Een "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
In dit werk stellen we een originele benadering endotheliale keratoplasty, gebaseerd op het gebruik van een femtoseconde laser om donorweefsel en een nabij infrarood diodelaser te lassen op de ontvangende laag te bereiden. Intraoperatieve meting van de donor hoornvlies moeten de afmetingen donorweefsel kunnen ontwerpen. Endotheliale keratoplastiek is in de laatste jaren voorgesteld penetrerende keratoplastie vervangen behandelen ziekte endotheliale 1,2. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is sneller visueel herstel met betrekking tot penetrerende keratoplastie, verminderde anesthesie tijdens de operatie, een verminderd risico van afstoting van het transplantaat en het behoud van integriteit oog. De belangrijkste risicofactor is postoperatieve donor lenticule dislocatie. De standaardtechniek wordt uitgevoerd door het inbrengen van de donor endotheel in zijn eindpositie waar het wordt gehandhaafd door de injectie van een luchtbel: geen hechtingen worden gebruikt vanwege de mechanische, biofysische en dimensionele characteristics van het endotheel. Bovendien kan gezichtsscherpte herstel beperkt vooral door een mismatch tussen donor en ontvanger weefsel door een dikke getransplanteerde weefsel.
Hier presenteren we een procedure uitvoeren endothelial keratoplasty dat de belangrijkste problemen kan overwinnen. De donor endothelium kan in zijn eindpositie worden gewaarborgd door het gebruik van de laser lastechniek. Dit is een gecontroleerde en gelokaliseerde fotothermische proces: het kan worden geïnduceerd bij de donor / ontvanger-interface. Er is onderzocht in de afgelopen tien jaar en in indringende keratoplasty en in de transplantatie van endotheel 3-5 voorgesteld. De nabije infrarood licht (golflengte: 810 nm) uitgezonden door een laag vermogen diodelaser is geboekt met het biologische weefsel op de wond. Het hoornvlies is uiteraard transparant voor deze golflengte: om dit weefsel te brengen in het laserlicht te absorberen, dient te kleuren met een chromofoor. De voorgestelde kleurstof een steriel verzadigdd water oplossing van indocyaninegroen (ICG). We hebben aangetoond dat wanneer hoornvliesweefsel goed is gekleurd met dit ICG voorbereiding, het toont een absorptiepiek bij 810 nm 6. Bovendien wordt ICG veel gebruikt in de klinische diagnostiek en de veiligheid ervan reeds aangetoond bij mensen. De gebrandschilderde hoornvlies absorbeert de diodelaser licht energie en de belangrijkste uiteindelijke effect is een gecontroleerde temperatuur stijging bij het lassen website. Geen thermische effecten veroorzaakt in het ongekleurde weefsel. De versterking temperatuur veroorzaakt reversibele thermische denaturatie in de stromale collageen, met een onmiddellijke closuring van de wond wanden bij afkoeling. Dit laserlassen effect werd eerst aangetoond in staaroperaties 7,8 en doordringend keratoplastie 9,10. Een geoptimaliseerde benadering die we presenteren in dit document is onderzocht voor toepassing in endotheliale keratoplasty.
In de voorgestelde operatie, enkele laser vlekken (blijvende tientallen msec) are afgeleverd aan het weefsel, hetgeen resulteert in een fotothermische effect gelokaliseerd binnen de spot afmeting (enkele honderden micrometer in diameter): de geïnduceerde effect is een harde laserlassen, bestaande uit een fotocoagulatie van het collageen afgezonderd donor / hostinterface. Het resultaat van het collageen denaturatie bij de gelaste plaats een sterke hechting tussen de donor en gastheer weefsels, waardoor een effect hechten die onmogelijk te verkrijgen met standaardtechniek (st). Het weefsel herwint zijn natuurlijke uitstraling in een korte follow-up (1 maand) en de hechting tussen donor / gastheerweefsels wordt verbeterd door de lassen aangebracht in een zeer vroeg stadium van de genezing fase.
Om de andere belangrijke risico van endotheliale keratoplastiek, namelijk de transplantatie van een dikke donorweefsel voorkomen wordt intrasurgical optical coherence tomography (OCT) gebruikt: een commercieel toestel meet de dikte van donor hoornvlies, waardoor een correcte snede profiel worden ontworpen defemtosec laser. De voorgestelde "all laser" endotheliale transplantatie lijkt dus de klinische resultaten van deze minimaal invasieve chirurgie verbeterd.
Protocol
Representative Results
Discussion
De "all laser" endotheliale transplantatie is een originele benadering van minimaal invasieve hoornvliestransplantatie.
Alle in het protocol beschreven procedures werden uitgevoerd in de operatiekamer, het observeren van de hygiëne en sterilisatie procedure die gemeenschappelijke praktijken tijdens operaties, zoals het gebruik van gesteriliseerde handschoenen, toga, masker en cap zijn. De ICG oplossing werd bereid in de operatiekamer, kort voor de toepassing in kleuren van de dono…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs willen FORTE Project, gefinancierd door de regio Toscane (POR Creo FESR 2007-2013 Bando Unico R & S 2012), de EU FP7 ECHORD ++ Experiment LA-ROSES dat gedeeltelijk ondersteund de onderzoeksactiviteiten, en het KP7 BiophotonicPlus Project "LITE" verleend bedanken door regio Toscane.
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) |
References
- Tan, D. T., Dart, J. K., Holland, E. J., Kinoshita, S. Corneal transplantation. Lancet. 379 (9827), 1749-1761 (2012).
- El Husseiny, M. A., Manero, F., Gris, O., Elies, D. Historical Review and Update of Surgical Treatment for Corneal Endothelial Diseases. Ophthalmol Ther. , (2014).
- Rossi, F., et al. Laser tissue welding in ophthalmic surgery. J Biophotonics. 1 (4), 331-342 (2008).
- Pini, R., et al. Combining femtosecond laser ablation and diode laser welding in lamellar and endothelial corneal transplants. Proc. SPIE Ophthalmic Technologies XVIII. 6 (844), 684411-1-684411-7 (2008).
- Rossi, F., et al. All-laser’ endothelial corneal transplant in human patients. Proc. SPIE Ophthalmic Technologies XXII. 8209, 82091O-1-82091O-3 (2012).
- Rossi, F., Pini, R., Menabuoni, L. Experimental and model analysis on the temperature dynamics during diode laser welding of the cornea. J Biomed Opt. 12 (1), 014031-1-014031-7 (2007).
- Menabuoni, L., et al. Laser-assisted corneal welding in cataract surgery: retrospective study. J Cataract Refract Surg. 33 (9), 1608-1612 (2007).
- Buzzonetti, L., et al. Laser Welding in Penetrating Keratoplasty and Cataract Surgery in Pediatric Patients. Early Results. J Cataract Refract Surg. 39 (12), 1829-1834 (2013).
- Menabuoni, L., et al. The ‘anvil’ profile in femtosecond laser-assistedpenetrating keratoplasty. Acta Ophthalmol. 91 (6), e494-e495 (2013).
- Canovetti, A., et al. Laser-assisted penetrating keratoplasty: one year’s results in patients, using a laser-welded “anvil”-profiled graft. Am J Ophthalmol. 158 (4), 664-670 (2014).
