Ein "All-Laser" Endothelial Transplant

Introduction

In dieser Arbeit stellen wir eine originelle Herangehensweise an endothelialen Keratoplastik, die auf der Verwendung eines Femtosekundenlasers zur Spendergewebe und eine Nah-Infrarot-Dioden-Laser, um es auf den Empfänger Bett schweißen vorzubereiten. Intraoperative Messung der Spenderhornhaut erforderlich ist, um die Spendergewebe Abmessungen korrekt zu entwerfen. Endothelialen Keratoplastik hat sich in den letzten Jahren vorgeschlagen worden, Keratoplastik bei der Behandlung von Endothelzellen Krankheit ^1,2 ersetzen. Der Hauptvorteil dieser Technik ist eine schnellere visuelle Rückgewinnung, in Bezug auf Keratoplastik, reduziert Anästhesie während der Operation, einem verringerten Risiko einer Transplantatabstoßung und die Erhaltung der Integrität Auge. Der Hauptrisikofaktor ist die postoperative Spender Linse Luxation. Die Standardtechnik wird durch Einsetzen der Spender Endothel in seine endgültige Position, wo es durch die Injektion von einer Luftblase aufrechterhalten wird durchgeführt: keine Nähte aufgrund der mechanischen, biophysikalischen und Dimensions charaban verwendetcteristics des Endothels. Darüber hinaus kann die Sehschärfe Erholung vor allem wegen einer Nichtübereinstimmung zwischen Spender und Empfänger Gewebe aufgrund eines dicken Gewebe transplantiert begrenzt.

Hier präsentieren wir eine Vorgehensweise bei der Durchführung von endothelialen Keratoplastik, die diese Hauptprobleme überwinden kann. Der Spender Endothel können in ihrer endgültigen Position durch die Verwendung der Laserschweißtechnik gewährleistet sein. Dies ist eine kontrollierte und lokalisierte photothermische Verfahren: Sie kann an der Donor / Empfängerschnittstelle induziert wird. Es hat sich in den letzten zehn Jahren untersucht und in Keratoplastik und in der Transplantation von Endothel ^3-5 vorgeschlagen. Das Licht im nahen Infrarot (Wellenlänge: 810 nm) von einem niedrigen Leistungs Diodenlaser emittiert wird, in Richtung des biologischen Gewebes an der Wundstelle zugeführt. Die Hornhaut ist natürlich durchlässig für diese Wellenlänge: um dieses Gewebe zu machen, um das Laserlicht zu absorbieren, ist es notwendig, sie mit einem Chromophor zu färben. Die vorgeschlagene Farbstoff ein steriles Sättigungd Wasserlösung von Indocyaningrün (ICG). Wir zeigten, dass, wenn das Hornhautgewebe in geeigneter Weise auf diesem ICG Herstellung gefärbt, zeigt er ein Absorptionsmaximum bei 810 nm. ⁶ Darüber hinaus wird ICG weit verbreitet in der klinischen Diagnostik eingesetzt und seine Sicherheit wurde bereits beim Menschen nachgewiesen. Die gefärbten Kornea absorbiert die Diodenlaserlichtenergie und der Haupt resultierende Effekt ist eine kontrollierte Temperaturanstieg an der Schweißstelle. Keine thermische Effekte sind in den ungefärbten Geweben induziert. Die Temperatursteigerung bewirkt reversible thermische Denaturierung in stromalen Kollagen, mit einer sofortigen closuring der Wundwände beim Abkühlen. Das Laserschweißen Effekt wurde zum einen in der Kataraktchirurgie ^7,8 und Keratoplastik ^9,10 demonstriert. Eine optimierte Ansatz, den wir in diesem Papier präsentiert wurde für den Einsatz in endothelialen Keratoplastik untersucht.

In der vorgeschlagenen Operation einzelnen Laserspots (Dauer Zehn msec) are an das Gewebe geliefert wird, was zu einer photothermischen Effekt innerhalb des Flecks Dimension (einige hundert & mgr; m im Durchmesser) lokalisiert: die induzierte Effekt ist ein Festlaserschweißen, die aus einer Lichtkoagulation des Kollagens in der Donor / Host-Schnittstelle beschränkt. Das Ergebnis der Kollagen einer Denaturierung an der Schweißstelle ist eine starke Haftung zwischen dem Donor- und dem Wirtsgewebe, wodurch eine Nahteffekt, unmöglich, mit Standardverfahren (Stiche) zu erhalten. Das Gewebe wieder seine natürliche Optik in einer kurzen Follow-up (1 Monat) und die Haftung zwischen Donor / Wirtsgewebe wird durch die Schweiß in einem sehr frühen Stadium des Heilungsphase vorgesehen verbessert.

Um die anderen Hauptrisiko der endothelialen Keratoplastik, also die Transplantation eines dicken Spendergewebe zu vermeiden, wird intra die optische Kohärenztomographie (OCT) verwendet: ein kommerzielles Gerät misst die Dicke der Spenderhornhaut, so dass eine korrekte Schnittprofil kann mit gestaltet sein diefemtosec Laser. Die vorgeschlagene "all-Laser" endothelial Transplantation scheint also, um die klinischen Ergebnisse dieser minimal-invasiven Chirurgie zu verbessern.

Protocol

Die Studie wurde prospektiv mit der Genehmigung der Ethikkommission des Krankenhauses durchgeführt; informierte Zustimmung erhalten. Die Studie wurde im Festhalten an den Grundsätzen der Deklaration von Helsinki.

1. Donor Endothel Vorbereitung

1. Verwenden Sie eine Spenderhornhaut wurden von den lokalen Hautbank bei Raumtemperatur hergestellt.
2. Im Operationssaal, ziehen Sie die Spenderhornhaut von der Liefer Behälter und abheben die Lösung für Gewebekonservierung und Ernährung, die für die Hornhauttransport verwendet wird.
3. Setzen Sie den Spender-Hornhaut Sklerarand über eine künstliche Vorderkammer, in die eine Flüssigkeit fließen kann und eine variable Druck; decken die Hornhaut mit der Gewebehaltekopf.
4. Verbinden den künstlichen Vorderkammer (AAC) durch ein 3-Wege-Verbinder, um eine Spritze mit der Kornea Konservierung und Ernährung Flüssigkeit gefüllt.
5. Verwenden Sie den Kompressionsring, um den Halter sicher an seinem Platz zu halten.
6. Verwenden Sie die syringe verbunden ist, um die AAC, um den Druck aufrecht zu erhalten intracameral: die Vorderkammer mit der Gewebekonservierungslösung füllen bis zum Erreichen der optimalen Druck (siehe 1.7). Schließen Sie den Stecker.
7. Testen der Druck innerhalb der vorderen Kammer mit einem Finger. Ändern Sie den inneren Druck bis zum Erreichen des rechten Innendruck (im Bereich von 60 bis 70 mmHg). Schließen Sie das 3-Wege-Anschluss.
8. Messen Sie die Dicke der Spenderhornhaut mit Optical Coherence Thomography (OCT). Pflegen Sie die Vorderkammer mit dieser Hornhaut in einer festen Position vor den Geräteoptik und dann eine volle Dicke-OCT Erwerb.

2. Femtosekundenlaser Herstellung von Donor Endothel

1. Zuführen Applanation der Spenderhornhaut unter dem Femtosekundenlaser-Vorrichtung. Verwenden Sie die femtosec Laser die Spendergewebe mit drei nachfolgenden Schnitte geschnitten: hintere Seite geschnitten, voller Lamellen und vorderen Seitenschnitt. Stellen Sie die folgenden Parameter für die drei Schnitte.
   1. Für das Gesamtlamellenschnitt (Rastermuster, beginnen), stellen Sie die Schnitttiefe entspricht der dünnsten Stelle der Spenderhornhaut (gemessen mit OCT, wie in 1.8 beschrieben), immer Subtraktion 95 & mgr; m. Stellen Sie die Pulsenergie im Bereich von 0,8 bis 0,9 & mgr; J (je nach Arbeitstiefe). Stellen Sie die Durchmesser bis 8,7 mm. Stellen Sie die tangential Punktabstand bis 2 um. Stellen Sie den Radialpunktabstand bis 2 um.
   2. Für die vorderen Seitenschnitt, stellen Sie den hinteren Tiefe 30 & mgr; m tiefer als die vorherige vollständige Lamellen Schnitt. Stellen Sie die Pulsenergie bis 2,10 & mgr; J; der Durchmesser auf 8,6 mm; die Fleckseparation bis 3 um, während die Schichttrennung bis 3 um.
   3. Für die hinteren Seitenschnitt, suchen Sie die vordere Tiefe der hinteren Seite geschnitten 30 & mgr; m nach vorn als die volle Lamellen Schnitt. Stellen Sie die hintere Tiefe bis 900 um. Stellen Sie die Pulsenergie bis 2,10 & mgr; J; der Durchmesser auf 8,3 mm; der Spot Trennung bis 2 um; die Schichttrennung bis 2 um.

   3. Empfänger Eye Vorbereitung

   1. Bereiten Sie den Patienten für die Chirurgie. Machen Sie einen 4,00 mm Hornhautschnitt um 12 Uhr mit einem 4,0 mm vorkalibriert Klinge. Machen Sie einen Limbus Parazentese mit einem 1,2 mm vorkalibriert Klinge, um 2 Uhr platziert. Stellen Sie einen anderen Limbus Parazentese bei 6 Uhr mit einem 30 ° stab Messer.
   2. Legen Sie eine vordere Kammer Betreuer in der vorderen Augenkammer des Patienten, durch die 2.00 Parazentese.
   3. Führen Sie einen 8,2 mm Durchmesser Kreis descemetorexis mit der dedizierten Haken.
   4. Isolieren Sie die Descemet-Membran und Endothel von der hinteren Stroma und entfernen Sie das Gewebe mit einem Descemet Haken.

   4. Chromophor Vorbereitung

   1. Setzen Sie 1 mg Indocyaningrün Pulver in einem 1,5 ml Mikrozentrifugenröhrchen.
   2. Hinzuzufügen 9 mg steriles Wasser (der ICG-Wasserlösung ist 10% w / w).
   3. Manuell mischen die ICG-Pulver und das Wasser mit einem Metall Rührer.

      5. Die Färbung der Donor Endothel

      1. Setzen Sie den Spender Endothel auf die breiteren Teil eines Busin-Injektor, mit der Innenseite in Kontakt mit der Einspritzfläche.
      2. Flecken auf der Innenseite der Spender Endothel mit der Chromophor-Lösung in ihrem Randbereich, mit einem Spatel. Die richtig gefärbten Gewebe eine homogene grünliche Farbe. 3 min warten, bevor Sie Schritt 5.3.
      3. Ziehen Sie den Geber Endothel am vorderen Teil des Busin-Injektor, gerollt.

      6. Einsetzen der Donor Endothel

      1. Fassen Sie und legen Sie die gefalteten Spender Endothel mit einer atraumatischen koaxialen Zange für endothelial Linse.
      2. Entfernen Sie die Vorderkammer Betreuer.
      3. Naht der Hornhautschnitt und die Punktion (in Schritt 3.1 durchgeführt) mit einem Nylon 10,0 einzigen Stich.
      4. Spritzen Sie eine Luftblase, um die Spendergewebe entfalten und gegen den Empfänger Hornhaut drücken. Die Luftblase muss compdie Vorderkammerraum letely zu füllen.

      7. Laser Welding

      1. Platzieren des Spenders Linse in der Mitte des Empfängerhornhaut, von innen mit einem Haken oder einem Transport der Luftblase von der Außenseite der Hornhaut mit einem Spatel.
      2. Mit einem Dioden-Laser mit Emission bei 810 nm, mit einem 300 & mgr; m Kerndurchmesser sterile Glasfaser ausgestattet, mit 0,22 als die numerische Apertur (NA).
      3. Halten Sie die Faserspitze außerhalb des Augapfels, und liefern die Laserlicht in Richtung des gefärbten Endothels, durch die transparente Hornhautgewebe. Die Faserspitze ist in berührungslose Konfiguration.
      4. Verwenden Sie die folgenden Einstellungen für den Laser: single spot Emissionsmodus, 70-80 ms Impulsdauer, 35-40 mJ pro Puls. He-Ne-Zielstrahl auf.
      5. Liefern einzelnen Laserspots auf der gefärbten Peripherie des Spenders Endothel. Liefern die Punkte nacheinander: der letzte Aspekt ist ein Ring von Punkten in dem Umfang der Geber Linse. Der Abstand zwischen zwei adjaCent-Spots Zentrum ist die Doppel eines Punktdurchmesser.
      6. Tragen Sie eine Kontaktlinse auf dem Patientenauge, zusammen mit 0,3% Tobramycin und 0,1% Dexamethason ophthalmische Suspension.

Representative Results

Die "Alles-Laser" chirurgische Verfahren wird vorgeschlagen, um minimal-invasive Hornhauttransplantation durchzuführen. Das Verfahren ist einfach durchzuführen (siehe Abbildung 1): in Bezug auf eine Standard endothelial Transplantation nur die Schritte der Messung der Hornhautdicke, Anfärben des Spendergewebes und zum Liefern des Laserlichts werden zugegeben. Die erzielten Vorteile weitestgehend kompensieren eine erhöhte Operationsdauer von einigen min. Die Anwendung von intraoperativen Oktober, um die Spenderhornhaut Dicke und der Femtosekunden-Laser verwendet, um die Spender Linse Abmessungen anpassen zu messen ermöglicht die Verbesserung des Spenders / Host-Schnittstelle Haftung (siehe Abbildung 2). Dabei wird die Operation nach den Bedürfnissen und morphologischen Eigenschaften des einzelnen Patienten entworfen. Das Laserschweißverfahren sorgt für eine sofortige Schließung der Donor / Host-Schnittstellen ^4. In einer Standard-Technik, ist es nicht möglich, das Spendergewebe in irgendeiner Weise zu vernähen, da of seiner biomechanischen Eigenschaften und Lage. Der gemeinsame postoperative Risiko ist der Spender Linse Luxation. Nach unserer Erfahrung war Spender Endothel Dislokation in keinem der 15 behandelten Patienten auftreten. Um dieses Ziel zu erreichen, ist es wichtig, einen vollständigen Ring von Punkten zu liefern, für den Außendurchmesser der Spender / Empfänger-Schnittstelle. Zu Beginn der klinischen Versuche, führten wir einen halbkreisförmigen Schweißbahn bei ausgewählten Patienten. Bei einem dieser Patienten mit Fuchs-Dystrophie mit der Hornhautdefizits wurde eine teilweise Verlagerung der Linse beobachtet (siehe Abbildung 3): Schnittstellenhaftung war nur an der Schweißstelle offensichtlich. Aus diesem Grund experimentierten wir das Verfahren liefert einen vollständigen Ring von Punkten, mit optimierter Ergebnisse.

Abbildung 1: Endothelial Transplant. (A) Der Spender Endothel auf das Einspritzventil setzen und seine innere Oberfläche ist mit einer Wasserlösung von Indocyaningrün gefärbt. (B) Das Endothel ist im Inneren des Auges des Patienten eingebracht und in seine endgültige und korrekten Position positioniert. (C und D), Laserschweißen von der Außenseite versehen ist, liefern einzelne Flecke mit einer optischen Faser 300 & mgr; m Kerndurchmesser, angebracht an einem Handstück.

Abbildung 2: Die postoperative Ergebnisse (A) Spaltlampe Bild eines transplantierten Auges, 1 Woche nach der Operation.. Kein Rest ICG vorhanden ist, photothermische Schäden an der Donor / Host-Schnittstelle ist nicht ersichtlich. (B) Oktober Bild eines transplantierten Endothel mit der vorgeschlagenen "all-Laser-Technik" und ohne eine Spenderhornhaut Dickenmessung (1Woche nach der Operation). Das transplantierte Endothel ist dick, mit einer schlechten Haftung an der Peripherie. (C) Oktober Bild eines transplantierten Endothel mit der vorgeschlagenen "all-Laser-Technik" und Oktober Spenderhornhaut Dickenmessung (1 Woche nach der Operation). Die Dicke Linse ist eine regelmäßige und die Haftung ist gut.

Abbildung 3: Laserschweißen Effizienz OCT Aufnahme eines teilweise verschweißt Endothel bei einem Patienten mit Fuchs Dystrophie, 1 Tag nach der Operation.. Bei diesem Patienten wurde nur ein Teil des Endothels auf Stromazellen des Empfängers verschweißt: donor Lentikel Versetzungs wurde am ersten Tag nach der Operation beobachtet wird; Dieses Bild zeigt die Hinweise darauf, dass die Klebewirkung war dabei nur an den Schweißstellen (weißer Pfeil).

Discussion

Das "all-Laser" endotheliale Transplantat ist eine ursprüngliche Ansatz zur minimal-invasiven Hornhauttransplantation.

Alle innerhalb des Protokolls beschriebenen Verfahren wurden im Operationssaal durchgeführt wird, unter Berücksichtigung der hygienischen und Sterilisationsverfahren, das gemeinsame Praktiken bei Operationen, wie zum Beispiel den Einsatz von sterilisierten Handschuhe, Kittel, Maske und Kappe sind. Der ICG-Lösung wurde in den Operationsraum kurz vor seiner Anwendung in Anfärbung des Endothels Donor hergestellt. Die ICG-Pulver, das Wasser und alle Werkzeuge verwendet, um die Farblösung vorbereitet waren steril und für den Einsatz beim Menschen im Handel erhältlich. Die Laserglasfaser wurde sterilisiert, und es wurde auf einem bestimmten Handstück angebracht ist, so dass es unter dem Operationsmikroskop verwendet werden könnten.

In der vorgeschlagenen Vorgehensweise, die Verwendung eines intraoperativen Oktober eine korrekte Messung der Spendergewebedicke. Diese Informationen werden verwendet, um design personalisierten Schnittprofil mit Soll- und reduziert Donator Lentikel Dicke durch die Verwendung eines Femtosekundenlasers, um das Spendergewebe geschnitten. Laserschweißverfahren vorgesehen ist, damit die Stabilisierung der Spender Linse Position in der Empfängerbett. Diese Technik ermöglicht es, den Spendergewebe Luxation Risiko zu reduzieren: Zum bestem Wissen, es ist die einzige Möglichkeit, den Spender Endothel an den Empfänger Bett vernähen.

Ein kritischer Aspekt dieses Verfahrens ist, dass die ICG Lösung muss im Operationssaal, hergestellt werden, kurz vor deren Verwendung. Dies ist aufgrund der optischen Eigenschaften der ICG die schnell abbaut. Eine Verbesserung könnte die Realisierung einer ready-to-use-Kit sein. Ein weiterer kritischer Aspekt ist, dass der Färbungsvorgang stellt eine Schwierigkeit in der endothelialen Transplantationsverfahren, weil der Chirurg die Innenseite des Spender Linse zu färben. Außerdem kann die Laser-Schweißverfahren in Spendergewebe, die dünner als 50 um ist, durchgeführt werden. Allerdings sind die postoperativen Ergebnisse zur Unterstützung der Verbreitung des Verfahrens und Ausbeutung in anderen chirurgischen Bereichen. Es ein Verfahren bereitstellt, dünnen Gewebe, die in unzugänglichen Stellen befinden vernähen, ist eine mögliche Anwendung des gleichen Verfahrens in mikrovaskulärer Anastomosen oder im closuring des Linsenkapselsack. Um diese Ziele zu erreichen, wird der nächste Schritt in der Forschungsaktivitäten der Standardisierung der Vorgehensweise sein, die Gestaltung einer Plattform, die Integration einer Bildverarbeitungssystem und ein automatisches Abgabesystem für das Laserlicht, das Gewebe, die zu verschiedenen chirurgischen Zielszenen und angepasst werden kann schweißen Gewebe.

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)