Um "All-a laser" Endotelial Transplant

Introduction

Neste trabalho apresentamos uma abordagem original à ceratoplastia endotelial, baseado no uso de um laser femtosegundo para preparar tecido do doador e um laser de diodo infravermelho próximo para soldá-lo para a cama destinatário. Medição intra-operatório da córnea doadora é necessário para projetar corretamente as dimensões do tecido doador. Ceratoplastia endotelial tem sido propostos nos últimos anos para substituir ceratoplastia penetrante no tratamento de doença endotelial ^1,2. A principal vantagem desta técnica é uma recuperação visual mais rápida, com relação a ceratoplastia penetrante, anestesia reduzida durante a cirurgia, uma diminuição do risco de rejeição do enxerto e a preservação da integridade do olho. O principal fator de risco é pós-operatória luxação doador lenticule. A técnica padrão é realizado através da inserção do endotélio doador na sua posição final, em que é mantida através da injecção de uma bolha de ar: sem suturas são utilizadas por causa da chara mecânica, biofísico e dimensionalcteristics do endotélio. Além disso, a recuperação da acuidade visual pode ser limitada, principalmente devido a uma incompatibilidade entre os tecidos do doador e do receptor, devido a um tecido grosso transplantado.

Aqui nós apresentamos um procedimento na execução de ceratoplastia endotelial que pode superar esses problemas principais. O endotélio dador pode ser assegurada na sua posição final pela utilização da técnica de soldadura a laser. Este é um processo fototérmico controlada e localizada: ele pode ser induzida na interface dador / receptor. Tem sido estudada nos últimos dez anos e proposto em ceratoplastia penetrante e no transplante de endotélio ^3-5. A luz de infravermelho próximo (comprimentos de onda: 810 nm) emitida por um diodo de laser de baixa potência é fornecida para o tecido biológico no local da ferida. A córnea é naturalmente transparente para este comprimento de onda: a fim de fazer este tecido para absorver a luz de laser, é necessário pintar com um cromóforo. O corante proposto é uma saturar estérilsolução de água d de indocianina verde (ICG). Demonstrou-se que quando o tecido da córnea é adequadamente coradas com esta preparação ICG, que mostra um pico de absorção a 810 nm ^6. Além disso, o ICG é amplamente utilizado no diagnóstico clínico e a sua segurança foi já demonstrada em seres humanos. A córnea absorve a luz coradas energia laser de diodo e o principal efeito resultante é a subida de temperatura controlada no local de soldadura. Sem efeitos térmicos são induzidas nos tecidos não coradas. O aumento da temperatura provoca desnaturação térmica reversível no colagénio do estroma, com uma closuring imediata das paredes da ferida após arrefecimento. Este efeito de soldagem a laser foi primeiramente demonstrada em cirurgia de catarata e ceratoplastia penetrante ^{7,8 9,10.} Uma abordagem otimizada que estamos apresentando neste trabalho foi estudado para aplicação em ceratoplastia endotelial.

Na cirurgia proposta, pontos de laser de solteiro (com duração de dezenas de milissegundos) arE fornecida ao tecido, resultando num efeito fototérmico localizada dentro da dimensão local (algumas centenas de m de diâmetro): o efeito é induzida uma soldadura a laser de disco, composto por um fotocoagulação do colagénio confinado na interface doador / hospedeiro. O resultado da desnaturação do colagénio no local da soldadura é uma forte aderência entre os tecidos doadores e hospedeiros, proporcionando assim um efeito de sutura que é impossível de obter com a técnica padrão (pontos). O tecido recupera sua aparência natural em um curto seguimento (1 mês) e a aderência entre tecidos doador / hospedeiro é melhorada pela solda fornecido na fase muito precoce da fase de cura.

Para evitar o outro risco principal do ceratoplastia endotelial, ou seja, o transplante de um tecido dador de espessura, intracirúrgico tomografia de coerência óptica (OCT) é utilizado: um dispositivo comercial mede a espessura da córnea do doador, de modo que um perfil de corte correcto pode ser concebido com aa laser femtosec. O transplante endotelial proposta de "tudo a laser" parece, assim, para melhorar os resultados clínicos desta cirurgia minimamente invasiva.

Protocol

O estudo foi realizado com a aprovação do Comitê de Ética prospectivamente do hospital; foi obtido consentimento informado. O estudo foi em adesão aos princípios da Declaração de Helsinki.

1. Preparação de Doadores endotélio

1. Use uma córnea doadora elaborado pelo banco de olhos local à temperatura ambiente.
2. Na sala de cirurgia, puxe a córnea do doador de seu contêiner de entrega e separou a solução para preservação de tecido e nutrição que é usado para o transporte de córnea.
3. Coloque o doador córneo-escleral aro mais de uma câmara anterior artificial, na qual um líquido possa fluir e criar uma pressão variável; cobrir a córnea com a cabeça de retenção de tecido.
4. Ligue a câmara anterior artificial (AAC) através de um conector de 3 vias para uma seringa cheia com a preservação da córnea e nutrição líquida.
5. Use o anel de compressão para manter o retentor firmemente no lugar.
6. Use a syrInge ligado à AAC para manter a pressão intracameral: encher a câmara anterior com a solução de preservação do tecido até atingir a pressão óptima (ver 1.7). Feche o conector.
7. Testar a pressão dentro da câmara anterior com um dedo. Alterar a pressão no interior, até atingir a pressão interna direita (na gama de 60-70 mmHg). Feche o conector de 3 vias.
8. Meça a espessura da córnea do doador com Coerência Óptica Thomography (OCT). Manter a câmara anterior com que córnea em uma posição fixa na frente das óptica do aparelho e, em seguida, tomar uma aquisição espessura-OCT completo.

2. Preparação de laser femtosegundo endotélio Donor

1. Execute aplanação da córnea do doador sob o dispositivo a laser de femtossegundos. Use o laser femtosec para cortar o tecido do doador com três cortes subsequentes: corte lateral posterior, lamelar completo e corte lateral anterior. Defina os seguintes parâmetros para os três cortes.
   1. Para o corte total lamelar (padrão de quadro, a começar), definida a profundidade de corte que corresponde ao ponto mais fino da córnea do doador (medido com a OCT como descrito em 1.8), sempre subtraindo 95 uM. Definir a energia de impulsos na gama de 0,8-0,9 μJ (dependendo da profundidade de trabalho). Definir o diâmetro de 8,7 milímetros. Defina a separação ponto tangencial a 2 m. Defina a separação ponto radial até 2 m.
   2. Para o corte lateral anterior, defina a profundidade posterior 30 mm mais profundo do que o corte lamelar anterior completo. Defina a energia de pulso para 2,10 μJ; o diâmetro de 8,6 mm; a separação local a 3 um, enquanto a camada de separação a 3 um.
   3. Para o corte do lado posterior, localize a profundidade anterior da face posterior 30 um corte anterior de corte lamelar completo. Defina a profundidade posterior a 900 mm. Defina a energia de pulso para 2,10 μJ; o diâmetro e 8,3 mm; a separação local a 2 uM; a separação da camada de 2 um.

   3. Destinatário Preparação Eye

   1. Preparar o paciente para a cirurgia. Faça uma incisão na córnea 4,00 milímetros em 12 horas com 4,0 milímetros de lâmina pré-calibrado. Faça uma paracentese de limbo com um 1,2 milímetros de lâmina pré-calibrado, colocado a duas horas. Faça outro paracentesis limbo às 6 horas com um 30 ° faca facada.
   2. Insira um mantenedor da câmara anterior na câmara anterior do paciente, através das 2 paracentesis o'clock.
   3. Execute uma diâmetro 8,2 milímetros descemetorexis circular com o gancho dedicado.
   4. Tira a membrana Descemet e endotélio do estroma posterior e remover os tecidos com um gancho de Descemet.

   4. Cromóforo Preparação

   1. Coloque 1 mg de Indocianina pó verde em um tubo de microcentrífuga de 1,5 ml.
   2. Adicionar 9 mg de água estéril (a solução ICG água é de 10% w / w).
   3. Misturar o pó manualmente ICG e a água com um agitador de metal.

      5. Coloração de endotélio Donor

      1. Coloque o endotélio dador para a parte mais larga de um neg-injector, com o lado de dentro em contacto com a superfície do injector.
      2. Manchar o lado interior do endotélio do dador com a solução cromóforo, na sua parte periférica, usando uma espátula. O tecido corretamente manchado tem uma cor esverdeada homogénea. Esperar 3 min antes de iniciar o passo 5.3.
      3. Puxe o endotélio doador na parte anterior da Busin-injector, rolou.

      6. Inserir o endotélio Donor

      1. Segure e insira o endotélio doador dobrado usando uma pinça atraumática coaxiais para lenticule endotelial.
      2. Remover o mantenedor da câmara anterior.
      3. Suturar a incisão na córnea ea paracentese (realizada no passo 3.1) com um único stich Nylon 10.0.
      4. Injectar uma bolha de ar para desdobrar o tecido do doador e para pressioná-lo contra a córnea destinatário. A bolha de ar deve completely preencher o espaço na câmara anterior.

      7. solda a laser

      1. Coloque a lentícula doador no centro da córnea do receptor, a partir do interior de um gancho ou de mover o ar do lado de fora da bolha da córnea com uma espátula.
      2. Usar um laser de diodo emitindo a 810 nm, equipado com um diâmetro de 300 ^ M de núcleo de fibra óptica estéril, com 0,22 como uma abertura numérica (NA).
      3. Mantenha a ponta da fibra de fora do globo ocular, e entregar a luz laser para o endotélio coradas, através do tecido da córnea transparente. A ponta da fibra está em configuração sem contato.
      4. Use as seguintes configurações para o laser: modo de emissão local único, 70-80 duração do impulso ms, 35-40 mJ por impulso. He-Ne visando feixe diante.
      5. Entregar os pontos de laser único na periferia manchado do endotélio doador. Entregar os pontos sequencialmente: o aspecto final é um anel de manchas na periferia da lentícula dador. A distância entre dois adjamanchas centavo centro é o dobro de um diâmetro do ponto.
      6. Aplicar uma lente de contato no olho do paciente, juntamente com 0,3% de tobramicina e 0,1% dexametasona suspensão oftálmica.

Representative Results

O procedimento cirúrgico "todo o laser" é proposta para realizar transplantes de córnea minimamente invasiva. O procedimento é fácil de realizar (ver Figura 1): no que diz respeito a um transplante endotelial padrão somente as etapas de medir a espessura da córnea, coloração do tecido do doador e fornecer a luz de laser são adicionados. As vantagens conseguidas pela maior parte compensar um aumento do tempo de cirurgia de alguns minutos. A utilização intra-operatória de OCT para medir a espessura da córnea do doador e o laser femtosecond utilizado para personalizar as dimensões doador lentícula permite a melhoria da aderência interface doador / hospedeiro (ver Figura 2). Ao fazê-lo, a cirurgia é projetado seguindo as necessidades e características morfológicas do único paciente. O processo de soldagem a laser proporciona um encerramento imediato das interfaces doador / ⁴ hospedeiras. Em uma técnica padrão, não é possível suturar o tecido do dador de qualquer forma, porque of suas características biomecânicas e localização. O risco pós-operatória comum é o deslocamento dos doadores lenticule. Na nossa experiência, doador endotélio deslocamento não ocorrer em qualquer um dos 15 doentes tratados. Para atingir este objectivo é importante para proporcionar um anel completo de pontos, que abrange o diâmetro externo da interface de dador / receptor. No início dos ensaios clínicos, foi realizada uma trajectória semicircular de soldadura em pacientes seleccionados. Em um destes pacientes que sofrem de distrofia de Fuchs com défice da córnea, um deslocamento parcial da lentícula foi observada (ver Figura 3): aderência da interface foi evidente apenas no local soldada. Por este motivo, o procedimento de entrega experimentou um anel completo de pontos, com resultados optimizados.

Figura 1: Transplante endotelial. (A) O endotélio doador é colocado no injector e a sua superfície interna é corado com uma solução de água de indocianina verde. (B) O endotélio é inserido no interior do olho do paciente e posicionado na sua localização final e correcta. (C e D) A soldadura a laser é fornecida a partir do exterior, proporcionando manchas individuais com um diâmetro de fibra óptica 300 uM núcleo, montado sobre uma peça de mão.

Figura 2: resultados pós-operatórios imagem da lâmpada (A) Fenda de um olho transplantado, uma semana após a cirurgia.. Nenhuma ICG residual está presente, danos fototérmico na interface doador / hospedeiro não é evidente. (B) outubro imagem de um endotélio transplantado com a proposta técnica "all laser" e sem a realização de medição da espessura de córnea do doador (1semana após a cirurgia). O endotélio é transplantado de espessura, com uma fraca adesão na periferia. (C) outubro imagem de um endotélio transplantado com a proposta técnica "all laser" e outubro medição da espessura da córnea doadora (1 semana após a cirurgia). O lenticule espessura é regular ea adesão é boa.

Figura 3: eficiência da soldadura a laser de uma imagem outubro endotélio parcialmente soldada a um doente com distrofia de Fuchs, 1 dia após cirurgia.. Neste paciente, apenas uma porção do endotélio foi soldado sobre estroma do destinatário: doador lentícula foi observado deslocamento do primeiro dia após a cirurgia; esta imagem mostra a evidência de que o efeito adesivo estava presente apenas nos locais de soldadura (seta branca).

Discussion

O transplante endotelial "todo o laser" é uma abordagem original para o transplante de córnea minimamente invasiva.

Todos os procedimentos descritos no âmbito do protocolo foram realizados na sala de cirurgia, observando-se o procedimento de higiene e esterilização que são práticas comuns durante cirurgias, tais como o uso de luvas esterilizadas, vestido, máscara e boné. A solução ICG foi preparado na sala de cirurgia, logo antes de sua aplicação na coloração do endotélio doador. O pó ICG, a água e todos os instrumentos utilizados para preparar a solução de coloração e foram esterilizadas comercialmente disponíveis para a utilização em seres humanos. A fibra óptica laser foi esterilizada e foi montado sobre uma peça de mão em particular, de modo que ela pode ser usada sob o microscópio cirúrgico.

Na abordagem proposta, a utilização de um PTU intraoperatória fornece uma medição correcta da espessura do tecido dador. Esta informação é usada para design um perfil de corte personalizado, com a espessura desejada e doador lentícula reduzida, através da utilização de um laser para cortar femtosecond o tecido do dador. Processo de soldagem a laser é fornecido, estabilizando assim a posição lenticule doador no leito receptor. Esta técnica permite reduzir o risco luxação tecido do doador: para o melhor de nosso conhecimento, é a única maneira de suturar o endotélio dos doadores ao leito receptor.

Um aspecto fundamental deste processo é que a solução ICG tem de ser preparada na sala de cirurgia, logo antes da sua utilização. Isto é devido às propriedades ópticas do ICG que se degrada rapidamente. Uma melhoria poderia ser a realização de um estojo pronto-para-uso. Outro aspecto crítico é que o procedimento de coloração apresenta uma dificuldade no procedimento de transplante endotelial, porque o cirurgião tem a manchar o lado interior da lentícula dador. Além disso, o processo de soldagem a laser não pode ser realizado em tecido do dador que é mais fina do que 50 mm. No entanto, os resultados pós-operatórios estão incentivando a disseminação do procedimento e uma maior exploração em outros campos cirúrgicos. Como se proporciona um método para suturar os tecidos finos que estão localizados em locais de difícil acesso, uma possível aplicação do mesmo procedimento é na anastomose microvascular ou na closuring do saco da cápsula da lente. Para alcançar esses objetivos, o próximo passo nas actividades de investigação será a padronização do procedimento, projetar uma plataforma de integração de um sistema de visão e um sistema automatizado para entrega a luz do laser para soldar o tecido que pode ser adaptado a diferentes cenas cirúrgicos e alvo tecido.

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)