Summary

Tre ulike protokoller hornhinne Collagen Fornetting i Keratokonus: Konvensjonell, akselerert og iontoforese

Published: November 12, 2015
doi:

Summary

Corneal collagen cross-linking (CXL) is the only conservative treatment currently available to halt keratoconus progression by improving the biomechanical rigidity of the corneal stroma. The aim of this manuscript is to highlight the methods of three different protocols of CXL: conventional CXL (C-CXL), accelerated CXL (A-CXL), and iontophoresis CXL (I-CXL).

Abstract

Keratokonus er en bilateral og progressiv hornhinne ectasia. For å bremse ned sin progresjon, har hornhinnen collagen cross-linking (CXL) nylig blitt introdusert som et effektivt behandlingsalternativ. I biologiske og kjemiske fag, refererer kryssbinding til nye kjemiske bindinger dannes mellom reaktive molekyler. Derfor er målet med hornhinnen kollagen CXL å syntetisk øke dannelsen av tverrbindinger mellom kollagen fibriller i hornhinnen stroma. Til tross for det faktum at effektiviteten av det konvensjonelle CXL (C-CXL) protokollen har allerede blitt vist i flere kliniske studier, kan det ha nytte av forbedringer i varighet av prosedyren og fjerning av korneal epitel. Derfor, for å tilveiebringe en koherent evaluering av to nye og optimaliserte cxl protokoller studerte vi keratokonus pasienter som hadde gjennomgått en av de tre cxl behandlinger: iontoforese (I-cxl), akselerert CXL (A-CXL), og konvensjonelle CXL ( C-CXL). A-CXL er en 6 ganger raskere CXL prosedyre usynge en ti ganger høyere UVA stråling, men fortsatt inkludert en epitel fjerning. Iontophoresis er en transepitelial ikke-invasiv teknikk der en liten elektrisk strøm brukes til å forbedre riboflavin penetrering gjennom hornhinnen. Ved hjelp av fremre segment optisk koherens tomografi (AS OCT) og in vivo konfokal mikroskopi (IVCM), konkluderer vi med at om dybden av penetrasjon behandling, forblir konvensjonell CXL protokoll standard for behandling av progressiv keratokonus. Akselerert CXL synes å være en rask, effektiv og sikker alternativ til å behandle tynne hornhinner. Bruken av iontoforese er fortsatt under etterforskning, og bør vurderes med større forsiktighet.

Introduction

Keratokonus er en bilateral og progressiv hornhinne ectasia vanligvis rapportert i en i 2000 i den generelle befolkningen en som resulterer i endring av hornhinnen form og dermed redusert syn to. Keratokonus er vanligvis tilstede i begynnelsen av puberteten og skrider frem til den tredje til fjerde tiår av livet når sykdommen har en tendens til normalt å stabilisere, selv om progresjon kan være variabel i hele pasientens liv. Ved å stanse keratokonus progresjon, kryssbinding tar sikte på å utsette eller unngå keratoplasty.

Til dags dato er det bare effektiv og sikker behandling av progressiv keratokonus påvist i kliniske studier konvensjonell hornhinnen collagen cross-linking (C-CXL) protokollen, som har som mål å øke stivhet og dermed stanse keratoconus progresjon 3-8. For å redusere driftstiden og mulig andre risikofaktorer av C-CXL, for eksempel smittsom keratitt eller stromal dis 9, flere protokoller har forbedredeblitt beskrevet. Først i akselerert CXL (A-CXL), blir et høyere strålings av UVA levert til hornhinnen i løpet av en redusert tid ti. For det andre, for å unngå nødvendigheten av epiteliale debridement, har transepitelial metoder blitt anvendt. Dessverre har de har begrenset suksess når sammenlignet med den konvensjonelle 11 protokollen. Den siste transepitelial metode for hornhinne riboflavin levering i løpet CXL er iontoforese (I-CXL), men grundig evaluering av denne behandlingen har ennå ikke blitt utført 12. Iontophoresis er en ikke-invasiv teknikk der en liten elektrisk strøm brukes til å forbedre et ionisert legemiddel gjennomtrenging gjennom en vev. I CXL ved iontoforese, er riboflavin ioniseres til å trenge hornhinne gjennom epitel.

In vivo konfokal mikroskopi (IVCM) er en metode for å avbilde hornhinnen som kan markere celleforandringer av unormale hornhinner i sykdommer som keratokonus 13. Faktisk IVCMhar vist endringer av alle lag av hornhinnen i keratoconus med en bestemt reduksjon i tettheten av de sub-basal nerve plexus og stromal keratocytter 13-15. Plus, har IVCM vist seg å være svært praktisk for mikroanalyse av hornhinnen etter C-CXL 16.

Hornhinnen delelinje er beskrevet som en hyperreflective linje sett i fremre segment optisk koherens tomografi (AS OCT) en måned etter C-CXL på en dybde på 300 mikrometer 17,18. IVCM følgende C-CXL gir informasjon om corneale strukturelle forandringer, herunder fravær av corneale keratocytter til en dybde på 300 mikron. Dybden av dette acellulær sonen, samt dybden av demarkasjonslinjen innenfor hornhinnen stroma avslørt på AS OCT synes å være knyttet til den effektive dybden av CXL behandling 19, og måling av hornhinnen delelinje dybde i AS 1 oktober måned etter CXL har blitt foreslått som en effektiv kliniskmetode for evaluering av CXL effektivitet 18.

I denne studien undersøker vi effektiviteten av tre ulike protokoller av hornhinnen collagen kryssbinding (konvensjonelle, akselerert, og iontoforese) ved hjelp av måling av hornhinnen stromal demarkasjonslinjen ved AS oktober og konfokalmikroskopi. Vi brukte dessuten IVCM å kvantitativt analysere hornhinnemikro endringer etter de tre behandlinger.

Protocol

Disse protokollene følge retningslinjene i vår institusjonens menneskelige forskningsetisk komité. 1. Konvensjonell Hornhinnen Collagen CXL (C-CXL) 1. Utarbeidelse av pasient 5 dager før operasjonen, legger 1% pilokarpin dråper to ganger om dagen i det behandlede øyet. I operasjonsstuen, i aseptiske forhold, ligge pasienten på hans / henne tilbake. Administrere lokalbedøvelse som oxybuprocaine 0,4%. Rens øyet og hude…

Representative Results

Hornhinnen demarkasjonslinjen var synlig i AS Office i 92% av tilfellene ved en gjennomsnittlig dybde på 301,6 mikrometer (SD 73,6) Figur 5. Avgrensning linje etter C-CXL. Høyoppløselig hornhinne anterior segment optisk koherens tomografi scan (AS OCT) visualhornhinnen stromal demarkasjonslinjen ved en gjennomsnittlig dybde på 358 mikrometer (hvit pil), en m…

Discussion

CXL bruker UVA-stråling og riboflavin er standard behandling for å arrestere utviklingen av keratokonus. Riboflavin er et fotosensibiliserende som induserer kjemiske kovalente bindinger (kryssbindinger) når de bestråles med UVA tre. I hornhinnen, skaper dette fenomenet kryssbindinger mellom kollagen fibriller som øker hornhinne stivhet. Selv om dette fenomenet er godt beskrevet, til nå har det ikke vært noen konkrete bevis om intracorneal kryssbindinger. Likevel har flere studier rapporterte en stabili…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

The authors have no acknowledgements.

Materials

Riboflavin        Product number
C-CXL Sooft SPA, Montegiorgio, Italy Ricrolin                        468465-6
A-CXL Avedro Inc, Waltham, Massachusetts VibeX                              520-01863-006
I-CXL Sooft SPA, Montegiorgio, Italy Ricrolin+                      975481-6 Passive electrode: PROTENS ELITE 4848LE/ Active electrode: IONTOFOR CXL
UVA Machine
X-Vega UVA: 3 mW/cm2 30 min
KXL System UVA: 30 mW/cm2 10 min
X-Vega UVA: 10 mW/cm2 9 min

References

  1. Rabinowitz, Y. S. Keratoconus. Surv Ophthalmol. 42 (4), 297-319 (1998).
  2. Tuori, A. J., et al. The immunohistochemical composition of corneal basement membrane in keratoconus. Curr Eye Res. 16 (8), 792-801 (1997).
  3. Wollensak, G., Spoerl, E., Seiler, T. Riboflavin/ultraviolet-A-induced collagen cross-linking for the treatment of keratoconus. Am J Ophthalmol. 135 (5), 620-627 (2003).
  4. Raiskup-Wolf, F., Hoyer, A., Spoerl, E., Pillunat, L. E. Collagen cross-linking with riboflavin and ultraviolet-A light in keratoconus: long-term results. J Cataract Refract Surg. 34 (5), 796-801 (2008).
  5. Vinciguerra, P., et al. topographic, tomographic, and aberrometric analysis of keratoconic eyes undergoing corneal cross-linking. Ophthalmology. 116 (3), 369-378 (2009).
  6. Caporossi, A., Mazzotta, C., Baiocchi, S., Caporossi, T. Long-term results of riboflavin ultraviolet-A corneal collagen cross-linking for keratoconus in Italy: the Siena eye cross study. Am J Ophthalmol. 149 (4), 585-593 (2010).
  7. Greenstein, S. A., Fry, K. L., Hersh, P. S. Corneal topography indices after corneal collagen cross-linking for keratoconus and corneal ectasia: one-year results. J Cataract Refract Surg. 37 (7), 1282-1290 (2011).
  8. Ghanem, R. C., Santhiago, M. R., Berti, T., Netto, M. V., Ghanem, V. C. Topographic corneal wavefront, and refractive outcomes 2 years after collagen cross-linking for progressive keratoconus. Cornea. 33 (1), 43-48 (2014).
  9. Koller, T., Mrochen, M., Seiler, T. Complication and failure rates after corneal cross-linking. J Cataract Refract Surg. 35 (8), 1358-1362 (2009).
  10. Rocha, K. M., Ramos-Esteban, J. C., Qian, Y., Herekar, S., Krueger, R. R. Comparative study of riboflavin-UVA cross-linking and “flash-linking” using surface wave elastometry. J Refract Surg. 24 (7), 748-751 (2008).
  11. Caporossi, A., et al. Transepithelial corneal collagen crosslinking for progressive keratoconus: 24-month clinical results. J Cataract Refract Surg. 39 (8), 1157-1163 (2013).
  12. Bikbova, G., Bikbov, M. Transepithelial corneal collagen cross-linking by iontophoresis of riboflavin. Acta Ophthalmol. 92 (1), 30-34 (2014).
  13. Efron, N., Hollingsworth, J. G. New perspectives on keratoconus as revealed by corneal confocal microscopy. Clin Exp Optom. 91 (1), 34-55 (2008).
  14. Patel, D. V., McGhee, C. N. Mapping the corneal sub-basal nerve plexus in keratoconus by in vivo laser scanning confocal microscopy. Invest Ophthalmol Vis Sci. 47 (4), 1348-1351 (2006).
  15. Ku, J. Y., Niederer, R. L., Patel, D. V., Sherwin, T., McGhee, C. N. Laser scanning in vivo confocal analysis of keratocyte density in keratoconus. Ophthalmology. 115 (5), 845-850 (2008).
  16. Mazzotta, C., et al. Corneal healing after riboflavin ultraviolet-A collagen cross-linking determined by confocal laser scanning microscopy in vivo: early and late modifications. Am J Ophthalmol. 146 (4), 527-533 (2008).
  17. Seiler, T., Hafezi, F. Corneal cross-linking-induced stromal demarcation line. Cornea. 25 (9), 1057-1059 (2006).
  18. Doors, M., et al. Use of anterior segment optical coherence tomography to study corneal changes after collagen cross-linking. Am J Ophthalmol. 148 (6), 844-851 (2009).
  19. Mazzotta, C., et al. Treatment of progressive keratoconus by riboflavin-UVA-induced cross-linking of corneal collagen: ultrastructural analysis by Heidelberg Retinal Tomograph II in vivo confocal microscopy in humans. Cornea. 26 (4), 390-397 (2007).
  20. Kymionis, G. D., et al. Correlation of the corneal collagen cross-linking demarcation line using confocal microscopy and anterior segment optical coherence tomography in keratoconic patients. Am J Ophthalmol. 157 (1), 110-115 (2014).
  21. Yam, J. C., Chan, C. W., Cheng, A. C. Corneal collagen cross-linking demarcation line depth assessed by Visante OCT After CXL for keratoconus and corneal ectasia. J Refract Surg. 28 (7), 475-481 (2012).
  22. Jordan, C., Patel, D. V., Abeysekera, N., McGhee, C. .. N. .. In vivo confocal microscopy analyses of corneal microstructural changes in a prospective study of collagen cross-linking in keratoconus. Ophthalmology. 121 (2), 469-474 (2014).
  23. Touboul, D., et al. Corneal confocal microscopy following conventional, transepithelial, and accelerated corneal collagen cross-linking procedures for keratoconus. J Refract Surg. 28 (11), 769-776 (2012).
  24. Bouheraoua, N., et al. Optical coherence tomography and confocal microscopy following three different protocols of corneal collagen-crosslinking in keratoconus. Invest Ophthalmol Vis Sci. 55 (11), 7601-7609 (2014).
  25. Hafezi, F., Mrochen, M., Iseli, H. P., Seiler, T. Collagen crosslinking with ultraviolet-A and hypoosmolar riboflavin solution in thin corneas. J Cataract Refract Surg. 35 (4), 621-624 (2009).
  26. Cınar, Y., et al. Comparison of accelerated and conventional corneal collagen cross-linking for progressive keratoconus. Cutan Ocul Toxicol. 33 (3), 218-222 (2013).
  27. Cingü, A. K., et al. Transient corneal endothelial changes following accelerated collagen cross-linking for the treatment of progressive keratoconus. Cutan Ocul Toxicol. 33 (2), 127-131 (2013).
  28. Spoerl, E., Mrochen, M., Sliney, D., Trokel, S., Seiler, T. Safety of UVA-riboflavin cross-linking of the cornea. Cornea. 26 (4), 385-389 (2007).
  29. Gokhale, N. S. Corneal endothelial damage after collagen cross-linking treatment. Cornea. 30 (12), 1495-1498 (2011).
  30. Rootman, D. S., et al. Pharmacokinetics and safety of transcorneal iontophoresis of tobramycin in the rabbit. Invest Ophthalmol Vis Sci. 29 (9), 1397-1401 (1998).
  31. Vinciguerra, P., et al. Transepithelial iontophoresis corneal collagen cross-linking for progressive keratoconus: initial clinical outcomes. J Refract Surg. 30 (11), 746-753 (2014).
  32. Caporossi, A., et al. Riboflavin-UVA-induced corneal collagen cross-linking in pediatric patients. Cornea. 31 (3), 227-231 (2012).
  33. Buzzonetti, L., Petrocelli, G., Valente, P., Larossi, G., Ardia, R., Petroni, S. Iontophoretic transepithelial corneal cross-linking to halt keratoconus in pediatric cases: 15-month follow-up. Cornea. 34 (5), 512-515 (2015).
  34. Baiocchi, S., Mazzotta, C., Cerretani, D., Caporossi, T., Caporossi, A. Corneal crosslinking: riboflavin concentration in corneal stroma exposed with and without epithelium. J Cataract Refract Surg. 35 (5), 893-899 (2009).
  35. Wollensak, G., Iomdina, E. Biomechanical and histological changes after corneal crosslinking with and without epithelial debridement. J Cataract Refract Surg. 35 (3), 540-546 (2009).
  36. Soeters, N., Wisse, R. P., Godefrooij, D. A., Imhof, S. M., Tahzib, N. G. Transepithelial versus epithelium-off corneal cross-linking for the treatment of progressive keratoconus: a randomized controlled trial. Am J Ophthalmol. 159 (5), 821-828 (2015).

Play Video

Cite This Article
Bouheraoua, N., Jouve, L., Borderie, V., Laroche, L. Three Different Protocols of Corneal Collagen Crosslinking in Keratoconus: Conventional, Accelerated and Iontophoresis. J. Vis. Exp. (105), e53119, doi:10.3791/53119 (2015).

View Video