En "All-laser" endotel Transplant

Introduction

I dette arbeidet presenterer vi en original tilnærming til endotelial keratoplasty, basert på bruk av en laser for å fremstille femtosecond donorvev og en nær infrarød diodelaser til å sveise den på mottakeren sengen. Intraoperativ måling av donor hornhinnen som er nødvendig for å fullstendig lage donorvevet dimensjoner. Endotelial keratoplasty har vært foreslått i de senere år for å erstatte trengende keratoplasty i behandling av endotelial sykdom ^1,2. Den største fordelen med denne teknikken er en raskere visuell utvinning, med hensyn til gjennomtrengende keratoplasty, redusert anestesi under operasjonen, en redusert risiko for avstøting og bevaring av øyet integritet. Den viktigste risikofaktoren er postoperativ donor lenticule forvridning. Den vanlige teknikken utføres ved å sette donor endotelet i sin endelige stilling hvor det holdes ved injeksjon av en luftboble: ingen suturer blir brukt på grunn av de mekaniske, biofysiske og dimensjons characteristics av ​​endotelet. Videre kan synsskarphet utvinning begrenses hovedsakelig på grunn av en mismatch mellom giver- og mottaker vev på grunn av en tykk vev transplantert.

Her presenterer vi en prosedyre i å utføre endothelial keratoplasty som kan overvinne disse hovedproblemene. Donor endotelet kan sikres i sin endelige posisjon ved hjelp av lasersveising teknikk. Dette er en kontrollert og lokalisert fototermiske prosess: det kan induseres ved donor / mottaker-grensesnitt. Det har blitt studert i de siste ti årene, og foreslått i trengende keratoplasty og i transplantasjon av endotelet ^3-5. Nær infrarødt lys (bølgelengde: 810 nm) som sendes ut fra en laveffekts laser diode blir levert til det biologiske vev på sårstedet. Hornhinnen er naturligvis gjennomsiktig for denne bølgelengde: for å gjøre dette vev til å absorbere laserlyset, er det nødvendig å farge det med en kromofor. Den foreslåtte fargestoff er en steril mettetd vannoppløsning av indocyanine Grønn (ICG). Vi demonstrerte at når hornhinnen vev er riktig farget med dette preparatet ICG, viser den en absorpsjonstopp ved 810 nm ^6. Videre er ICG mye brukt i klinisk diagnostikk og dens sikkerhet allerede er påvist i mennesker. Den farget hornhinnen absorberer diodelaseren lysenergi og hoved resulterende effekt er en kontrollert temperaturstigning ved sveisestedet. Det er ingen termiske effekter er indusert i de ufargede vev. Temperaturen forbedring induserer reversibel termisk denaturering i stromal kollagen, med en umiddelbar closuring av såret vegger ved avkjøling. Denne lasersveising effekten ble først påvist i katarakt kirurgi ^7,8 og gjennomtrengende keratoplasty ^9,10. En optimalisert tilnærming som vi presenterer i denne artikkelen har blitt undersøkt for bruk i endothelial keratoplasty.

I den foreslåtte kirurgi, enkeltlaserpunkter (varige titalls millisekunder) are levert til vev, noe som resulterer i en fototermiske effekt lokalisert innenfor flekk dimensjon (noen få hundre mikrometer i diameter): den induserte effekten er en vanskelig lasersveising, som består av et fotokoagulasjon av kollagen begrenset til donor / vertsgrensesnittet. Resultatet av kollagen denaturering ved det sveisede området er en sterk adhesjon mellom giver- og vertsvev, og dermed gi en suturering effekt som er umulig å oppnå med standard teknikk (masker). Vevet får tilbake sin naturlige utseende i en kort oppfølging (1 måned) og adhesjonen mellom donor / vertsvev blir forbedret ved sveising anordnet i meget tidlig stadium av helbredelsesfasen.

For å unngå den andre hovedrisikoen i endothelial keratoplasty, dvs. transplantasjon av en tykk donor vev, er intrasurgical optisk koherens tomografi (OCT) som brukes: en kommersiell enhet måler tykkelsen av donor hornhinnen, en riktig cut profil slik at kan være utformet med denfemtosec laser. Den foreslåtte "all laser" endotelial transplantasjon synes således å forbedre de kliniske resultatene av denne minimal invasiv kirurgi.

Protocol

Studien ble gjennomført med prospektivt godkjenning av sykehusets etiske komiteen; informert samtykke ble innhentet. Studien var i tilslutning til de grunnsetningene i Helsinkideklarasjonen.

1. Donor endotelet Forberedelse

1. Bruk en donor hornhinne som fremstilt ved den lokale øyet banken ved romtemperatur.
2. I kirurgi rom, trekk ut donorhornhinnen fra sin leveranse container og beskikket løsningen for vev bevaring og ernæring som brukes for hornhinne transport.
3. Plasser donor corneo-skleral rim over en kunstig fremre kammer, der en væske kan strømme og skape et variabelt trykk; dekker hornhinnen med vevet holdehodet.
4. Koble den kunstige fremre kammer (AAC) via en 3-veis-kontakten til en sprøyte fylt med hornhinnen bevaring og ernæring væske.
5. Bruk kompresjonsringen til å holde holderen på plass.
6. Bruk syringe koblet til AAC for å opprettholde trykket intracameral: fyll fremre kammer med vevet som bevaring løsning til n optimalt trykk (se 1.7). Lukke kontakten.
7. Test trykket inne i fremre kammer med en finger. Endre innsiden trykk inntil nå rett innvendig trykk (i området 60-70 mmHg). Lukk 3-veis-kontakt.
8. Måle tykkelsen av donor hornhinnen med optisk koherens Thomography (OCT). Opprett fremre kammer med at hornhinnen i en fast posisjon foran instrument optikk og deretter ta en full tykkelse-oktober oppkjøpet.

2. femtosecond laser Utarbeidelse av Donor endotelet

1. Utfør applanation av donor hornhinnen under femtosecond laser enheten. Bruk femtosec laser til å skjære donor vev med tre påfølgende kutt: posterior innsving, full lamellar og anterior innsving. Angi følgende parametere for de tre kutt.
   1. For den fulle lamellær cut (raster mønster, starter), sett kutt dybde tilsvarende det tynneste punktet på donorhornhinnen (målt med OCT som beskrevet i 1.8), må du alltid trekke 95 mikrometer. Sett pulsenergien i området 0,8 til 0,9 μJ (avhengig av arbeidsdybden). Sett diameter på 8,7 mm. Sett tangential sted separasjon til 2 mikrometer. Sett radial sted separasjon til 2 mikrometer.
   2. For fremre innsving, satt bakre dybde 30 mikrometer dypere enn den forrige fulle lamellar kuttet. Sett puls energi til 2,10 μJ; diameteren til 8,6 mm; det sted separasjon til 3 mikrometer, mens det lag separasjonen til 3 um.
   3. For bakre innsving, finn anterior dybden på bakre side kutte 30 mikrometer anteriorly enn full lamellar kuttet. Sett posterior dybde til 900 mikrometer. Sett puls energi til 2,10 μJ; diameteren til 8,3 mm; spot separasjon til 2 mikrometer; laget separasjon til 2 mikrometer.

   3. Mottaker Eye Forberedelse

   1. Klargjør pasienten for kirurgi. Gjør en 4,00 mm hornhinne snitt på 12:00 med en 4,0 mm forhåndskalibrert blad. Gjør ett limbale paracentesis med en 1,2 mm forhånds-kalibrert blad, plassert på to. Gjøre en annen limbale paracentesis på seks med en 30 ° stikke kniven.
   2. Sett inn en fremre kammer vedlikehold i pasientens fremre kammer, gjennom de to paracentesis.
   3. Utfør en 8,2 mm diameter sirkel descemetorexis med den dedikerte kroken.
   4. Stripe Descemet membran og endotelet fra bakre stroma og fjerne vev med en Descemet kroken.

   4. Kromofor Forberedelse

   1. Sett 1 mg indocyanine grønt pulver i et 1,5 ml mikrosentrifugerør.
   2. Legg 9 mg sterilt vann (ICG vannløsning er 10% w / w).
   3. Manuelt blande ICG pulver og vann med en metallrører.

      5. Farging av Donor endotelet

      1. Sett donor endotelet til den større del av forretningss-injektor, med den indre side er i kontakt med injektoren overflaten.
      2. Flekker på innsiden av donor endothelium med kromoforen oppløsning, i sin ytre del, ved hjelp av en spatel. Den riktig farget vev har en homogen grønnaktig farge. Vent 3 minutter før du starter trinn 5.3.
      3. Trekk donor endotelet på fremre del av Busin-injektor, rullet.

      6. Sette inn Donor endotelet

      1. Ta tak og sett brettet donor endotelet bruke en atraumatiske koaksial tang for endothelial lenticule.
      2. Fjern fremre kammer vedlikehold.
      3. Sutur hornhinnen snitt og paracentesis (utført i trinn 3.1) med en nylon 10,0 enkelt Stich.
      4. Sprøyt en luftboble å utfolde donor vev og å presse den mot mottakeren hornhinnen. Luftboblen må completely fylle fremre kammer plass.

      7. Laser Welding

      1. Plasser donor lenticule i midten av hornhinnen mottaker, fra innsiden med en krok eller bevege luftboble fra utsiden av hornhinnen med en spatel.
      2. Bruk en diode laser sender ut ved 810 nm, som er utstyrt med en 300 pm kjernediameter sterile fiberoptiske, med 0,22 som en numerisk apertur (NA).
      3. Hold fiber spissen utenfor øyeeplet, og levere laserlys mot farget endotelet, gjennom det gjennomsiktige hornhinnen vev. Fiberen spissen er i ikke-kontakt-konfigurasjon.
      4. Bruk følgende innstillinger for laser: enkelt flekk utslippsmodus, 70-80 ms pulsvarighet, 35-40 mJ per puls. He-Ne sikter strålen på.
      5. Levere enkle laser flekker på farget periferien av donor endotelet. Lever flekkene rekkefølge: den siste aspekt er en ring av flekker i periferien av donor lenticule. Avstanden mellom to ADJAcent flekker sentrum er det dobbelte av en flekk diameter.
      6. Anvende en kontaktlinse på pasientens øye, sammen med 0,3% og 0,1% tobramycin deksametason oftalmisk suspensjon.

Representative Results

Den "all laser" kirurgisk prosedyre er foreslått for å utføre minimal invasiv hornhinnetransplantasjon. Fremgangsmåten er enkel å utføre (se figur 1): med hensyn til en standard endotelial transplantasjon bare trinnene med måling av hornhinnetykkelse, farging donorvevet og levere laserlyset blir tilsatt. De oppnådde fordeler i stor grad kompensere økt kirurgisk tiden av et par min. Bruken av intraoperativ oktober å måle donor hornhinnen tykkelse og femtosecond laser som brukes til å tilpasse donor lenticule dimensjonene muliggjør forbedring av donor / vertsgrensesnittet adhesjon (se figur 2). Ved å gjøre det, er operasjonen utformet etter behovene og morfologiske egenskapene til én pasient. Laseren sveiseprosedyren gir en umiddelbar nedleggelse av donor / vertsgrensesnitt ^4. I en standard teknikk, er det ikke mulig å sutur donorvevet på noen måte, fordi of dets biomekaniske egenskaper og plassering. Den vanlige postoperativ risiko er donor lenticule forvridning. I vår erfaring, gjorde donor endotelet forvridning ikke forekomme i noen av de 15 behandlede pasienter. For å nå dette målet er det viktig å levere et komplett ring av flekker, som dekker den utvendige diameteren til donor / mottaker-grensesnitt. I begynnelsen av kliniske studier, utførte vi en halvsirkelformet sveise bane i utvalgte pasienter. I en av disse pasienter som lider av Fuch s dystrofi med corneal underskudd, ble en delvis forskyvning av lenticule observert (se figur 3): grensesnitt adhesjon var tydelig bare på det sveisede området. Av denne grunn, eksperiment vi prosedyren levere et komplett ring av flekker, med optimale resultater.

Figur 1: endotel Transplant. (A) Den giver endotelet er satt inn på injektoren og dets indre overflate er farget med en vannoppløsning av indocyanine Green. (B) Den endotel er stukket inn i pasientens øye og posisjonert i sin endelige og korrekt plassering. (C og D) Lasersveising er tilgjengelig fra utsiden, og leverer enkeltpunkter med en 300 pm kjernediameter optisk fiber, som er montert på et håndstykke.

Figur 2: Postoperative resultater (A) Slit lampe bilde av et transplantert øye, en uke etter operasjonen.. Ingen gjenværende ICG er til stede, er fototermiske skader på donor / vertsgrensesnittet ikke tydelig. (B) oktober bilde av et transplantert endotelet med den foreslåtte "all laser" teknikk og uten å utføre donor hornhinnen tykkelse måling (1uke etter operasjonen). Den transplanterte endotelet er tykk, med dårlig adhesjon ved periferien. (C) oktober bilde av et transplantert endotelet med den foreslåtte "all laser" teknikk og oktober donor hornhinnen tykkelse målinger (en uke etter operasjonen). Tykkelsen lenticule er regelmessig og adhesjonen er god.

Figur 3: Lasersveising effektivitet oktober bilde av en delvis sveiset endotel hos en pasient med Fuch s dystrofi, en dag etter operasjonen.. I denne pasienten, ble bare en del av endotelet sveiset på mottakerens stroma: donor lenticule forvridning ble observert den første dagen etter operasjonen; Dette bildet viser bevis for at klebeeffekten var til stede bare ved sveise områder (hvite pilen).

Discussion

"All laser" endothelial transplantasjon er en original tilnærming til minimal invasiv hornhinnetransplantasjon.

Alle prosedyrene beskrevet i protokollen ble utført i kirurgi rom, observere hygienisk og steriliseringsprosessen som er vanlig praksis under operasjoner, som for eksempel bruk av sterilisert hansker, kappe, maske og cap. ICG ble fremstilt i operasjonen rommet, snart før dens anvendelse i farging av donor endotel. ICG pulver, vann og alle de verktøy som brukes til å fremstille fargeløsning som var sterile og kommersielt tilgjengelige for bruk i mennesker. Laseren fiberoptiske ble sterilisert og det ble montert på en bestemt håndstykket, slik at det kan brukes under kirurgisk mikroskop.

I den foreslåtte metode, bruken av en intraoperativ oktober gir en korrekt måling av donorvevet tykkelse. Denne informasjonen blir brukt til å design en personlig profil snitt, med ønsket og redusert donor lenticule tykkelse, ved bruk av en laser for å kutte femtosecond donorvevet. Lasersveising prosedyren er gitt, og dermed stabilisere den donor lenticule stilling i mottakeren sengen. Denne teknikken gjør det mulig å redusere donorvev forvridning risiko: til langt vi kjenner til, er det den eneste måten å sy donor endotelet til mottakeren sengen.

En kritisk del av denne prosedyren er at ICG løsningen må være forberedt på kirurgi rommet, snart før bruk. Dette er på grunn av de optiske egenskapene til ICG som raskt blir dårligere. En forbedring kan være realisering av en ferdig-til-bruk kit. Et annet viktig aspekt er at fargeprosedyre introduserer en vanskelighet i det endoteliale transplantasjon prosedyre, fordi kirurgen har til å sette flekker på innsiden av donor lenticule. Videre kan lasersveising prosedyren ikke utføres i donorvevet som er tynnere enn 50 um. Imidlertid er de postoperative resultatene oppløftende formidling av prosedyren og videre utnyttelse i andre kirurgiske områder. Som det tilveiebringer en metode for å sy tynne vev som befinner seg i vanskelig tilgjengelige områder, er en mulig anvendelse av den samme fremgangsmåte som i mikrovaskulær anastomose eller i closuring av linsekapsel posen. For å nå disse målene, vil neste steg i forskningsaktivitetene være standardisering av prosedyren, designe en plattform integrere en visjon system og en automatisert levering system for laserlys til å sveise vevet som kan tilpasses ulike kirurgiske scener og mål vev.

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)