O presente trabalho trata-se do desenvolvimento de uma cavidade Laser de estado sólido e geração de segundo harmônico, para fins oftalmológicos. A cavidade faz parte de um projeto maior que se refere a um fotocoagulador portátil, utilizado em diversos protocolos clínicos relacionados às doenças da retina e câmara anterior, como retinopatia diabética, retinopatia da prematuridade, glaucoma, edema macular e descolamento de retina. A cavidade proposta é composta por três espelhos dispostos em uma arquitetura em V. Um laser de diodo bombeia um cristal de Nd:YAG para a geração de laser em 1064nm que passa por um cristal de KTP para a geração de segundo harmônico em 532nm (laser verde). O sistema de acoplamento indexado à cavidade acopla até 90% da potência de saída em uma fibra óptica com núcleo de 100\'mü\'m. A cavidade projetada e implementada, produz um feixe com comprimento de onda de 532nm (laser verde), largura de banda de 0,5nm, potência máxima em torno de 2,5W na saída da fibra óptica e pulsos com duração máxima de 3s, que são requisitos para os tratamentos oftalmológicos associados a este tipo de equipamento. É importante destacar que a cavidade foi projetada e desenvolvida inteiramente com tecnologia nacional, sendo o primeiro trabalho desenvolvido no Brasil, que se tornou efetivamente um equipamento final para uso clínico. Além do projeto da cavidade laser, são descritos neste trabalho os sistemas mecânico e eletrônico, que possibilitaram seu funcionamento na integração do fotocoagulador. O fotocoagulador foi testado em pacientes voluntários da Escola Paulista de Medicina da UNIFESP, apresentando resultados comparáveis aos sistemas importados. / This work presents the research and the development of a solid state laser cavity with second harmonic generation for ophthalmological purpose. The laser cavity is part of a major project intended to produce a handle photocoagulator. This medical equipment is applied in several clinical protocols related to retinal and anterior chamber pathologies, such as diabetic retinopathy, retinopathy of prematurity, glaucoma, macular edema and retinal detachment. The present cavity is composed by three mirrors disposed in a V shape architecture. One laser diode pumps the Nd:YAG crystal to generate the 1064nm laser that is converted by second harmonic generation in 532nm through the KTP crystal (green laser). The coupling system attached in the cavity is able to collimate until 90% of the laser beam inside a optical fiber with 100 \'mü\'m core. The developed cavity produces a beam with wavelength of 532nm, spectral width of 0.5nm, maximum power around 2.5W in the end of the optical fiber and maximum pulse duration of 3s. Those parameters are requirements for ophthalmological treatments related to this kind of equipment. It is important to declare that the cavity was projected and developed in Brazil. This is the first work in this country that becomes effectively a device to clinical application. Besides the cavity design project, in this work also describes the mechanical and electronic sub systems that was responsible to the laser control and photocoagulator assembler. This product was tested in patients eyes from UNIFESP (Escola Paulista de Medicina), and showed similar results compared to the systems on the market.

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En esta tesis estudiamos la población total de las células ganglionares de la retina (CGR) en rata y ratón, y desarrollamos un modelo experimental de hipertensión ocular mediante fotocoagulación láser. La población de CGR proyecta masivamente a los colículos superiores. Se observa una estría visual en la retina dorsal donde se encuentra las densidades más altas de CGR. La pequeña población de CGR ipsilateral se distribuye mayoritariamente en la periferia de la retina temporal. El aumento de la presión intraocular induce una compresión de los axones en la cabeza del nervio óptico que provoca una alteración del transporte axonal retrógrado, que induce una degeneración sectorial localizada y difusa de las CGR, preferentemente en la retina dorsal, así como de sus axones. La pérdida selectiva de las CGR en la capa de CGR, sugiere que la causa de la muerte de las CGR no se debe a una isquemia retiniana. / In this thesis we have studied the total population of retinal ganglion cells (RGCs) in rat and mouse, and developed an experimental model of ocular hypertension by laser photocoagulation. The RGC population projects massively to the superior colliculi. There is a visual streak in the dorsal retina where the highest densities of RGCs are found. The small population of ipsilateral RGCs is distributed mainly in the periphery of the temporal retina. The increase of intraocular pressure induces a compression of the axons at the optic nerve head that causes a disturbed retrograde axonal transport, inducing a localized, diffuse and sectorial degeneration of RGCs and their axons, preferably in the dorsal retina. The selective loss of RGCs in the RGC layer, suggests that the cause of the RGC loss is not due to retinal ischemia.

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La rétinopexie transsclérale est une technique de laser non invasive, visant à créer des ancrages de la rétine dans la choroïde, par la formation de multiples lésions de photocoagulation correspondant à des brulures focales reconnues comme cicatrices coagulatives atrophiques. Cette technique est utilisée chez l’humain, surtout chez l’enfant, en prévention d’un décollement de rétine. Malgré la procédure de laser, un re-décollement de la neurorétine est toujours possible. Cette technique est utilisée chez le chien, mais son application pourrait être utilisée sur un éventail d’espèces plus large, si un suivi des lésions de photocoagulation pouvait être effectué dans le temps afin de s’assurer de la conformité des cicatrices choriorétiniennes. La tomographie par cohérence optique (OCT), grâce à son grand pouvoir de résolution, de l’ordre de microns, pourrait être un outil efficace permettant de vérifier la structure des lésions de photocoagulation in vivo. À cet effet, notre étude a évalué la corrélation entre les coupes sagittales de lésion de photocoagulation, par histologie et OCT, en utilisant le lapin comme modèle animal. Notre étude a illustré la corrélation entre les images de photocoagulation à l’histologie et à l’OCT aux jours (J) 1, 7, 21 et 42 après le traitement laser. La diminution graduelle de la neurorétine, avec un aspect atrophique apparent dès J7, était visible dans les images d’histologie et d’OCT. L’hyperpigmentation histologique avait une claire correspondance avec l’hyper-brillance de la coupe OCT à J42. L’OCT semble être un outil précis et efficace pour le suivi d’une cicatrice choriorétinienne, effectuée au laser diode 810 nm. / Trans-scleral retinopexy is a non-invasive laser technique, aiming at anchoring the retina to the choroid, by producing multiple photocoagulation lesions corresponding to focal burns, named atrophic coagulating scars. This technique is used in humans, especially in children, to prevent retinal detachment. Despite the laser procedure, a re-detachment of the neuroretina is still possible. This technique is used mostly in dogs, but its application could be extended to other species, if a follow-up of the lesions could be carried out over time to ensure the conformity of the chorioretinal scars. Optical coherence tomography (OCT), thanks to its very high-resolution power, in the order of microns, could be an effective tool to evaluate photocoagulation lesions in vivo. For this purpose, a correlation between sagittal sections of photocoagulation lesions by histology and OCT was performed, using the rabbit as an animal model. Our study illustrated a comparison between histology and OCT photocoagulation images at days (D) 1, 7, 21 and 42 after laser treatment. The gradual decrease in neuroretinal thickness, with an atrophic appearance, was present as early as D7, and visible in both histology and OCT. The histological hyperpigmentation clearly corresponded to the hyper-brilliance of the OCT images at D42. The OCT appears to be a precise and effective tool for the follow-up over time of a chorioretinal scar, performed with an 810 nm diode laser.

Objetivos: Determinar o efeito da panfotocoagulação retiniana (PFC) nos parâmetros topográficos do disco óptico e na camada de fibras nervosas da retina (CFNR) peripapilar em pacientes com retinopatia diabética proliferativa (RDP). Métodos: Este é um estudo observacional prospectivo, de centro único. Trinta e oito olhos de 26 pacientes diabéticos foram submetidos a PFC para retinopatia diabética proliferativa. As estereofotografias (EFs) e os parâmetros do disco óptico foram avaliados usando o retinógrafo Visucam da Zeiss e a Tomografia de varredura a laser (TVL), respectivamente. A espessura da CFNR peripapilar foi medida por tomografia de coerência óptica (OCT) e polarimetria de varredura a laser (PVL). Todas as medições foram realizadas no início e 12 meses após a conclusão da PFC. Resultados: Trinta e oito olhos de 26 pacientes (15 mulheres) com média de idade de 53,7 anos (faixa etária de 26 a 74 anos) foram recrutados. Nenhuma diferença significativa foi encontrada entre a média horizontal e vertical para relação escavação/disco óptico (E/D) determinadas pelas EFs antes e após o tratamento com PFC (P = 0,461 e 0,839, respectivamente). Os valores globais dos parâmetros do disco óptico analisados com a TVL não mostraram nenhuma mudança significativa entre o baseline e 12 meses após o tratamento (área do disco, área da escavação, área da rima, volume da escavação, volume da rima, relação área da escavação/área do disco, relação linear do tamanho da escavação/disco, profundidade média da escavação, profundidade máxima da escavação, medida do formato da escavação, variação na altura do contorno, espessura média da CFNR e área transversal da CFNR). O OCT e o PVL não encontraram diferença significativa entre a CFNR peripapilar antes e após a PFC (P = 0,114 e P = 0,813, respectivamente). Conclusões: Nossos resultados sugerem que a PFC nos padrões realizados no presente estudo não causa significantes alterações morfológicas no disco óptico em pacientes diabéticos com RDP após um ano de acompanhamento / Purpose: To determine the effect of panretinal photocoagulation (PRP) on optic disc topographic parameters and peripapillary retinal nerve fiber layer (RNFL) in nonglaucomatous patients with proliferative diabetic retinopathy (PDR). Methods: This is a prospective, single center, observational study. Thirty-eight eyes of 26 diabetic patients underwent PRP for proliferative diabetic retinopathy. Stereoscopic disc photographs and optic nerve head (ONH) parameters were evaluated using the Zeiss fundus camera and the confocal scanning laser ophthalmoscopy (CSLO), respectively. The peripapillary RNFL thickness was measured by optical coherence tomography (OCT) and scanning laser polarimetry (SLP). All measurements were performed at baseline and 12 months after completion of PRP. Results: Thirty-eight eyes of 26 patients (15 female) with a mean age of 53.7 years (range 26 to 74 years) were recruited. No significant difference was found between mean horizontal and vertical cup to disc (C/D) ratio determined by stereoscopic disc photographs before and after PRP treatment (P=0.461 and 0.839, respectively). The global values of ONH parameters analyzed with the CSLO showed no significant change from baseline to 12 months (disc area, cup area, rim area, cup volume, rim volume, C/D area ratio, linear C/D ratio, mean cup depth, maximum cup depth, cup shape measure, height variation contour, mean retinal nerve fiber layer thickness and cross-sectional area). The OCT and SLP did not find significant difference between peripapillary RNFL before and after PRP (P=0.114 and P=0.813, respectively). Conclusion: Our results suggest that PRP as performed in this study does not cause significant morphological optic disk changes in diabetic PDR patients after one year of follow-up