円錐角膜で角膜コラーゲン架橋の三つの異なるプロトコル:従来は、加速してイオントフォレーシス

1Quinze-Vingts National Ophthalmology Hospital, 2INSERM UMR S 968, Institut de la Vision, 3Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06, 4CNRS, UMR 7210
* These authors contributed equally
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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).

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Abstract

円錐角膜は、二国間及び進歩的な角膜拡張症です。その進行を遅くするために、角膜コラーゲン架橋(CXL)は最近、効率的な治療オプションとして導入されました。生物学的および化学的科学では、架橋は、反応性分子との間に形成された新たな化学結合を指します。したがって、角膜コラーゲンCXLの目的は、合成角膜基質中のコラーゲン原線維間の架橋の形成を増加させることです。従来のCXL(C-CXL)プロトコルの効率は、既にいくつかの臨床研究で示されているという事実にもかかわらず、それは、プロシージャと角膜上皮の除去の持続時間の改善から利益を得るかもしれません。したがって、二つの新しい及び最適化されたCXLプロトコルのコヒーレントな評価を提供するために、我々三CXL治療の受けていた円錐角膜の患者検討:イオン導入(I-CXL)を、CXL(-CXL)を加速し、そして従来のCXL( C-CXL)。 -CXLは6時間より早くCXL手順Uです10時間、より高いUVA放射照度を歌うが、それでも上皮の除去を含みます。イオントフォレーシスは、小電流が角膜を通じてリボフラビン浸透を改善するために適用された上皮の非侵襲的技術です。 (OCT)およびインビボ共焦点顕微鏡(IVCM) 前部光コヒーレンストモグラフィを用いて、治療の浸透の深さについては、従来のCXLプロトコルはプログレッシブ円錐角膜を治療するための標準的なままであることを結論付けています。加速CXLは薄い角膜を治療するために、迅速、効果的かつ安全な代替手段であると思われます。イオントフォレーシスの使用はまだ調査されている、より大きな慎重に検討する必要があります。

Introduction

円錐角膜は通常、角膜形状の変更の結果、一般集団1に2000で1に報告二国間及びプログレッシブ角膜拡張であるため、ビジョン2を減少させました 。円錐角膜は通常、早期思春期に存在し、進行は、患者の生涯にわたって可変とすることができるが、この疾患は、通常、安定化する傾向があるとき、人生の第四十年に第三まで進行します。円錐角膜の進行を停止させることにより、架橋は、延期または角膜移植を回避することを目的としています。

現在まで、臨床試験で証明された進歩的な円錐角膜の唯一の効率的かつ安全な治療は、剛性を高めるので、円錐角膜の進行3-8を停止することを目指し、従来の角膜コラーゲン架橋(C-CXL)プロトコルです。動作時間などの感染性角膜炎または間質ヘイズ9と C-CXLの他の可能な危険因子を減らすために、いくつかの改良されたプロトコルを持っています記載されて。まず、加速CXL(A-CXL)は、UVAのより高い放射照度は減少し、時間10にわたって角膜に送達されます。第二に、上皮の創面切除の必要性を回避するために、経上皮のアプローチが採用されています。従来のプロトコル11と比較した場合、残念ながら、それらは成功が限られています。 CXL中角膜リボフラビン送達のための最新の方法は、経上皮イオントフォレーシス(I-CXL)であるが、この治療法の厳密な評価はまだ12に行われていません。イオントフォレーシスは、小電流が組織を通ってイオン化された薬物の浸透を改善するために適用された非侵襲的技術です。イオントフォレーシスによりCXLでは、リボフラビンは上皮を介して角膜を貫通するようにイオン化されます。

生体内では、共焦点顕微鏡(IVCM)は、円錐角膜13のような疾患における異常な角膜の細胞の変化を強調することができ、角膜を画像化する方法です。実際、IVCMサブ基底神経叢および間質角膜実質13〜15の密度の特定の減少と円錐角膜で角膜のすべての層に変化を実証してきました。さらに、IVCMは、C-CXL 16後の角膜の微細構造解析のために非常に便利であることが証明されました。

角膜境界線は300ミクロン17,18の深さで、C-CXL後1ヶ月(10月AS)前眼部光干渉断層撮影で見hyperreflectiveラインとして記載されています。 IVCM次のC-CXLは、300ミクロンの深さに角膜実質細胞の不在を含む角膜の構造変化に関する情報を提供します。この無細胞ゾーンの深さだけでなく、角膜実質内の境界線の深さは、10月1日としてCXL処理19、及び角膜境界線の深さの測定の有効深さに関連すると思われる10月AS上で明らかにしましたCXLは、効率的な臨床として提案された後月CXL効果18の評価のための方法。

本研究では、10月、共焦点顕微鏡ASによって角膜実質境界線の測定を使用して、3つの異なる(従来、加速され、イオン導入)角膜コラーゲン架橋のプロトコルの効率を調査します。我々は、さらに定量的に3治療後の角膜の微細構造の変化を分析するためにIVCMを使用していました。

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Protocol

これらのプロトコルは、当院の人間研究倫理委員会のガイドラインに従ってください。

1.従来の角膜コラーゲンCXL(C-CXL)

患者の調製

  1. 手術前の5日は、ピロカルピンは、処置した眼で一日二回低下1%を置きます。
  2. 手術室では、無菌条件下で、彼/彼女の背中に患者を横になります。
  3. このようなオキシブプロカイン0.4%などの局所麻酔を管理します。
  4. 目と二回消毒ヨウ素と目の周りの皮膚をきれいにしてください。
  5. 開いている目を保つために蓋鏡を使用してください。

2.上皮の除去

  1. マーク・サークル角膜マーカーで角膜の中央9.0ミリメートル。
  2. 鈍いスパチュラを使用して機械的デブリドマンによって角膜上皮の中央7.0〜9.0ミリメートルを削除します。

3.リボフラビンアプリケーション

  1. 目に20%デキストランでリボフラビン0.1%を適用します Eの角膜20分間毎分。

4. UVA照射

  1. 3ミリワット/ cm 2の(5.4 J / cm 2の表面線量)の照度で30分間5cmの作動距離で370 nmの波長のUVA光を角膜に照射。

図1

図1:C-CXL中でUVA照射角膜は、3ミリワット/ cm 2の(5.4 J / cm 2の表面線量)の照度で30分間、5 cmの作動距離で370 nmの波長のUVA光を照射します。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

  1. 照射中、角膜に5分ごとリボフラビンの滴を適用します。
  2. 照射中、局所麻酔(オキシブプロカイン0.4%)は必要に応じて追加します。
外科 "> 5。終了

  1. 入れ抗生物質滴(トブラマイシン0.3%)、運営の目に人工涙液(ヒアルロン酸0.18%低下)。
  2. 再上皮が完了するまで、手術の終了時に、ソフト包帯コンタクトレンズを配置します。再上皮化は、通常は3日かかります。
  3. そのようなパラセタモール(500 mg)を加えたコデイン(30 mg)を、6丸薬日と鎮痛剤を処方します。
  4. 角膜上皮再形成した後、ステロイドと局所療法(局所デキサメタゾン1 mg / mlの)を開始し、3〜4週間継続します。さらに、1月の人工涙液を1日4回を使用しています。

2.加速角膜コラーゲンCXL( - CXL)

患者の調製

  1. 手術前の5日は、ピロカルピンは、処置した眼で一日二回低下1%を置きます。
  2. 手術室では、無菌条件下で、彼/彼女の背中に患者を横になります。
  3. このようなオキシブプロカイン0.4%などの局所麻酔を管理します。
  4. 電子メールをきれいにあなたがた二回消毒ヨウ素と目の周りの皮膚。
  5. 開いている目を保つために蓋鏡を使用してください。

2.上皮の除去

  1. マーク・サークル角膜マーカーで角膜の中央9.0ミリメートル
  2. 鈍いスパチュラを使用して機械的デブリドマンによって角膜上皮の中央7.0〜9.0ミリメートルを削除します。

3.リボフラビンアプリケーション

  1. 10分毎に2分角膜上デキストランなしリボフラビン0.1%を適用します。

4. UVA照射

  1. 30 mWの/ cm 2の(5.4 J / cm 2の表面線量)の照度で3分間5cmの作動距離で370 nmの波長のUVA光を角膜に照射。
  2. (oxybuprocaï 0.4%NE)照射中、局所麻酔を追加し、必要に応じて。

外科5.終了

  1. 抗生物質滴(0.3%トブラマイシン)と人工涙液を配置(ヒアルロン酸が0をドロップ操作の目に0.18パーセント)。
  2. 再上皮が完了するまで、手術の終了時に、ソフト包帯コンタクトレンズを配置します。再上皮化は、通常は3日かかります。
  3. そのようなパラセタモール(500 mg)を加えたコデイン(30 mg)を、6丸薬日と鎮痛剤を処方します。
  4. 角膜上皮再形成した後、ステロイドと局所療法(局所デキサメタゾン1 mg / mlの)を開始し、3〜4週間継続します。さらに、1月の人工涙液を1日4回を使用しています。

3.イオントフォレーシス(I-CXL)

患者の調製

  1. 手術前の5日は、ピロカルピンは、処置した眼で一日二回低下1%を置きます。
  2. 手術室では、無菌条件下で、彼/彼女の背中に患者を横になります。
  3. このようなオキシブプロカイン0.4%などの局所麻酔を管理します。
  4. 目と二回消毒ヨウ素と目の周りの皮膚をきれいにしてください。
  5. 開いている目を保つために蓋鏡を使用してください。
_step "> 2。イオントフォレーシス装置を配置します。

  1. 術野の下で額に粘着性のパッシブ電極を適用します。
  2. 開いた目に、活性電極、吸引リングを適用します。吸引をリリースする前に、角膜の周囲に吸引リングを中央に配置します。

図2

図2.イオントフォレーシス装置。受動電極は、術野の下で額と活性電極、吸引リング、開いた目に適用されるに適用されます。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

3.リボフラビンアプリケーション

  1. デキストランのない低浸透圧0.1%のリボフラビンと吸引リングを入力します。

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I-CXL図3.リボフラビンアプリケーション 。吸引リングは、デキストランずに低浸透圧0.1%のリボフラビンが充填されている。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

  1. 0.2ミリアンペアでの電流をスタートし、徐々に5分( 図4)の総イオン導入時間を1.0ミリアンペアに増加します。

図4

浸透リボフラビン図4.イオントフォレーシス装置。電流は、最初は0.2ミリアンペアで、徐々に1.0ミリアンペアに増加しました。総イオン導入時間は5分である。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

EP "> 4。UVA照射

  1. 10ミリワット/ cm 2の(5.4 J / cm 2の表面線量)と9分間5cmの作動距離での放射照度で370 nmの波長のUVA光で角膜を照射。
  2. (oxybuprocaï 0.4%NE)照射中、局所麻酔を追加し、必要に応じて。

外科5.終了

  1. 抗生物質滴(トブラマイシン0.3%)、運営の目に人工涙液を(ヒアルロン酸0.18%低下)を配置します。
  2. そのようなパラセタモール(500 mg)を加えたコデイン(30 mg)を、6丸薬日と鎮痛剤を処方します。
  3. 手術後、ステロイドと局所療法(局所デキサメタゾン1mgの/ ml)を開始し、3〜4週間継続します。さらに、1月の人工涙液を1日4回を使用しています。

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Representative Results

角膜境界線は301.6ミクロン(SD、73.6)の平均深さで例92%で10月ASに見えました

図5
358ミクロン(白矢印)の平均深さで角膜実質境界線を可視化(10月AS) のC-CXL。高解像度角膜前眼部光干渉断層撮影スキャン後の図5.境界線 、従来の角膜コラーゲンクロス後1ヶ月リンク(C-CXL)。スケールバーは250μm。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

1ヶ月のC-CXL後、-CXL後、それは183.1ミクロン(SD、39.6)の平均深さで例85.5パーセントで見られたのに対し。

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176ミクロン(白矢印)の平均深さで角膜実質境界線を可視化(10月AS) のA-CXL。高解像度角膜前眼部光干渉断層撮影スキャン後の図6.境界線 、加速角膜コラーゲンクロス後1ヶ月リンク(A-CXL)。スケールバー:250μmで、この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

最後に、I-CXL後、角膜境界線のみ214ミクロン(SD、37.5)の平均深さで例46.5パーセントで見られました。 C-CXL、-CXLまたはI-CXL次のいずれかの角膜境界線の深さの差は(P <0.001およびp = 0.01)、統計的に有意でした。境界線は、C-CXLとI-CXLた(p = 0.005)後より、CXL後に有意により頻繁に存在していました。

図7
238.5ミクロン(白矢印)の平均深さで角膜実質境界線を可視化(10月AS)I-CXL。高解像度角膜前眼部光干渉断層撮影スキャン後の図7.境界線 、イオン導入後1ヶ月(I-CXL )。スケールバー:250μmで、この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

いいえ内または術後合併症は、内皮細胞計数に有意差を含まない3つのプロトコルのいずれかを適用した後の6ヶ月以内に患者のフォローアップでは検出されませんでした。また、最大のK値(Kmaxの)は6ヶ月のフォローアップ後のプロトコルの各々について安定したままでした。

表1 表1.有効性およびCXLの各プロトコルの安全性。従来の(C-CXL)以下の最大K値の進化(度数、D)および内皮密度は、( - CXL)を加速し、イオントフォレーシス(I-CXL)架橋。

プロトコルの各々について、1〜3月術後期間において、細胞外小腔および断片化角膜実質細胞の核を有する前方の間質浮腫は、IVCMで観察されました。 6ヵ月の時点で、角膜実質の核を有する前部間質の再増殖が見られた他の2つのプロトコルの後よりも、I-CXL後大きかったです。架橋および非連動角膜実質の間の境界は、角膜実質は細長い大型ハイパー反射間質バンドに囲まなった領域として見られました。

図8
図8:CC後の微細構造の角膜の変化XL従来のコラーゲンの架橋(C-CXL)1ヶ月後に得られた角膜実質インビボ共焦点顕微鏡のスキャン(IVCM):ハイパー反射質(白矢印)および細胞外窩(アスタリスク)と前部間質浮腫が観察されます。スケールバー:50μmです。

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Discussion

UVA照射及びリボフラビンを用いCXLは、円錐角膜の進行を阻止するための標準的な治療です。リボフラビンは、UVA 3を照射したときの化学共有結合(架橋)を誘導光増感剤です。角膜では、この現象は、角膜の剛性を高めるコラーゲン原線維間の架橋を生成します。この現象はよく記載されているが、今まで角膜内架橋の直接的な証拠はなかったです。それにもかかわらず、いくつかの研究は、このように、C-CXL 3-8の有効性を実証する手順の後のKmaxの安定化を報告しています。この効果は、クロスリンクまたは角膜実質内の他の微細構造の変化によるものであるかどうかの問題は未解決のままです。

CXLの有効性の間接的な臨床転帰の一つは、10月とIVCM CXL後1ヶ月ASで検出角膜境界線です。最近、Kymionisら。ことを示したhyperreflectanceエヴァ10月は、無細胞と共焦点顕微鏡20に見られる細胞のゾーン間の遷移領域に対応するので、使用してluated。このように、10月ASに見られる角膜境界線は、無細胞間質の下で、通常の1を超えるアクティブに角膜実質とfibroblastesのゾーンに対応している必要があります。それにもかかわらず、山芋や仲間21は、6ヶ月、C-CXL後視力の、最大K値の変化にCXL境界線の深さとの相関関係を示すことができませんでした。 CXLより多くの量は、視力や角膜曲率の大きな減少が大きく強化をもたらすことができるかどうかの問題は、長い術後のフォローアップと研究の対象のまま。また、IVCMの平均前部間質角膜実質密度数については、有意な減少は、C-CXLとA-CXLと12ヶ月の時点で、私-CXL 22-24と6ヶ月で正常化して、最初の6ヶ月の間に観察されました。その結果、微細構造の角膜を変化させます変更が使用されるコラーゲン架橋プロトコルの種類に依存して表示されます。この結果と、角膜境界線は、A-CXLまたはI-CXLは、これら3つのプロトコルの表示と有効性を議論するために私達を許可した後に、よりC-CXL後に有意に深く現れたという事実。

従来のプロトコルはすでに6年3-8の最大のフォローアップで、その有効性と安全性を証明しています。 C-CXLは、内皮細胞25を保護するために 、少なくとも400ミクロンの角膜厚度計が必要です。その主な欠点は、持続時間(1時間)および上皮を除去するために必要に関連しています。確かに、これは、患者の不快感や痛みを引き起こし、そのような感染性角膜炎や間質曇り9のようないくつかの合併症を引き起こす可能性があります。それにもかかわらず、今のところ、このプロトコルは、まだ進化が攻撃的である場合は特に、プログレッシブ円錐角膜の治療のために推奨されます。

C-CXLの主な欠点の一つは目だったことを考えます手順Eの期間は、加速されたプロトコルは、最初に角膜26に高い放射照度を提供することにより、操作時間の短縮を目的としました。しかし、10分の浸漬時間を低減することが観察され、したがって、表在角膜境界線につながる、角膜へのリボフラビンのイントラ間質の浸透を制限することができます。さえ、それが報告されていない場合には光子の同じ数がフィブリルに触れているという事実にもかかわらず、それは、CXL中で10倍の放射照度は、内皮傷害27のリスク、28を拡張することが可能である。この文脈では、それは-CXLに使用リボフラビンにおけるデキストランの欠如は高い放射照度にもかかわらず、内皮損傷がないことを説明するかもしれないことを指摘すべき重要。実際、デキストランは手順中に角膜の菲薄化をもたらし、したがって、潜在的な内皮の損傷29の浸透圧効果を有することが知られています。その結果、加速CXLは安全CXLモダリティであるように思われます。さらに、A-CXLプロトコルのEEMS有効であること。実際に最大K値は、6ヵ月フォローアップ時に安定なままでした。それにもかかわらず、C-CXL用として、その主要な制限は、痛みや、ヘイズ、角膜感染症9などの潜在的な合併症につながるdesepithelializationです。 Touboul らは 、CXL 23で治療された患者の共焦点顕微鏡を用いて定性的な研究を行いました。 C-CXL、UVA-リボフラビンの補強効果と比較した場合、実際には、より大きな角膜実質細胞のアポトーシスと増加した間質反射率を有する角膜の前150-200ミクロンで最も顕著であるように思われました。この知見は、薄い角膜(350〜400ミクロンの最小厚さ)を有する患者が加速CXLから利益を得ることができることを示唆しています。このとき、C-CXL前に薄い角膜の腫れにつながるハイポ浸透圧リボフラビンは、このプロトコルは、まだ内皮障害25を防止するために 、少なくとも400ミクロンの角膜厚度計を必要とするために使用されます。それにもかかわらず、CXLを好むことも加速entially薄い角膜のための円錐角膜を安定化するために、より速く、より少ない浸透処理として、将来的に使用されます。しかし、長期的な研究が決定的角膜生体力学に及ぼす影響との境界線の深さを相関させるために必要とされています。

イオン導入CXLは最近、上皮デブリドマン12、電流力の30。応用角膜実質に浸透するハイポ浸透圧リボフラビンを回避するために開発された1経上皮プロトコルです。 Vinciguerraや同僚は前向き研究では、イオントフォレーシスCXLを受けた20の目を検討しました。彼らは、Kmaxとは処置後1年間安定であることが示されました。しかし、境界線は、フォローアップの31時の10月ASと明らかに測定可能ではなかったです。同様に、我々の研究では、角膜の境界線は、10月はほとんどの患者(46.5パーセント)の半分以下で214ミクロンの平均深さで見られなかったASと評価しました。さらに、共焦点顕微鏡は、はるかに少ない角膜実質APを明らかにしました2他のプロトコル後より、I-CXL後optosisと増加した間質反射率。実際に、共焦点顕微鏡および変性リボフラビン(Ricrolin TE)を用いて、Caporossiら。経上皮架橋の別のプロトコルを調査しました。イオントフォレーシス用として、彼らは間質角膜実質のアポトーシスは表面的だった(140ミクロンの深さを意味する)と不均一前部間質11に見られることがわかります。加えて、彼らはこのエピオンプロトコルは、多くの場合、病気32のより積極的な形態に苦しむ小児患者への応用に注意書きを追加し、フォローアップの24ヶ月後に、円錐角膜の進化をもたらしたことを確認しました。実際、他の経上皮のプロトコルについては、イオントフォレーシスは、小児患者33内の地形指標の改善を保証していないようです。有効性のこの欠如は、 その場 11,34-36 上皮に限定されたリボフラビンおよびUVAの浸透によって説明することができます。確かに、上皮はphysiですリボフラビンおよびUVAの浸透の両方のCAL障壁、アポトーシスの深さを制限するため、角膜の生体力学的効果11。また、同時にUV暴露28の間に光増感剤、紫外線遮断剤として機能リボフラビン。したがって、それは他の経上皮のプロトコルのように、イオントフォレーシス中不十分リボフラビン浸透が処置の有効性を制限するだけでなく、内皮細胞の損傷の危険性を増加させるだけではなく、考えられます。それにもかかわらず、何の内皮細胞の損失は、まだイオン導入後として認められませんでした。最後に、私たちの研究では、同様にVinciguerra 。31、最高のK値が安定した6ヶ月のI-CXL後に現れました。しかし、この新たな手順が信頼できるかどうかのまま長いフォローアップから見られることを残ります。このように、他のエピオンプロトコルと同様に、注意がイオントフォレーシスを使用する場合に必要です。それにもかかわらず、経上皮CXLへの熱意は、ポテンシャルの減少を考慮すると、理解しやすいですCXL合併症。エピオフCXLで、合併症は、本質的に一時曇り9に起因する症例の約1%で発生します。残念ながら、このヘイズは時折、角膜の傷を残します。そのため、私たちは現在、イオントフォレーシスCXLは、小児患者には慎重に使用する必要があることを信じて、私たちは主に薄い角膜、ゆっくりと進行して円錐角膜の患者さんに、このプロトコルを提案します。

結論として、浸透に関しては、従来のCXLプロトコルはプログレッシブ円錐角膜を治療するための標準的なオプションのまま。加速CXLは特に薄い角膜を治療するために、迅速、効果的かつ安全な代替手段であるように思われます。イオントフォレーシスは、前の角膜実質細胞のダメージが少ないと見えにくく境界線に関連付けられているので、大きな慎重に検討する必要があります。

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
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

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References

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