oog niet gaat uitstulpen na de ingreep. Over het algemeen is een min-afwijking met grotere nauwkeurigheid te corrigeren dan een plus-afwijking of een cilindrische afwijking.

Opbouw van het oog

Als je je ogen laat laseren, halen ze in het ziekenhuis op specifieke plekken een laagje van je hoornvlies weg, waardoor de oogbolling verandert en het beeld weer scherp op je netvlies valt. Ze slijpen als het ware je oog wat bij met behulp van een computergestuurde laserstraal. Nu zou je misschien denken dat ze je oog direct aan de buitenkant bijwerken, maar dat is niet zo. In de begintijd van de ooglasertechniek deden ze dat wel, maar dat bleek in de praktijk niet goed te werken. De operatie was voor patiënten heel pijnlijk, het herstel duurde maanden en het ging ook vaak mis. Daarom haalt men tegenwoordig een laagje weg uit een dieperliggende laag van je hoornvlies, de stromalaag.

Blootleggen stroma

Om bij de stromalaag te komen, moet de arts eerst een stukje van de bovenlaag weghalen. Dat kan op twee manieren. Allereerst kan dit door alleen de bovenste epitheellaag los te maken. Dit gebeurt met een spateltje of borsteltje, door het los te weken met alcohol of met vlijmscherpe mesjes. Dit zijn de methodes die bekendstaan onder de naam PRK (Photo Refractieve Keratectomie), Lasek (Laser Epitheliale Keratomileusis) en epi-Lasek. Als de epitheellaag losgehaald is (bij PRK) of aan de kant geschoven is (Lasek of epi-Lasek) bewerken ze de stromalaag met een laser. Na de ingreep schuiven ze bij Lasek en epi-Lasek de epitheellaag weer terug, bij PRK doen ze dat niet. Omdat epitheelcellen zich steeds vernieuwen, herstelt het epitheel goed na de ingreep.

Flapje hoornvlies

Een andere manier is dat ze een flapje van je hoornvlies lossnijden tot in de stromalaag - dit gebeurt meestal ook met een laserstraal - waarna ze het zo ontstane flapje openklappen. Dan gaat het laserapparaat de laag daaronder bijwerken. Als het weghalen van weefsel klaar is, klappen ze het flapje weer terug. Deze methode heet Lasik.

Het verschil tussen de methodes PRK, (epi-)Lasek en de Lasikmethode is dat de eigenlijke laserbehandeling bij Lasik in een diepere laag van het hoornvlies plaatsvindt dan bij de andere manieren. In het ene geval moet de epitheellaag zich weer herstellen, in het andere geval moet het flapje weer dichtgroeien. Beide typen behandeling hebben hun eigen voor- en nadelen.

Laagje voor laagje

“Het mooie van het gebruik van een laser bij het corrigeren van je lens – dit noem je cornea-ablatie – is dat de laser heel precies en laagje voor laagje weefsel kan weghalen”, vertelt professor Ruud Verdaasdonk. Hij is klinisch fysicus en heeft vele jaren in academische ziekenhuizen gewerkt aan de ontwikkeling van medische lasertoepassingen. Nu leidt hij de groep Health Technology Implementation aan de Universiteit Twente. Daar is hij betrokken bij de technologische kant van medische innovaties en kijkt hij naar wet- en regelgeving en naar de acceptatie van technieken in de gezondheidszorg.

Nauwkeurig bijwerken

“Het gebruik van een laser om je oogbolling aan te passen is heel handig, omdat de laser je in staat stelt om heel precies te werken,” legt Ruud Verdaasdonk uit. “Als het oog van de patiënt te bol is, halen ze met de laser uit het midden van het oog wat weefsel weg en bij een patiënt die te vlakke ogen heeft, halen ze dit juist aan de buitenrand weg. Een laser die heel geschikt is om heel oppervlakkig weefsel te verdampen en zo heel nauwkeurig (cel)laagje voor laagje de lens bij te werken is de excimerlaser.”

Excimerlaser

Een excimerlaser is een gepulste ultravioletlaser waarbij het laserlicht ontstaat uit een kortlevende verbinding tussen twee edelgasatomen (bijvoorbeeld twee argonatomen) of een edelgas- en een halogeenatoom (bijvoorbeeld krypton en fluor). Bij het vervallen van de verbinding tussen de twee atomen ontstaat een ultraviolet foton. Door versterking van dit proces ontstaat de ultraviolette laserbundel. Voor ooglaseren gebruiken ze meestal een excimerlaser met een golflengte van 193 nanometer.

Laserablatie

Daar waar de laserbundel op je oog valt, in het focuspunt, absorbeert het weefsel de energie van de laserstraal en worden de molecuulbindingen verbroken. Dit proces noem je laserablatie. Door het verbreken van de bindingen valt het weefsel uit elkaar en verdampt het. Dit effect is heel plaatselijk, waardoor het weefsel ernaast niet wordt aangetast. Zo kunnen artsen met de excimerlaser het hoornvlies met een nauwkeurigheid van 0,25 micrometer laagje voor laagje bijwerken. Uiteindelijk kunnen ze zo een laag van tientallen micrometers van het hoornvlies af halen. Het apparaat dat ze hiervoor gebruiken is een computergestuurde scanner die het oogoppervlak in enkele seconden met duizenden laserpulsen bestraalt.

Femtosecondelaser

Voor het losmaken van het oogflapje gebruiken ze in het ziekenhuis een ander type laser: de femtosecondelaser. Dit is een laser die heel korte pulsen van enkele femtoseconden - 1 femtoseconde = 1.10^-15 s – met een hoge energiedichtheid (energie per oppervlakte-eenheid) genereert. Wat is het effect van deze laser op je oog? “Je zou kunnen zeggen dat wanneer deze laser met een korte hoogenergetische puls op het weefsel in je oog schijnt, alle elektronen en atomen van een molecuul vrij gaan rondspartelen”, legt Verdaasdonk uit. “Dit komt omdat door de hoge energieopname de deeltjes een plasma vormen. Doordat de deeltjes in het plasma harder gaan bewegen, is er ook sprake van uitzetting (expansie). Er ontstaan een soort mini explosietjes. Dit heeft een mechanisch effect op het weefsel: het scheurt in stukjes en het vocht dat in de cel zat verdampt. De femtosecondelaser wordt ook steeds meer toegepast voor het bijschaven van het hoornvlies.”

Behandelplan

“Als je een ooglaserbehandeling krijgt, maken ze eerst een heel precieze scan van je oog”, vertelt Verdaasdonk. “Deze scan wordt geüpload naar een grote database van de fabrikant van het laserapparaat. In deze database staan alle gegevens van miljoenen uitgevoerde ooglaserbehandelingen. De computer berekent op basis van deze database precies welke correctie er nodig is voor jouw ogen en stuurt het behandelplan hiervoor meteen weer terug naar het laserapparaat in het ziekenhuis. Daarna voert het apparaat de behandeling uit. Dit heen en weer sturen van gegevens gaat heel snel en de behandeling zelf duurt ook maar heel kort, meestal duurt het maar een paar minuten per oog. Vaak kun je een paar uur na de behandeling al weer goed zien en hoef je als het goed gelukt is geen bril meer op.”

Toepassingen in oogheelkunde

Veel mensen denken bij ooglaseren meteen aan het aanpassen van de oogbolling, maar er zijn veel meer behandelingen aan het oog die met lasers gedaan worden. “Artsen in het ziekenhuis gebruiken een laser bijvoorbeeld ook bij operaties aan het netvlies, voor de behandeling van ogen van diabetespatiënten of voor staaroperaties”, vertelt Ruud Verdaasdonk. Het ziekenhuis beschikt vaak over een aantal verschillende laserruimten op de poliklinieken waar ze deze behandelingen kunnen uitvoeren.”

Meer lasertoepassingen in de oogheelkunde
Het mooie van het gebruik van een laser is dat je hiermee door de oogbol heen kunt schijnen zonder schade aan het weefsel te veroorzaken. Alleen daar waar het focuspunt ligt van het laserlicht is de intensiteit zo hoog, dat dit effect heeft op het weefsel. Je kunt zo een operatie uitvoeren op het netvlies achter in het oog zonder de rest van het oog te beschadigen. Met de laser kan bijvoorbeeld een scheurtje in het netvlies dichtgebrand worden, om te voorkomen dat het verder scheurt of zelfs loslaat. Hiervoor gebruiken ze lasers met een golflengte in het zichtbare licht of in het nabij-infraroodgebied.

Hetzelfde type laser gebruiken artsen bij de behandeling van diabetespatiënten die oogproblemen hebben. Bij hen kan een wildgroei van bloedvaatjes op het netvlies ontstaan, waardoor ze steeds meer van hun gezichtsveld verliezen. Met de laser kunnen bepaalde punten versmolten worden, om te voorkomen dat de wildgroei van bloedvaatjes zich verder uitbreidt.

Bij oogheelkunde gebruiken ze de laser ook bij staaroperaties. Hiervoor gebruikt men meestal een infraroodlaser die korte intensieve pulsen geeft. Meestal is dat een Q-switch Nd: Yag-laser. Bij mensen met staar is de lens troebel geworden, waardoor ze niet meer scherp zien. Artsen verwijderen bij een staaroperatie de lens, waarna ze deze vervangen door een kunstlens.

Het verwijderen van de lens gebeurt steeds vaker door de lens in heel kleine stukjes te breken met een laser. Dit vergruizen gebeurt door met heel korte laserpulsen met een hoge intensiteit de hele lens langs te scannen. Het scannen gebeurt met een heel hoge frequentie (MHz). In het focuspunt van de laser ontstaat een breuk in de lens. Door de hele lens langs te scannen, breek je de lens in kleine stukjes. Deze stukjes worden er dan met een speciaal apparaat uitgezogen en afgevoerd.

Bij 30 tot 40 procent van de mensen die een staaroperatie hebben ondergaan, ontstaat er na de operatie een vlies om de nieuwe lens. Dit is een soort afweerreactie, omdat het lichaam dit opmerkt als een niet-lichaamseigen stof. Door dit vlies, of membraan, wordt het zicht voor deze mensen na hun operatie toch weer belemmerd. Ook het weghalen van dit vlies gebeurt met een laser. De laserbundel wordt gefocusseerd op het membraan. Een korte laserpuls veroorzaakt vervolgens in het focuspunt een kleine explosie waardoor het membraan openscheurt. Hierdoor trekt het membraan zich terug. Het effect is alsof je een vitragegordijn opent en weer helder naar buiten kunt kijken.

Risico’s en bijwerkingen

Het is natuurlijk heel fijn dat je ogen na een ooglaserbehandeling weer de juiste bolling hebben, waardoor je een minder sterke bril, of soms helemaal geen bril meer nodig hebt. Maar er zijn ook wel een aantal risico’s en bijwerkingen. Een bekende bijwerking is dat je na de behandeling last hebt van droge ogen. Meestal is dat een aantal maanden na de operatie wel over. Ook kan er (tijdelijk) troebel zicht ontstaan. Maar er is nog een effect wat kan optreden: sommige mensen hebben na de behandeling meer last van lichtverstrooiing. Dit komt vooral door oneffenheden aan de rand van het gebied dat met laserablatie bewerkt is.

Lichtverstrooiing

Om scherp te kunnen zien is niet alleen een scherp beeld op je netvlies bepalend. Als er in je oog veel lichtverstrooiing is, dan zie je ook niet helemaal scherp. Normaal gesproken zou je een puntvormige lichtbron moeten zien als een klein puntje. Als je last hebt van lichtverstrooiing in je oog, dan zie je dit puntje meer als een vlekje. Je ziet dan een soort stralenkrans om de lichtbron heen.

Door deze lichtverstrooiing is je zicht dus ook minder scherp. Vergelijk het maar met een zonnebril die wat vettig is: je zicht is hierdoor ook wat wazig. Meestal heb je hier vooral last van als er weinig licht is en je pupil ver open is. Mensen die last hebben van lichtverstrooiing, kunnen bijvoorbeeld niet goed in het donker autorijden, omdat ze verblind worden door de koplampen van hun tegenliggers. Meestal is vertroebeling van het vocht in de oogbol hiervan de oorzaak. Er is helaas nog geen laserbehandeling om dit op te lossen.

Een bril, lenzen of je ogen laseren? Het blijft een keuze die je samen met een oogarts moet maken, als je je maar bewust bent van de risico’s.