Sicurezza del laser in oftalmologia

Punti chiave in breve

Il laser è una luce monocromatica, collimata e coerente, ed è particolarmente pericoloso perché può essere focalizzato sull’occhio.
La classificazione FDA (da I a IV) definisce i livelli di rischio e i laser medicali rientrano nella classe IV.
I principali sintomi del danno da laser sono lampi di luce, riduzione della vista, macchie scure, visione distorta e alterazioni della visione dei colori.
Non esiste un protocollo di trattamento standardizzato per il danno retinico indotto dal laser.
La luce riflessa è la causa più frequente di esposizione accidentale e il riflesso di ammiccamento si riduce notevolmente sotto anestesia.
Per prevenire le complicanze dei laser medicali, è fondamentale impostare correttamente lunghezza d’onda, dimensione dello spot, tempo di esposizione e potenza.
Sono già in uso pratico nuove tecnologie più sicure, come i laser a scansione di pattern e i metodi a micropulsi.

1. Che cos’è la sicurezza del laser in oftalmologia

LASER è l’acronimo di Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (amplificazione della luce mediante emissione stimolata di radiazione). Ha avuto origine dall’uso medico della luce solare nelle antiche civiltà ed è evoluto nell’attuale terapia laser di precisione.

La luce laser ha le seguenti tre caratteristiche.

Monocromatica (monochromatic): composta solo da luce di una singola lunghezza d’onda.
Collimata (collimated): il raggio non si disperde e procede in parallelo.
Coerente (coherent): le fasi delle onde luminose sono allineate e si rafforzano a vicenda.

Grazie a queste caratteristiche, il laser ha una radianza milioni di volte superiore a quella del sole. Poiché l’occhio concentra il laser su una piccola area della retina più di 100 volte, la gestione della sicurezza è particolarmente importante in oftalmologia¹.

Gli effetti biologici del laser si dividono in generale in cinque tipi: distruzione, fotoablazione, coagulazione, ipertermia e reazione fotochimica.

I pigmenti (chromophore) nell’occhio che assorbono la luce laser includono i seguenti.

Melanina nell’epitelio pigmentato retinico (RPE)
Emoglobina ossigenata e deossigenata nei vasi sanguigni
Melanina nell’uvea
Xantofilla nel pigmento maculare
Acqua

Il laser viene utilizzato in quasi tutti i campi della medicina. Con la sua diffusione può facilmente instaurarsi un senso di eccessiva sicurezza, ed è sempre importante ricordare che anche la chirurgia laser è una procedura medica che comporta rischi.

I laser principalmente usati in oftalmologia sono mostrati per intervallo di lunghezza d’onda.

Intervallo di lunghezza d’onda	Laser rappresentativo	Principali usi
Intervallo ultravioletta (193 nm)	Eccimeri (ArF)	Correzione refrattiva (LASIK), trattamento dell’opacità corneale
Da ultravioletto vicino a infrarosso vicino	Femtosecondo	Flap LASIK, ausilio nella chirurgia della cataratta
Luce visibile (dal verde al rosso)	Argon, krypton, diodo	Fotocoagulazione retinica, iridotomia, trabeculoplastica
Infrarosso vicino (810 nm)	Semiconduttore (diodo)	Fotocoagulazione transsclerale del corpo ciliare, fotocoagulazione transsclerale della retina
Infrarosso (1.064 nm)	Nd:YAG	Capsulotomia posteriore, fotocoagulazione transsclerale del corpo ciliare
infrarosso lontano (10,3 μm)	anidride carbonica (CO₂)	incisione della pelle della palpebra

Q In cosa la luce laser è diversa dalla luce normale?

La luce normale contiene molte lunghezze d’onda e si diffonde in tutte le direzioni, mentre la luce laser ha tre caratteristiche: una singola lunghezza d’onda, parallelismo e coerenza. Per questo non si disperde e raggiunge lunghe distanze mantenendo un’elevata luminosità; quando viene focalizzata nell’occhio, trasmette energia concentrata alla retina.

2. Principali sintomi e reperti clinici

Sintomi soggettivi

In caso di esposizione acuta a laser ad alta densità, si vede prima un lampo luminoso, poi si verifica una riduzione della vista dovuta a fototossicità. I principali sintomi soggettivi sono i seguenti.

Lampo: si vede una luce intensa subito dopo l’esposizione.
Riduzione della vista: dovuta a fototossicità o danno retinico.
Scotoma: difetto del campo visivo corrispondente alla zona lesionata.
Fotofobia: sensibilità alla luce.
Metamorfopsia: gli oggetti appaiono distorti.
Discromatopsia: alterazione della visione dei colori.
Dolore oculare e mal di testa transitori: osservati nella fase acuta.

I sintomi sono spesso presenti in un solo occhio, oppure in entrambi in modo asimmetrico. Il dolore cronico, il rossore e la sensazione di irritazione non sono causati da una lesione da laser e suggeriscono un’altra causa.

Reperti clinici (reperti confermati dal medico durante l’esame)

All’esame del fundus con pupille dilatate si confermano emorragia dei tessuti, perforazione e formazione di cicatrici. Gli esami di imaging includono AOSLO, FA, autofluorescenza del fundus e OCT. Sede della lesione e reperti differiscono in base alla banda di lunghezze d’onda.

Banda di lunghezze d’onda	Laser tipico	Principali reperti oculari
450–480 nm (blu)	Laser blu	Difetto della retina esterna, foro maculare a tutto spessore, edema maculare
520–536 nm (verde)	argon verde	Difetti della retina esterna, distruzione e cicatrizzazione dell’EPR
630–670 nm (rosso)	He-Ne, diodo rosso	Lesioni dell’EPR, distruzione e atrofia
1.064 nm (infrarosso vicino)	Nd:YAG	Lesione dell’epitelio corneale, emorragia maculare, foro maculare a tutto spessore

La lesione retinica da laser Nd:YAG richiede particolare attenzione. Poiché la lunghezza d’onda di 1.064 nm è invisibile, gli incidenti si verificano facilmente e gli spari accidentali in laboratorio quando non si indossano occhiali protettivi sono frequenti. Può causare danni alla fovea nell’occhio dominante, con formazione di lesioni di opacità retinica, emorragia subretinica e foro maculare. Nei casi segnalati, anche il trattamento steroideo nella fase acuta non ha migliorato la prognosi visiva, e il follow-up a lungo termine ha riportato formazione di membrana epiretinica e visus residuo di 20/100².

Di seguito sono riportate le caratteristiche dei vari esami di imaging.

OCT: rileva anomalie a livello della retina interna ed esterna, dell’EPR e della coroide a livello micrometrico. Conferma i fori maculari e l’aumento della riflettività alla base.
FA: Osservare reperti lineari a strie e l’evoluzione temporale da ipofluorescenza a difetto a finestra dell’EPR iperfluorescente.
griglia di Amsler: utile per rilevare metamorfopsia e scotomi centrali e paracentrali.
campo visivo Humphrey 10-2: molto sensibile nel rilevare scotomi centrali focali.

Q Quali alterazioni visive si verificano in caso di lesione da laser?

Con l’esposizione acuta a un laser ad alta densità, a un lampo segue una riduzione della vista. In seguito possono persistere scotoma, metamorfopsia e alterazioni della visione dei colori corrispondenti alla sede della lesione. Il dolore cronico o l’arrossamento suggeriscono una causa diversa dalla lesione da laser, quindi è necessaria una diagnosi differenziale.

3. Cause e fattori di rischio

Esposizione ai laser medici

I laser medici sono controllati dall’operatore con un pedale e trasmessi tramite fibra ottica. Possono essere dotati di un fascio di puntamento (laser di mira). I dispositivi di erogazione includono lampada a fessura, microscopio chirurgico, sonda intraoculare e oftalmoscopio indiretto. I sistemi di erogazione si classificano in quattro tipi: transpupillare, transsclerale, intraoculare e irradiazione superficiale.

Esposizione ai laser non medici

Ambiente comunitario (puntatori laser, scanner, proiettori): La potenza è di solito bassa e transitoria, ma sono stati segnalati laser portatili ad alta potenza acquistabili online come causa di danno ai fotorecettori, foro maculare e emorragia retinica³⁴.
Laboratorio e industria (taglio, saldatura): Alta intensità. Si verifica quando non vengono seguite le linee guida operative dell’apparecchiatura.
Laser militari: Impiegati per sicurezza, tattica e comunicazioni. Le armi laser che causano cecità sono vietate dalle Convenzioni di Ginevra e dal Protocollo ONU del 1995.
Illuminazione laser degli aerei: negli Stati Uniti è illegale. I principali problemi sono la distrazione e l’alterazione temporanea della vista; il danno diretto agli occhi è raro.

Le lesioni da laser possono essere sottostimate in tutti gli ambienti.

Rischio di pericolo e classificazione FDA per classi

La luce riflessa è la causa più frequente di esposizione accidentale. Le riflessioni da strumenti chirurgici, lenti a contatto e cornea sono un problema. Va ricordato che la luce riflessa a lunghezze d’onda ultraviolette e infrarosse è invisibile. Inoltre, in anestesia, il riflesso di ammiccamento è molto ridotto o assente.

Classe I

Non pericoloso: nessun rischio per gli occhi con l’uso normale.

Stampanti laser, lettori CD/DVD, ecc.

Classe II

Basso rischio: solo luce visibile. Protetto dal riflesso di ammiccamento.

Lettori di codici a barre, ecc.

Classe III

Attenzione: guardare direttamente comporta un grave rischio.

Puntatori laser, ecc.

Classe IV

Alto rischio: grave pericolo per occhi e pelle. Anche la luce riflessa è pericolosa.

Laser per ricerca e uso medico. Esiste anche un rischio di incendio.

La NHZ (zona di pericolo nominale) è l’area in cui la diffusione del laser è limitata, per cui il laser resta concentrato e pericoloso anche a lunga distanza. I laser di classe IV e la loro luce riflessa comportano anche il rischio di incendiare i teli chirurgici.

Più piccolo è il diametro del punto e più breve è il tempo di esposizione, più è probabile che si verifichino complicanze.

Q Anche i puntatori laser in commercio possono danneggiare gli occhi?

I puntatori laser corrispondono alla classe III della FDA, e guardarli direttamente è molto pericoloso. Nell’uso normale e con un’esposizione breve, la gravità è bassa, ma sono stati segnalati danni permanenti alla retina con modelli ad alta potenza superiori a 5 mW disponibili negli acquisti online. In particolare, nei bambini con problemi di comportamento, apprendimento o salute mentale il rischio di autolesione è più alto, e un’indagine nel Regno Unito ha riportato che l’85% dei pazienti era maschio e l’80% aveva meno di 20 anni⁴⁵.

4. Diagnosi e esami

Se si sospetta una lesione da laser, occorre raccogliere in dettaglio la lunghezza d’onda, la potenza e la modalità di emissione del laser utilizzato. L’esame del fundus in midriasi è l’esame di base.

Di seguito sono elencati i principali esami.

OCT: rileva anomalie della retina interna ed esterna, dell’RPE e della coroide a livello micrometrico. Valuta fori maculari, sollevamenti e aumento della riflettività alla base.
FA (angiografia con fluoresceina del fondo oculare): osserva reperti lineari o striati e l’evoluzione temporale da ipofluorescenza a difetto a finestra dell’RPE iperfluorescente.
autofluorescenza del fondo oculare (FAF): valuta la disfunzione dell’RPE.
AOSLO (oftalmoscopia laser a scansione con ottica adattiva): usata per la visualizzazione e la documentazione ad alta risoluzione del danno tissutale.
angiografia OCT: valuta in modo non invasivo la circolazione retino-coroidale. Può essere eseguita anche nei pazienti con allergia al mezzo di contrasto.
griglia di Amsler: usata per rilevare metamorfopsia e scotoma paracentrale.
campo visivo Humphrey 10-2: molto sensibile per rilevare scotomi centrali localizzati.

5. Metodi di trattamento standard

Non esiste un protocollo di trattamento standardizzato per la lesione retinica indotta da laser.

Corticosteroidi (per via endovenosa o orale): sono stati proposti per ridurre la risposta infiammatoria cellulare dannosa (come l’edema maculare). Sono stati riportati casi di recupero visivo con prednisolone orale 0.5 mg/kg/die in associazione a luteina⁶, ma hanno effetti collaterali e la loro efficacia nella lesione da laser Nd:YAG non è chiara².
Inibitori del VEGF: usati per trattare la neovascolarizzazione coroideale associata alla lesione da laser.
Terapia fotodinamica (PDT): può essere usata per la neovascolarizzazione coroideale.
Trattamento chirurgico: di solito non è indicato. Per le complicanze non risolte (foro maculare, membrana epiretinica), può essere eseguita la rimozione chirurgica di tessuto cicatriziale o emorragia.

Poiché non è stato stabilito un trattamento efficace, la prevenzione è la cosa più importante, come l’uso rigoroso degli occhiali protettivi.

Prevenzione delle complicanze durante l’uso del laser medico

L’eccessiva coagulazione è la principale causa di complicanze. Nella fotocoagulazione, i parametri di coagulazione vanno impostati nell’ordine: lunghezza d’onda → diametro dello spot → tempo di esposizione → potenza.

Impostazione del diametro dello spot: in generale, 50–200 μm vicino alla fovea e all’interno dell’arcata vascolare, e 200–500 μm in periferia.
Impostazione del tempo di esposizione: vicino alla fovea 0,02–0,1 secondi; in periferia 0,2 secondi come base; per i vasi anomali fino a 0,5 secondi.
Impostazione della potenza: se non si ottiene una corretta zona di coagulazione, non aumentare semplicemente la potenza; valutare un trattamento chirurgico.

Le principali complicanze della fotocoagulazione sono le seguenti.

Danno dello strato delle fibre nervose → difetti del campo visivo
ემorragia retinica, sottoretinica e sub-RPE; emorragia coroideale
Formazione di membrana epiretinica → distacco trazionale della retina
Contrazione del vitreo → emorragia vitreale e peggioramento del distacco trazionale della retina
Insufficienza della circolazione coroideale → edema maculare, distacco ciliare-coroideale e distacco retinico essudativo
Neovascolarizzazione coroideale, cataratta
Irradiazione accidentale della fovea e dell’iride → atrofia dell’iride
Disturbo dell’accomodazione con midriasi

Nella fotocoagulazione sono state riportate anche come complicanze opacità corneale, emorragia della camera anteriore, atrofia dell’iride, sinechie posteriori dell’iride e cataratta.

Q Esiste un trattamento se l'occhio viene danneggiato da un laser?

Non esiste un protocollo di trattamento standardizzato. Steroidi, inibitori del VEGF, PDT e chirurgia possono essere presi in considerazione a seconda della situazione, ma non sempre è disponibile un trattamento efficace consolidato. In particolare, l’efficacia della terapia steroidea per una lesione da laser Nd:YAG non è chiara. La prevenzione è la cosa più importante e l’uso di occhiali protettivi è fondamentale.

6. Fisiopatologia e meccanismo dettagliato di insorgenza

La luce laser è una luce coerente monocromatica, altamente direzionale e ad alta potenza, e nei tessuti viventi agisce attraverso meccanismi specifici per la lunghezza d’onda.

Distruzione (Disruption)

Laser Nd:YAG (onda pulsata) è un esempio tipico. Taglia meccanicamente il tessuto tramite la formazione di plasma. È usato per la capsulotomia posteriore e l’incisione cutanea.

Fotoablazione

Il laser a eccimeri (ArF 193 nm) è l’esempio tipico. Emette impulsi che rompono i legami intermolecolari e distruggono il tessuto senza lasciare cicatrici. Si usa per l’ablazione corneale nel LASIK.

Coagulazione

I laser a luce visibile (verde, giallo, rosso) ne sono un esempio tipico. Sono assorbiti da melanina ed emoglobina e provocano una coagulazione termica. Si usano per la fotocoagulazione retinica e l’iridotomia.

Reazione fotochimica

La PDT (terapia fotodinamica) ne è l’esempio tipico. Una sostanza fotosensibilizzante assorbe la luce e produce specie reattive dell’ossigeno che danneggiano il tessuto. Si usa per trattare la neovascolarizzazione coroideale.

Le caratteristiche di assorbimento in base alla lunghezza d’onda nella gamma della luce visibile sono le seguenti.

Assorbimento della melanina: più la lunghezza d’onda è lunga, più basso è il coefficiente di assorbimento.
Assorbimento dell’emoglobina: è massimo alle lunghezze d’onda gialle e diminuisce a quelle rosse.
Penetrazione nei tessuti: più la lunghezza d’onda è lunga, maggiore è. Il giallo è molto usato perché ha un’elevata efficienza di conversione termica.
Le lunghezze d’onda rosse: bassa assorbimento da parte dell’emoglobina e ottima penetrazione. Sono adatte per lesioni sotto un’emorragia e per casi con opacità dei mezzi trasparenti dell’occhio.
Le lunghezze d’onda blu (450–480 nm): sono fortemente assorbite dal pigmento maculare xantofilla. Non sono adatte al trattamento della macula.
Laser a diodo (810 nm): ha un’elevata penetrazione nei tessuti ed è usato per la fotocoagulazione transsclerale del corpo ciliare e per la fotocoagulazione transsclerale della retina. Coincide anche con la lunghezza d’onda di assorbimento massima dell’ICG.
Laser a anidride carbonica (10.3 μm): viene assorbito dall’acqua e provoca vaporizzazione. Viene usato in modalità pulsata per le incisioni della pelle della palpebra.

Il laser a femtosecondi (impulsi dell’ordine di 10^-15 secondi) sfrutta la distruzione tissutale dovuta alla generazione di plasma. È applicato alla chirurgia refrattiva (creazione del flap LASIK) e alla chirurgia della cataratta (incisioni corneali, capsulotomia anteriore, frammentazione del nucleo).

7. Ricerche più recenti e prospettive future (rapporti in fase di ricerca)

Laser a scansione di pattern

È una तकनीica che eroga automaticamente più punti di coagulazione secondo un pattern con una sola esposizione. Il tempo di esposizione per punto è molto breve, circa 0.02 secondi, quindi limita il danno agli strati interni della retina e alla coroide e forma punti di coagulazione limitati allo strato esterno. Può ridurre notevolmente il tempo di trattamento.

Fotocoagulazione a impulsi brevi

È un metodo di trattamento in cui il tempo di esposizione viene impostato a circa 1/10 di quello convenzionale (0.01-0.02 secondi) e la potenza a circa 3 volte. Provoca meno danni agli strati interni della retina e riduce il dolore durante il trattamento. Si dice anche che l’aumento a lungo termine delle cicatrici di coagulazione sia minore.

Fotocoagulazione a micropulse

È un trattamento sub-soglia che coagula selettivamente solo l’epitelio pigmentato retinico. Si prevede di ottenere un effetto terapeutico minimizzando il danno allo strato delle fibre nervose retiniche.

Laser di navigazione

Si tratta di un sistema di erogazione di tipo camera fundus, con funzioni di irradiazione automatica e tracciamento. Può essere sovrapposto alle immagini angiografiche, consentendo un’irradiazione ad alta precisione.

Uso dell’angiografia OCT

Si tratta di una tecnica non invasiva che consente di valutare la circolazione retino-coroideale e può essere eseguita anche nei pazienti con allergia al mezzo di contrasto. Si sta diffondendo come nuova opzione di esame prima della fotocoagulazione laser.

8. Riferimenti

Bhavsar KV, Michel Z, Greenwald M, Cunningham ET Jr, Freund KB. Retinal injury from handheld lasers: a review. Surv Ophthalmol. 2021;66(2):231-260. PMID: 32628946. ↩
Park DH, Kim IT. A case of accidental macular injury by Nd:YAG laser and subsequent 6 year follow-up. Korean J Ophthalmol. 2009;23(3):207-209. PMID: 19794950. ↩ ↩²
Birtel J, Harmening WM, Krohne TU, Holz FG, Charbel Issa P, Herrmann P. Retinal Injury Following Laser Pointer Exposure. Dtsch Arztebl Int. 2017;114(49):831-837. PMID: 29271340. ↩
Linton E, Walkden A, Steeples LR, Bhargava A, Williams C, Bailey C, Quhill FM, Kelly SP. Retinal burns from laser pointers: a risk in children with behavioural problems. Eye (Lond). 2019;33(3):492-504. PMID: 30546136. ↩ ↩²
Farassat N, Boehringer D, Luebke J, Ness T, Agostini H, Reinhard T, Lagrèze WA, Reich M. Incidence and long-term outcome of laser pointer maculopathy in children. Int Ophthalmol. 2023;43(7):2397-2405. PMID: 36670265. ↩
Marinescu AI, Hall CM. Laser-Induced Maculopathy and Outcomes After Treatment With Corticosteroids and Lutein. Cureus. 2021;13(9):e18268. PMID: 34692258. ↩