Introduction
בעבודה זו אנו מציגים גישה מקורית לkeratoplasty האנדותל, המבוסס על השימוש בליזר femtosecond להכין רקמות תורמות ודיודת לייזר אינפרא אדום ליד לרתך אותו על מיטת הנמען. מדידת Intraoperative של קרנית התורם יש צורך לתכנן בצורה נכונה את ממדי רקמות התורמות. keratoplasty האנדותל הוצע בשנים האחרונות להחליף keratoplasty החודר בטיפול במחלה 1,2 אנדותל. היתרון העיקרי של שיטה זו הוא התאוששות מהירה יותר חזותית, ביחס לחדירת keratoplasty, הרדמה הופחתה במהלך ניתוח, ירידה בסיכון לדחיית שתל והשימור של שלמות עין. גורם הסיכון העיקרי הוא נקע lenticule התורם לאחר ניתוח. הטכניקה סטנדרטית מבוצעת על ידי החדרת האנדותל התורם בעמדתה הסופית שבו הוא מנוהל על-ידי ההזרקה של בועת אוויר: אין תפרים משמשים בגלל Chara המכני, biophysical והממדיםcteristics של האנדותל. יתר על כן, התאוששות חדות ראייה יכולה להיות מוגבלת בעיקר בגלל חוסר התאמה בין רקמות התורמות והמקבל בשל רקמה עבה המושתלת.
כאן אנו מציגים הליך בביצוע keratoplasty האנדותל שיכול להתגבר על הבעיות עיקריות אלה. האנדותל התורם יכול להיות סמוך ובטוח בעמדתו הסופית שלה על ידי השימוש בטכניקת ריתוך לייזר. זהו תהליך photothermal מבוקר ומקומי: זה יכול להיגרם על ממשק תורם / נמען. זה כבר למד בעשר השנים האחרונות והציע לחדור keratoplasty ובהשתלה של האנדותל 3-5. אור אינפרא אדום (אורך הגל: 810 ננומטר) ליד הנפלט על ידי לייזר דיודה החשמל נמוך מועבר לרקמות הביולוגיות באתר הפצע. הקרנית היא באופן טבעי שקופה לגל זה: כדי להפוך את הרקמה זו לקלוט את אור הלייזר, יש צורך להכתימה בchromophore. הצבע המוצע הוא רווי סטריליפתרון מים ד של Indocyanine ירוק (ICG). אנחנו הוכחנו שכאשר רקמת קרנית מוכתמת כראוי עם הכנת ICG זה, זה מראה שיא ספיגה ב810 6 ננומטר. יתר על כן, ICG נעשה שימוש נרחב באבחון קליני והבטיחות שלה כבר הוכחה בבני אדם. הקרנית המוכתמת סופגת את אנרגיית אור לייזר דיודה והאפקט שנוצר העיקרי הוא עליית טמפרטורה מבוקרת באתר הריתוך. אין תופעות תרמיות מושרה ברקמות בלא כתם. שיפור הטמפרטורה גורם denaturation תרמית הפיך בקולגן סטרומה, עם closuring מיידי של קירות הפצע בקירור. השפעת ריתוך לייזר זה הודגמה קודם בניתוח קטרקט 7,8 וחודר 9,10 keratoplasty. גישה מותאמת שאנו מציגים במאמר זה נחקרה ליישום בkeratoplasty האנדותל.
בניתוח המוצע כתמים בודדים לייזר ar, (עשרות מתמשכים של אלפיות שני)דואר נמסר לרקמות, וכתוצאה מכך השפעת photothermal המקומית בתוך ממד המקום (כמה מאות מיקרומטר בקוטר): ההשפעה המושרית היא ריתוך לייזר קשה, בהיקף של photocoagulation של קולגן המוגבל בממשק תורם / מארח. התוצאה של denaturation קולגן באתר מרותך היא הדבקה חזקה בין הרקמות התורמות ומארח, ובכך לספק אפקט תפירה שאי אפשר להשיג עם טכניקה סטנדרטית (תפרים). הרקמה חוזר המראה הטבעי שלו ב( חודש 1) קצר מעקב וההדבקה בין רקמות תורמות / מארח הוא השתפרה על ידי הריתוך ניתן בשלב מוקדם מאוד של שלב הריפוי.
כדי להימנע מהסיכון האחר העיקרי של keratoplasty האנדותל, כלומר ההשתלה של רקמות תורמות עבות, טומוגרפיה קוהרנטיות אופטית intrasurgical (אוקטובר) משמשת: מכשיר מסחרי מודד את העובי של קרנית תורם, כך שפרופיל חתך נכון יכול להיות מתוכנן עםלייזר femtosec. נראה ההשתלה המוצעת "כל הלייזר" אנדותל כך לשפר את התוצאות הקליניות של ניתוח זעיר-פולשנית זה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
המחקר נערך באישור מכאן ולהבא של ועדת האתיקה של בית החולים; הסכמה מהדעת הושגה. המחקר היה בדבקות בעקרונות של הצהרת הלסינקי.
1. תורם האנדותל הכנה
- השתמש קרנית תורם כפי שהוכן על ידי הבנק המקומי עין בטמפרטורת חדר.
- בחדר הניתוח, לשלוף את קרנית התורם מיכל המסירה ולהפריד את הפתרון לשימור רקמות ותזונה המשמש לתחבורה בקרנית.
- הנח את שפת קורנאו-scleral תורם מעל לשכה קדמית מלאכותית, שלתוכו נוזל יכול לזרום וליצור לחץ משתנה; לכסות את הקרנית עם ראש התמך רקמה.
- חבר את התא המלאכותי הקדמי (AAC) דרך מחבר 3-בדרך למזרק מלא בשימור הקרנית ונוזל תזונה.
- השתמש בטבעת הדחיסה להחזיק את המסגרת באופן מאובטח במקום.
- השתמש בSYRאינגה מחוברת לAAC כדי לשמור על לחץ intracameral: למלא את התא הקדמי עם פתרון שימור רקמות עד שמגיע ללחץ האופטימלי (ראה 1.7). סגור את המחבר.
- בדוק את הלחץ בתוך התא הקדמי עם אצבע. לשנות את הלחץ בתוך עד שמגיע ללחץ הפנימי תקין (בטווח 60-70 מ"מ כספית). סגור את מחבר 3-הדרך.
- למדוד את העובי של קרנית התורם עם אופטי הלכידות Thomography (אוקטובר). לשמור על התא הקדמי עם קרנית שבתנוחה קבועה מול אופטיקה המכשיר ולאחר מכן לקחת רכישה מלאה עובי-OCT.
2. Femtosecond הכנת לייזר של האנדותל התורם
- בצע applanation של קרנית התורם תחת מכשיר לייזר פמטו-השני. השתמש בליזר femtosec לחתוך את הרקמות התורמות עם שלושה חתכים הבאים: צד חתוך אחורי, שבשבת מלאה וצד חתוך קדמי. הגדר את הפרמטרים לשלושה החתכים הבאים.
- לחיתוך מלא שבשבת (דפוס סריקה, להתחיל), להגדיר את עומק החתך מקביל לנקודה של הקרנית התורמת (נמדדה עם ב- OCT כפי שמתואר ב1.8) הדק, תמיד הפחתת 95 מיקרומטר. הגדר את אנרגיית הדופק בטווח .8-0.9 μJ (תלוי בעומק העבודה). הגדר את הקוטר 8.7 מ"מ ל. הגדר הפרדת הנקודה משיקה 2 מיקרומטר. הגדר הפרדת נקודת רדיאלי 2 מיקרומטר.
- לצד החתך הקדמי, להגדיר את העומק האחורי 30 מיקרומטר עמוקים יותר מאשר לחתוך שבשבת מלאה הקודם. הגדר את האנרגיה הדופק ל2.10 μJ; הקוטר 8.6 מ"מ; הפרדת המקום 3 מיקרומטר, תוך הפרדת השכבה 3 מיקרומטר.
- לחתך הצד האחורי, לאתר את העומק הקדמי של הצד האחורי לחתוך 30 מיקרומטר anteriorly מאשר לחתוך שבשבת מלאה. הגדר את העומק האחורי עד 900 מיקרומטר. הגדר את האנרגיה הדופק ל2.10 μJ; הקוטר 8.3 מ"מ; הפרדת המקום 2 מיקרומטר; הפרדת השכבה 2 מיקרומטר.
3. נמען עין הכנה
- הכן את החולה לניתוח. לעשות חתך בקרנית מ"מ אחד 4.00 בשעה 12 עם 4.0 מ"מ להב precalibrated. הפוך paracentesis אחד limbal עם להב precalibrated 1.2 מ"מ, ממוקם שעה 2 בצהריים. לעשות עוד ניקור אחד limbal בשעה 6 עם סכין לדקור 30 מעלות.
- הכנס מתחזק לשכה קדמי בלשכה הקדמית של המטופל, באמצעות הניקור 02:00.
- בצע descemetorexis המעגלי בקוטר 8.2 מ"מ אחד עם הוו הייעודי.
- להפשיט את קרום Descemet והאנדותל מסטרומה האחורית ולהסיר את הרקמות עם וו Descemet.
4. הכנת Chromophore
- שים 1 מ"ג של אבקה ירוקה Indocyanine בצינור microcentrifuge 1.5 מיליליטר.
- להוסיף 9 מ"ג של מים סטריליים (פתרון המים ICG הוא 10% w / w).
- ידני לערבב את אבקת ICG ומים עם בוחש מתכת.
5. הכתמה של האנדותל התורם
- שים האנדותל התורם על החלק הרחב יותר של busin-מזרק, עם הצד הפנימי במגע עם משטח המזרק.
- להכתים את הצד הפנימי של האנדותל תורם עם פתרון כרומופור, בחלק ההיקפי שלה, בעזרת מרית. יש הרקמה הצבעונית בצורה נכונה בצבע ירקרק הומוגני. חכה 3 דקות לפני תחילת שלב 5.3.
- משוך את האנדותל התורם על החלק הקדמי של busin-המזרק, התגלגל.
6. הכנסת האנדותל התורם
- לתפוס ולהכניס את האנדותל התורם המקופל באמצעות מלקחיים קואקסיאליים atraumatic לlenticule אנדותל.
- הסר את מתחזק הלשכה הקדמי.
- לתפור את החתך בקרנית וניקור (שבוצע בשלב 3.1) עם סטיץ יחיד ניילון 10.0.
- להזריק בועת אוויר להתפתח הרקמות התורמות וללחוץ עליו מפני קרנית הנמען. בועת האוויר חייבת completely למלא את חלל הלשכה הקדמי.
7. ריתוך לייזר
- מניחים את lenticule התורם במרכז של קרנית הנמען, מתוך עם וו או הזזת אוויר בועות מהחלק החיצוני של הקרנית עם מרית.
- השתמש לייזר דיודה ב810 ננומטר, מצוידים בסיבים אופטיים סטרילי 300 מיקרומטר קוטר ליבה, עם 0.22 כצמצם מספרי (NA).
- שמור את קצה הסיב מחוץ לגלגל העין, ולספק את אור הלייזר לכיוון האנדותל המוכתם, דרך רקמת קרנית השקופה. טיפ הסיבים הוא בתצורה ללא מגע.
- השתמש בהגדרות הבאות ללייזר: מצב פליטת נקודה אחת, 70-80 משך דופק msec, 35-40 mJ לכל דופק. הוא Ne-מכוון את האלומה על.
- לספק מקומות בודדים לייזר בפריפריה המוכתמת של האנדותל התורם. לספק הנקודות ברצף: ההיבט האחרון הוא טבעת של כתמים בפריפריה של lenticule התורם. המרחק בין שתי adjaמרכז כתמי אחוזים הוא הכפול של קוטר נקודה.
- החל עדשות מגע בעיני המטופל, יחד עם tobramycin 0.3% ו -0.1% השעיה עיני dexamethasone.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
ההליך כירורגי "כל הלייזר" מוצע לבצע השתלת קרנית פולשנית. ההליך הוא קל לביצוע (ראה איור 1): ביחס להשתלת אנדותל סטנדרטית רק הצעדים של מדידת העובי קרני, מכתים את הרקמות התורמות ומתן אור הלייזר מתווספים. היתרונות שהושגו במידה רבה לפצות זמן כירורגית מוגבר של כמה דקות. השימוש של אוקטובר במהלך הניתוח כדי למדוד את העובי קרנית תורם וליזר פמטו-השני משמש כדי להתאים אישית את ממדי lenticule התורם מאפשר השיפור של הידבקות ממשק תורם / מארח (ראה איור 2). בכך, הניתוח נועד הבא לצרכים ולמאפיינים צורניים של החולה הבודד. הליך ריתוך הלייזר מספק סגירה מיידית של ממשקי תורם / מארח 4. בטכניקה סטנדרטית, לא ניתן לתפור רקמות התורמות בכל דרך, כי oF המאפיינים ביו-המכאניים שלה והמיקום. לאחר ניתוח הסיכון הנפוץ הוא נקע lenticule התורם. מניסיוננו, נקע האנדותל תורם לא התרחש בכל 15 החולים שטופלו. כדי להגיע למטרה זו חשוב כדי לספק טבעת של כתמים מלא, המכסה את הקוטר החיצוני של ממשק תורם / נמען. בתחילת הניסויים הקליניים, ביצענו מסלול ריתוך בצורת חצי עיגול בחולים נבחרים. באחד מהחולים אלה סובלים מניוון של Fuch עם גירעון קרני, נקע חלקי של lenticule נצפה (ראה איור 3): הידבקות ממשק ניכרה רק באתר מרותך. מסיבה זו, אנו ניסויים הליך מתן טבעת שלמה של כתמים, עם תוצאות אופטימליות.
איור 1: השתלות האנדותל. (ב) האנדותל מוכנס בתוך העין של המטופל ואת מיקומו במיקומו הסופי ונכון. ריתוך לייזר (C ו- D) מסופק מבחוץ, ומספק מקומות יחידים עם סיב אופטי בקוטר 300 מיקרומטר ליבה, רכוב על פיסת יד.
איור 2: תוצאות לאחר ניתוח תמונת מנורה () סדק של העין מושתלת, בשבוע שלאחר ניתוח 1.. אין ICG שייר הוא הווה, נזק photothermal בממשק תורם / מארח הוא לא ברור. אוקטובר תמונה של האנדותל מושתל עם טכניקת "כל הלייזר" המוצעת ומבלי לבצע מדידת עובי קרנית תורם (1 (ב)שבוע לאחר ניתוח). האנדותל המושתל הוא עבה, עם הידבקות עניה בפריפריה. (ג) אוקטובר תמונה של האנדותל מושתל עם הטכניקה המוצעת "כל הלייזר" ומדידת אוקטובר קרנית תורם עובי (שבוע לאחר ניתוח 1). Lenticule העובי הוא רגיל וההידבקות היא טובה.
איור 3: יעילות ריתוך לייזר תמונת אוקטובר של האנדותל מרותך באופן חלקי בחולה עם מחלת הניוון של Fuch, יום 1 לאחר ניתוח.. בחולה זה, רק חלק מהאנדותל היה מרותך על סטרומה של הנמען: תורם lenticule הנקע נצפה ביום הראשון לאחר ניתוח; תמונה זו מציגה את הראיות שהשפעת הדבק הייתה נוכחת רק באתרי הריתוך (החץ לבן).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
ההשתלה "כל הלייזר" האנדותל היא גישה מקורית להשתלת קרנית פולשנית.
כל ההליכים המתוארים בפרוטוקול בוצעו בחדר הניתוח, התבוננות ההליך היגייני ועיקור ששיטות נפוצות בניתוחים, כגון השימוש בכפפות מעוקרת, שמלה, מסכה וכובע. פתרון ICG הוכן בחדר הניתוח, זמן קצר לפני יישומה במכתים את האנדותל התורם. אבקת ICG, המים ואת כל הכלים המשמשים להכנת הפתרון מכתים היו עקרות וזמינים מסחרי לשימוש בבני אדם. הסיבים אופטי הלייזר היה מעוקר והוא רכוב על יד חתיכה מסוימת, כך שהוא יכול לשמש מתחת למיקרוסקופ הניתוחי.
בגישה המוצעת, השימוש באוקטובר במהלך ניתוח מספק מדידה נכונה של עובי הרקמות התורמות. מידע זה משמש לdesiGN פרופיל חתך אישית, עם עובי lenticule התורם הרצוי ומופחת, על ידי השימוש בליזר פמטו-שני לחתוך את הרקמות התורמות. הליך ריתוך לייזר מסופק, ובכך לייצב את עמדת lenticule תורם במיטת הנמען. טכניקה זו מאפשרת להפחית את סיכון עקירת רקמות התורמות: למיטב ידיעתנו, זה הוא הדרך היחידה לתפרה את האנדותל התורם למיטת הנמען.
היבט קריטי של הליך זה הוא שפתרון ICG יש להיות מוכן בחדר הניתוח, זמן קצר לפני השימוש בו. זאת בשל התכונות אופטיות של ICG שמדרדרים במהירות. שיפור יכול להיות המימוש של ערכה לשימוש מוכנה. היבט נוסף הוא קריטי כי ההליך מכתים מציג קושי בהליך השתלת אנדותל, כי המנתח יש להכתים את הצד הפנימי של lenticule התורם. יתר על כן, הליך ריתוך לייזר לא ניתן לבצע ברקמות תורמות שהן דק יותר מ -50 מיקרומטר. עם זאת, התוצאות לאחר הניתוח מעודדות את הפצתו של ההליך וניצול נוסף בתחומים כירורגים אחרים. כפי שהוא מספק שיטה לתפור רקמות דקות הנמצאות באתרים שאינם נגישים, יישום אפשרי באותו ההליך הוא בהשקת כלי דם או בclosuring של תיק כמוסת עדשה. כדי להגיע למטרות אלה, הצעד הבא בפעילויות המחקר יהיה התקינה של ההליך, עיצוב פלטפורמת שילוב מערכת מסירה אוטומטית לאור לייזר מערכת ראייה ולרתך את הרקמה שיכולה להיות מותאמת לסצנות שונות כירורגית והיעד רקמה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
המחברים מבקשים להודות FORTE פרויקט, ממומן על ידי טוסקנה אזור (POR קריאו FESR 2,007-2,013, Bando Unico R & S 2012), האיחוד האירופי FP7 ECHORD ++ ניסוי LA-ורדים שחלקו תמכו בפעילויות המחקר, ו" לייט "FP7 BiophotonicPlus הפרויקט הוענק על ידי טוסקנה האזור.
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) |
References
- Tan, D. T., Dart, J. K., Holland, E. J., Kinoshita, S.
- El Husseiny, M. A., Manero, F., Gris, O., Elies, D. Historical Review and Update of Surgical Treatment for Corneal Endothelial Diseases. Ophthalmol Ther. , (2014).
- Rossi, F., et al. Laser tissue welding in ophthalmic surgery. J Biophotonics. 1 (4), 331-342 (2008).
- Pini, R., et al. Combining femtosecond laser ablation and diode laser welding in lamellar and endothelial corneal transplants. Proc. SPIE Ophthalmic Technologies XVIII. 6 (844), 684411-1-684411-7 (2008).
- Rossi, F., et al. All-laser' endothelial corneal transplant in human patients. Proc. SPIE Ophthalmic Technologies XXII. 8209, 82091O-1-82091O-3 (2012).
- Rossi, F., Pini, R., Menabuoni, L. Experimental and model analysis on the temperature dynamics during diode laser welding of the cornea. J Biomed Opt. 12 (1), 014031-1-014031-7 (2007).
- Menabuoni, L., et al. Laser-assisted corneal welding in cataract surgery: retrospective study. J Cataract Refract Surg. 33 (9), 1608-1612 (2007).
- Buzzonetti, L., et al. Laser Welding in Penetrating Keratoplasty and Cataract Surgery in Pediatric Patients. Early Results. J Cataract Refract Surg. 39 (12), 1829-1834 (2013).
- Menabuoni, L., et al. The 'anvil' profile in femtosecond laser-assistedpenetrating keratoplasty. Acta Ophthalmol. 91 (6), e494-e495 (2013).
- Canovetti, A., et al. Laser-assisted penetrating keratoplasty: one year’s results in patients, using a laser-welded “anvil”-profiled graft. Am J Ophthalmol. 158 (4), 664-670 (2014).
