En "All-laser" Endotel Transplant

Introduction

I dette arbejde præsenterer vi en original tilgang til endotel keratoplasti, baseret på anvendelsen af ​​en femtosekundlaser at forberede donorvæv og en nær infrarød diode laser at svejse den på recipientlejet. Intraoperativ måling af donorens hornhinde er nødvendig for korrekt designe donorvævet dimensioner. Er blevet foreslået endotel keratoplasty i de seneste år for at udskifte gennemtrængende keratoplasti i behandling endothelial sygdom ^1,2. Den største fordel ved denne teknik er en hurtigere visuel opsving med hensyn til gennemtrængende keratoplasti, reduceret anæstesi under kirurgi, en nedsat risiko for transplantatafstødning og bevarelse af øjet integritet. Den vigtigste risikofaktor er postoperativ donor cylinderlinseenhed dislokation. Standard teknik udføres ved at indsætte donor endotel i sin endelige position, hvor den holdes ved injektion af en luftboble: ingen suturer anvendes på grund af de mekaniske, biofysiske og dimensionelle Characteristics af endotel. Desuden kan synsstyrke opsving begrænses primært på grund af et misforhold mellem donor- og modtagerlande væv på grund af en tyk væv transplanteret.

Her præsenterer vi en procedure i at udføre endotel keratoplasti der kan overvinde disse hovedproblemer. Donoren endothelium kan sikres i sin endelige position ved anvendelse af lasersvejsning teknik. Dette er en styret og lokaliseret fototermisk proces: det kan induceres ved donoren / recipienten interface. Det er blevet undersøgt i de sidste ti år, og foreslået i gennemtrængende keratoplasti og transplantation af endotel ^3-5. Det nær infrarødt lys (bølgelængde: 810 nm), der udsendes af en laveffekt diodelaser leveres mod biologisk væv ved sårstedet. Hornhinden er naturligt transparent for denne bølgelængde: for at gøre dette væv til at absorbere laserlyset, er det nødvendigt at farve det med en chromophor. Den foreslåede farvestof er en steril mætted vandopløsning af indocyaningrøn (ICG). Vi viste, at når hornhindevæv er korrekt farvet med denne ICG præparat, det viser en absorptionstop ved 810 nm ^6. Desuden er ICG almindeligt anvendt i klinisk diagnostik og dets sikkerhed er allerede blevet påvist i humane individer. Den farvede cornea absorberer diodelaser lysenergi og vigtigste resulterende virkning er en kontrolleret temperaturstigning på svejsestedet. Ingen termiske virkninger har i de ufarvede væv. Styrkelsen Temperaturen inducerer reversibel termisk denaturering i stromale kollagen, med en øjeblikkelig closuring af såret vægge ved afkøling. Denne lasersvejsning effekt blev først påvist i kataraktoperation ^7,8 og gennemtrængende keratoplasti ^9,10. En optimeret tilgang, som vi præsenterer i dette papir er blevet undersøgt til anvendelse i endotel keratoplasti.

I den foreslåede operation, enkelt laser spots (varige snesevis af ms) are afgivet til vævet, hvilket resulterer i en fototermisk virkning lokaliseret i stedet dimension (nogle få hundrede um i diameter): den inducerede effekt er en hård lasersvejsning, der består af en fotokoagulation af kollagen begrænset på donor / host interface. Resultatet af kollagen denaturering ved den svejste site er en stærk adhæsion mellem donor- og værtsvæv, hvilket giver en suturering effekt, der er umuligt at opnå med standardteknik (sting). Vævet genvinder sin naturlige udseende i en kort opfølgning (1 måned), og vedhæftningen mellem donor / værtsvæv forbedres ved svejsningen forudsat i den meget tidlige fase af den helbredende fase.

At undgå den anden store risiko for endotel keratoplasti, dvs. transplantation af en tyk donorvæv, er intrasurgical optisk kohærens tomografi (OCT), der anvendes: en kommerciel enhed måler tykkelsen af donor hornhinden, således at en korrekt snit profil kan designes med denfemtosec laser. Den foreslåede "all laser" endothelial transplantation således synes at forbedre de kliniske resultater af denne minimalt invasiv kirurgi.

Protocol

Undersøgelsen blev gennemført med fremadrettet godkendelse af hospitalets etiske komité; informeret samtykke blev opnået. Undersøgelsen blev i tilslutning til læresætninger Helsinki-erklæringen.

1. Donor Endothel Forberedelse

1. Brug en donor hornhinde som fremstillet af den lokale bank øjet ved stuetemperatur.
2. I kirurgi værelse, træk donor hornhinden fra dens leveringsbeholder og indsat opløsningen i vævskonservering og ernæring, der bruges til corneal transport.
3. Placer donor corneo-sclerale rand over en kunstig forkammer, i hvilken en væske kan flyde og skabe et variabelt tryk; dække hornhinden med vævet holde- hovedet.
4. Forbind den kunstige forreste kammer (AAC) gennem en 3-vejs konnektor til en sprøjte fyldt med hornhinden konservering og ernæring væske.
5. Brug kompressionsringen at holde holderen sikkert på plads.
6. Brug syringe forbundet til AAC at opretholde det intrakameral tryk: fylde det forreste kammer med vævskonservering opløsning indtil den når den optimale tryk (se 1.7). Luk stikket.
7. Test trykket inde i forkammeret med en finger. Ændre det indvendige tryk, indtil den når den højre indre tryk (i området 60-70 mmHg). Luk 3-vejs stik.
8. Måle tykkelsen af ​​donorens hornhinde med optisk Sammenhæng Thomography (OLT). Opretholde den forreste kammer med at hornhinden i en fast position foran instrumentets optiske og derefter tage en fuld tykkelse-oktober erhvervelsen.

2. Femtosekund Laser Udarbejdelse af Donor Endothelium

1. Udfør applanation af donorens hornhinde under femtosekundlaser enhed. Brug femtosec laser til at skære donor væv med tre efterfølgende nedskæringer: bageste side cut, fuld lamellar og forreste side cut. Indstil følgende parametre for de tre snit.
   1. For hele lamellær cut (raster mønster, starter ud), skal du indstille snittet dybde svarende til det tyndeste punkt af donorens hornhinde (målt med OLT, som beskrevet i 1.8), altid trække 95 um. Sæt puls energi i området 0,8-0,9 μJ (afhængig af arbejdsdybden). Indstil diameteren til 8,7 mm. Indstil den tangentielle spot adskillelse til 2 um. Indstil den radiale spot adskillelse til 2 um.
   2. For den forreste side cut, sæt den bageste dybde 30 um dybere end den tidligere fulde lamellær snit. Sæt pulsen energi til 2.10 μJ; diameteren til 8,6 mm; stedet adskillelse til 3 um, mens laget adskillelse til 3 um.
   3. For den bageste side cut, lokalisere den forreste dybde af den bageste side skæres 30 um fortil end fuld lamellar snit. Indstil posteriore dybde til 900 um. Sæt pulsen energi til 2.10 μJ; diameteren til 8,3 mm; stedet adskillelse til 2 um; laget adskillelse til 2 um.

   3. Modtager Eye Forberedelse

   1. Forbered patienten til operation. Lav en 4.00 mm cornea snit klokken 12 med en 4,0 mm forkalibreret klinge. Lav en limbal paracentese med en 1,2 mm forkalibreret klinge, placeret ved 02:00. Foretag en anden limbal paracentesis klokken 6 med en 30 ° stab kniv.
   2. Indsætte et forreste kammer vedligeholder i patientens forreste kammer, gennem 2:00 paracentese.
   3. Udfør en diameter 8.2 mm cirkulær descemetorexis med den dedikerede krog.
   4. Afisoler Descemet membran og endotel fra den bageste stroma og fjern væv med en Descemet krog.

   4. kromofor Forberedelse

   1. Sætte 1 mg indocyaningrøn pulver i et 1,5 ml mikrocentrifugerør.
   2. Tilføj 9 mg sterilt vand (ICG vandopløsning er 10% vægt / vægt).
   3. Blande ICG pulveret og vandet med en metal omrører manuelt.

      5. Farvning af Donor Endothelium

      1. Sætte donor endotel på den bredere del af en Busin-injektor, med indersiden i kontakt med injektoren overflade.
      2. Plette indersiden af ​​donor endotel med kromoforen opløsning, i dens perifere del, ved hjælp af en spatel. Den korrekt farvede væv har en homogen grønlig farve. Vent 3 minutter, før du starter trin 5.3.
      3. Træk donor endotel på den forreste del af Busin-injektor, valset.

      6. Indsættelse af Donor Endothelium

      1. Tag fat og indsæt den foldede donor endotel ved hjælp en atraumatisk koaksiale pincet til endotel cylinderlinseenhed.
      2. Fjern det forreste kammer vedligeholder.
      3. Suturere snit i hornhinden og paracentese (udføres i trin 3.1) med en nylon 10,0 enkelt stich.
      4. Sprøjt en luftboble at udfolde donor væv og til at trykke den mod modtageren hornhinden. Luftboblen skal completely fylde det forreste kammer plads.

      7. Laser Welding

      1. Placer donor linseformet legeme i midten af ​​modtagerens hornhinden, fra indersiden med en krog eller flytte luft-boblen fra ydersiden af ​​hornhinden med en spatel.
      2. Brug en diodelaser emitterer ved 810 nm, er udstyret med en 300 um kernediameter steril fiberoptiske, med 0,22 som en numerisk apertur (NA).
      3. Hold fiberspidsen uden for øjeæblet, og levere laserlyset mod farvede endotel gennem den transparente hornhindevæv. Fiberen tip er i ikke-kontakt konfiguration.
      4. Brug følgende indstillinger for laseren: enkelt plet emission-mode, 70-80 ms pulsvarighed, 35-40 mJ pr. He-Ne-sigter stråle på.
      5. Levere enkelt laser pletter på farvede periferi af donor endotel. Levere pletterne sekventielt: den sidste aspekt er en ring af pletter i periferien af ​​donor linseformet legeme. Afstanden mellem to Adjacent spots center er det dobbelte af en plet diameter.
      6. Anvende en kontaktlinse på patientens øje, sammen med 0,3% tobramycin og 0,1% dexamethason oftalmisk suspension.

Representative Results

"Alt laser" kirurgiske procedure foreslås at udføre minimalt invasiv hornhindetransplantation. Proceduren er let at udføre (se figur 1): i forhold til en standard endotel transplantation kun trinnene måling af hornhindens tykkelse, farvning donorvævet og levere laserlyset tilsættes. De opnåede fordele i vid udstrækning kompensere en forøget kirurgisk tid af et par min. Anvendelsen af intraoperativ OLT til et måle donor hornhinden tykkelse og femtosekundlaser anvendes til at tilpasse donor cylinderlinseenheder dimensioner muliggør forbedring af donor / værtsinterface friktion (se figur 2). Dermed er den kirurgi designet efter de behov og morfologiske forhold på den enkelte patient. Den lasersvejsning procedure giver en øjeblikkelig lukning af donor / host grænseflader ^4. I en standard teknik, er det ikke muligt at suturere donorvæv på nogen måde, fordi of dens biomekaniske egenskaber og placering. Den fælles postoperative risiko er donor cylinderlinseenhed dislokation. Det er vores erfaring, havde donor endothel dislokation ikke forekommer i nogen af ​​de 15 behandlede patienter. For at nå dette mål er det vigtigt at levere en komplet ring af pletter, der dækker den udvendige diameter af donoren / recipienten interface. I begyndelsen af ​​de kliniske forsøg, vi udførte en halvcirkelformet svejsning forløb i udvalgte patienter. I en af disse patienter Fuch s dystrofi med cornea underskud, blev en delvis dislokation af cylinderlinseenhed observeret (se figur 3): grænseflade adhæsion var kun tydelig på den svejste site. Af denne grund har vi eksperimenteret proceduren levere en komplet ring af pletter, med optimerede resultater.

Figur 1: Endothelial Transplant. (A) Donoren endotel er sat på injektoren, og dens indvendige overflade farves med en vandopløsning af indocyaningrøn. (B) Den endotel er anbragt inden i patientens øje og anbragt i sin endelige og korrekte placering. (C og D) Lasersvejsning er tilvejebragt udefra, leverer enkelte spot med en 300 um kernediameter optisk fiber, der er monteret på et håndstykke.

Figur 2: Postoperative resultater (A) spaltelampe billede af et transplanteret øje, 1 uge efter operationen.. Ingen resterende ICG er til stede, fototermisk skader på donor / host interface er ikke indlysende. (B) oktober billede af en transplanteret endotel med den foreslåede "all laser" teknik og uden at udføre donor hornhinden tykkelse måling (1uge efter operationen). Det transplanterede endotel er tyk, med dårlig adhæsion ved periferien. (C) oktober billede af et transplanteret endotel med den foreslåede "all laser" teknik og oktober donor cornea tykkelse måling (1 uge efter kirurgi). Tykkelsen linseformet legeme er regelmæssig og vedhæftningen er god.

Figur 3: Lasersvejsning effektivitet oktober billede af en delvist svejset endotel hos en patient med Fuch s dystrofi, 1 dag efter operation.. I denne patient, blev kun en del af endotelet svejst på modtagerens stroma: donor cylinderlinseenhed dislokation blev observeret den første dag efter operationen; dette billede viser bevis for, at den klæbende virkning var kun til stede ved svejsesømmene sites (hvid pil).

Discussion

"Alt laser" endotel transplantation er en original tilgang til minimalt invasiv hornhinde transplantation.

Alle de procedurer, der er beskrevet i protokol blev udført i kirurgi værelse, observere hygiejnisk og sterilisering procedure, der er almindelige praksis i operationer, såsom anvendelse af steriliserede handsker, kittel, maske og hætte. ICG-opløsning blev fremstillet i kirurgi værelse, snart før dets anvendelse i farvning donor endotel. ICG pulver, vandet og alle de værktøjer, der anvendes til at fremstille farvningsopløsningen var sterile og kommercielt tilgængelige til anvendelse på mennesker. Laseren fiberoptiske blev steriliseret, og det blev monteret på en bestemt håndstykke, således at den kunne anvendes under det kirurgiske mikroskop.

I den foreslåede fremgangsmåde, anvendelsen af ​​en intraoperativ oktober giver en korrekt måling af donorvæv tykkelse. Disse oplysninger bruges til at design en personlig profil snit, med ønsket og reduceret donor cylinderlinseenhed tykkelse, ved anvendelse af en femtosekundlaser at skære donorvæv. Lasersvejsning procedure er tilvejebragt og dermed stabiliserer donor cylinderlinseenhed position i recipientlejet. Denne teknik gør det muligt at reducere donorvæv dislokation risiko: til vor bedste viden er det den eneste måde at suturere donor endotel til modtageren seng.

Et kritisk aspekt ved denne procedure er, at ICG løsningen skal fremstilles i kirurgi værelse, snart før brug. Dette skyldes de optiske egenskaber af ICG, der hurtigt aftager. En forbedring kunne være realiseringen af ​​en klar-til-brug kit. Et andet kritisk aspekt er, at farvningsproceduren indfører en vanskelighed i endotel transplantation procedure, fordi kirurgen har at plette indersiden af ​​donor linseformet legeme. Endvidere kan lasersvejsning procedure ikke udføres i donorvæv, der er tyndere end 50 um. Imidlertid er de postoperative resultater at tilskynde til udbredelse af forhandling og udnyttelse i andre kirurgiske områder. Da det giver en metode til at suturere tynde væv, der er placeret i utilgængelige steder, en eventuel anvendelse af den samme procedure er i mikrovaskulære anastomose eller i closuring af linsen kapsel taske. For at nå disse mål, vil det næste skridt i de forskningsaktiviteter, være standardisering af proceduren, designe en platform integrerer en vision-system og et automatiseret levering system til laserlys til at svejse det væv, der kan tilpasses forskellige kirurgiske scener og mål væv.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Indocyanine Green	Pulsion Medical Systems, Germany	ICG-PULSION (http://www.pulsion.com/international-english/perfusion/icg-pulsion/)	Alternative product: IC-GREEN, Akorn  Inc., Lake Forest, Illinois- US (http://www.icginjection.com/)
Femtosecond Laser	Abbott Medical Optics,  Abbott Laboratories Inc. Abbott Park, Illinois, USA	iFS150 (http://www.abbottmedicaloptics.com/products/refractive/ilasik/ifs-advanced-femtosecond-laser)
Optical Coherence Tomography (OCT)	Carl-Zeiss Meditec, Dublin, California- US (http://www.zeiss.com/meditec/en_de/home.html)	Visante
Diode Laser	E.l.En. Group s.pa., Calenzano-FI, Italy (http://www.elengroup.com/en/divisions/medical)	Mod. WELD 800
Artificial Anterior Chamber	CORONET, corneal graft products. Network Medical Products Ltd. Coronet House, Kearsley Road, Ripon, North Yorkshire, HG4 2SG, UK	Artificial Anterior Chamber (A.A.C.) with large and small tissue-retaining heads. Code 51-935 (http://www.networkmedical.co.uk/ophthalmic_artificial_ anterior_chamber.html)
Solution for tissue preservation and nutrition	AL.CHI.MI.A. Srl, Viale Austria 14, 35020 - Ponte S. Nicolò - PD  ITALY	Carry-C media for corneal deturgescence and transport at room temperature - 12 x 50 ml (http://www.alchimiasrl.com/en/organ-culture-at-31°-c-eb/carry-c-eb)