En "All-laser" Endothelial Transplant

Summary

An all laser procedure is proposed in the endothelial transplant. The surgical technique is based on the use of a femtosecond laser to prepare the donor tissue. Laser welding technique is then used to secure the donor endothelium in the correct position.

Abstract

The “all laser” assisted endothelial keratoplasty is a procedure that is performed with a femtosecond laser used to cut the donor tissue at an intended depth, and a near infrared diode laser to weld the corneal tissue. The proposed technique enables to reach the three main goals in endothelial keratoplasty: a precise control in the thickness of the donor tissue; its easy insertion in the recipient bed and a reduced risk of donor lenticule dislocation. The donor cornea thickness is measured in the surgery room with optical coherence tomography (OCT), in order to correctly design the donor tissue dimensions. A femtosecond laser is used to cut the donor cornea. The recipient eye is prepared by manual stripping of the descemetic membrane. The donor endothelium is inserted into a Busin-injector, the peripheral inner side is stained with a proper chromophore (a water solution of Indocyanine Green) and then it is pulled in the anterior chamber. The transplanted tissue is placed in the final and correct location and then diode laser welding is induced from outside the eyeball. The procedure has been performed on more than 15 patients evidencing an improvement in surgery performances, with a good recovery of visual acuity and a reduced donor lenticule dislocation event.

Introduction

I detta arbete presenterar vi en originell metod för endotelial keratoplasti, baserad på användningen av en femtosecond laser för att framställa donatorvävnad och en nära infraröd diodlaser för att svetsa den på recipientbädden. Intraoperativ mätning av donatorhornhinnan är nödvändig för att korrekt utforma donatorvävnads dimensioner. Endothelial keratoplastik har föreslagits i de senaste åren för att ersätta penetrerande keratoplastik vid behandling av endotel sjukdom ^1,2. Den största fördelen med denna teknik är en snabbare visuell återhämtning, med avseende på penetrerande keratoplasti, minskad anestesi under kirurgi, en minskad risk för transplantatavstötning och bevarandet av ögon integritet. Den största riskfaktorn är postoperativ givare lenticule förskjutning. Standardtekniken utföres genom att sätta in givaren endotelet i sin slutliga position där den hålles genom injektion av en luftbubbla: inga suturer används på grund av den mekaniska, biofysiska och dimensions characteristics av ​​endotelet. Dessutom kan synskärpan återhämtning begränsas främst på grund av en obalans mellan givare och mottagare vävnader på grund av en tjock vävnad transplanteras.

Här presenterar vi ett förfarande för att utföra endotel keratoplastik som kan övervinna dessa viktigaste problemen. Donator endotel kan säkerställas i dess slutliga position med hjälp av lasersvetsningsteknik. Detta är en kontrollerad och lokaliserade fototermisk process: det kan induceras hos givaren / mottagarens gränssnitt. Det har studerats under de senaste tio åren och föreslås i penetrerande keratoplasti och transplantation av endotel ^3-5. Den nära infrarött ljus (våglängd: 810 nm) som avges av en låg effektdiodlaser avges mot den biologiska vävnaden vid sårstället. Hornhinnan är naturligtvis transparent för denna våglängd:, för att göra denna vävnad för att absorbera laserljus, är det nödvändigt att färga det med en kromofor. Den föreslagna färgämnet är en steril mättad vattenlösning av indocyaningrönt (ICG). Vi visade att när hornhinnevävnad är korrekt färgas med denna ICG beredning, det visar en absorptionstopp vid 810 nm ^6. Dessutom är ICG ofta används i klinisk diagnostik och dess säkerhet har redan visat på människor. Den färgade hornhinnan absorberar diodlaserljusenergi och huvudresulterande effekten är en kontrollerad temperaturökning vid svetsplatsen. Inga termiska effekter induceras i de ofärgade vävnader. Förbättringen temperaturen inducerar reversibel termisk denaturering i stromala kollagen, med en omedelbar closuring av såret väggarna vid kylning. Denna lasersvetsning effekt först visats i kataraktkirurgi ^7,8 och genomträngande keratoplastik ^9,10. En optimerad metod som vi presenterar i denna uppsats har studerats för användning i endotel keratoplasti.

I den föreslagna operationen, enskilda laserpunkter (som varar tiotals msek) are levereras till vävnaden, vilket resulterar i en fototermisk effekt lokaliserad inom spotdimensionen (några hundratals | im i diameter): den inducerade effekten är en hård lasersvetsning, som består av en fotokoagulering av kollagenet begränsas hos givaren / värdgränssnittet. Resultatet av kollagendenaturering vid den svetsade webbplatsen är en stark vidhäftning mellan givar- och värdvävnader, vilket ger en suture effekt som är omöjligt att uppnå med standardteknik (maskor). Vävnaden återfår sin naturliga utseende i en kort uppföljning (1 månad) och vidhäftningen mellan donatorn / värdvävnader förbättras genom svetsn tillhandahålls i ett mycket tidigt skede av läkningsfasen.

För att undvika den andra största risken för den endoteliala keratoplasti, dvs transplantation av en tjock donatorvävnad, är intrasurgical optisk koherens tomografi (OCT) användes: en kommersiell anordning mäter tjockleken på donatorhornhinnan, så att en korrekt skuren profil kan utformas med denfemtosec laser. Den föreslagna "alla laser" endotel transplantation verkar därmed förbättra de kliniska resultaten av denna minimalinvasiv kirurgi.

Protocol

Studien genomfördes med den prospektivt godkännande av sjukhusets etiska kommittén; informerat samtycke erhölls. Studien var i anslutning till principerna i Helsingforsdeklarationen. 1. Donator endotelet Framställning Använd en donatorhornhinnan som framställts av den lokala ögonbanken vid rumstemperatur. I kirurgi rummet, dra ut donatorhornhinnan från sin leveransbehållare och avskilja lösningen för vävnads bevarande och näring som används för hornhinnan…

Representative Results

Den "all laser" kirurgiskt ingrepp föreslås att utföra minimalinvasiv hornhinnetransplantation. Förfarandet är lätt att utföra (se figur 1): med avseende på en standard-endotelial transplantation endast stegen att mäta hornhinnans tjocklek, färgning av donatorvävnaden och leverera laserljuset tillsättes. De uppnådda fördelar till stor del kompensera en ökad kirurgisk tid av några minuter. Användningen av intraoperativ ULT mäta givarhornhinnan tjocklek och femtosecond laser so…

Discussion

Den "all laser" endothelial transplantation är en originell metod för minimalinvasiv hornhinnetransplantation.

Alla de förfaranden som beskrivs i protokollet utfördes i kirurgi rummet, observera hygienisk och sterilisering förfarande som är vanliga metoder under operationer, såsom användning av steriliserade handskar, kappa, mask och mössa. ICG lösning framställdes i kirurgi rummet, snart före dess tillämpning i färgning givaren endotel. ICG pulver, vattnet och alla d…

Materials

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)