Способ заготовки ультратонких донорских роговичных трансплантатов для задней послойной кератопластики с эндотелиального доступа с помощью фемтосекундного лазера

Изобретение относится к медицине, а более конкретно к офтальмологии, и предназначено для формирования ультратонкого роговичного диска (трансплантата) равномерной толщины для задней послойной кератопластики.

Автоматизированная задняя послойная кератопластика, также известная как DSAEK (Descemet's Stripping Automated Endotelial Keratoplasty), является «Золотым стандартом» лечения эндотелиальной дистрофии Фукса и вторичной буллезной кератопатии. Функциональный результат операции во многом зависит от толщины и равномерности трансплантата. При формировании трансплантата с передней поверхности роговицы при помощи механического микрокератома или фемтосекундного лазера, ввиду анатомических особенностей строения роговицы, получается трансплантат неравномерной толщины. Большая толщина периферической части трансплантата по сравнению с центральной приводит к существенному гиперметропическому сдвигу рефракции пациента.

Выходом является формирование трансплантата с задней стороны роговицы, то есть вывернув его эндотелием вверх. Подобная технология позволяет создать ультратонкий, равномерный, предсказуемый по толщине трансплантат. Имеется описание такой методики для фемтосекундного лазера Ziess Visumax 500 кГц (Jesper Hjortdal, Esben Nielsen, Anders Vestergaard, Anders . Inverse Cutting of Posterior Lamellar Corneal Grafts by a Femtosecond Laser // The Open Ophthalmology Journal. 2012 - №6. P. 19-22).

Недостатками метода являются применение относительно высокоэнергетической лазерной установки с изогнутым аппланационным интерфейсом, а также прямой угол между эндотелиальной и боковыми поверхностями трансплантата. Несмотря на полученные ультратонкие (130 мкм) равномерные по толщине срезы задних слоев роговицы, средняя острота зрения пациентов через 12 месяцев после операции составила 0,3, а максимальная не превысила 0,5. Авторы связывают это с наличием «хейза» в области интерфейса «донор-реципиент». Такого рода пролиферативный ответ кератоцитов характерен для их активации избыточным энергетическим воздействием. Прямой угол между эндотелием трансплантата и его боковыми поверхностями приводит к формированию непокрытой эндотелием «ступеньки» между десцеметовой мембраной реципиента и эндотелием трансплантата. Это удлиняет период послеоперационного отека стромы роговицы и зрительной реабилитации, а также может привести к затеканию внутриглазной жидкости под трансплантат и его послеоперационной дезадаптации (половина случаев в приведенной статье), что требует дополнительных хирургических манипуляций и отрицательно сказывается на жизнеспособности трансплантата. Снижение плотности эндотелиальных клеток трансплантата через 12 месяцев после операции при данной методике сопоставимо с методикой выкраивания трансплантата механическим микрокератомом.

Задачей изобретения является разработка безопасного, прогнозируемого и эффективного способа формирования ультратонких донорских роговичных трансплантатов равномерной толщины с помощью фемтосекундного лазера с целью повышения качества заготавливаемого роговичного диска и улучшения клинико-функциональных результатов задней послойной кератопластики.

Техническим результатом изобретения является возможность формирования ультратонкого равномерного по толщине трансплантата в 130 мкм, диаметром 8,2 мм со скошенной боковой поверхностью (угол боковой поверхности трансплантата относительно эндотелиальной 27°). Толщина в 130 мкм является оптимальной для применяемой хирургической техники, так как при данной глубине ламеллярного среза лазерное излучение не оказывает повреждающего действия на эндотелиальные клетки. В результате операции, после дегидратации трансплантата, его итоговая толщина составляет около 80 мкм, что полностью соответствует критериям ультратонкого и обеспечивает максимальное качество зрительных функций реципиента. Толщина трансплантата при данном подходе является легко прогнозируемой и не зависит от исходной толщины донорской роговицы. Острый угол боковой поверхности трансплантата обеспечивает лучшую адаптацию трансплантата к роговице реципиента. По мере дегидратации трансплантата и уменьшения его толщины в послеоперационном периоде происходит плавное подгибание краев трансплантата, в результате чего происходит сопоставление краев десцеметовой мембраны трансплантата с десцеметовой мембраной роговицы реципиента. Это укорачивает период послеоперационного отека роговицы и трансплантата, обеспечивает более быстрое восстановление зрительных функций.

В работе используют фемтолазерную установку российского производства (Фемто-Визум, Оптосистемы, Троицк) с плоским аппланационным интерфейсом, обеспечивающим равномерное уплощение роговицы. Машина работает на частоте 1 МГц и с энергией импульса не более 1 мкДж, что обеспечивает равномерный срез высокого качества и минимальную активацию кератоцитов.

Технический результат достигается тем, что в способе заготовки ультратонких донорских роговичных трансплантатов для задней послойной кератопластики с эндотелиального доступа с помощью фемтосекундного лазера, включающей запрограммированные интрастромальные разрезы, позволяющие получить равномерный ультратонкий трансплантат толщиной 130 мкм, для горизонтального разреза формируют трансплантат со скошенными боковыми поверхностями, расположенными под углом 27° к поверхности эндотелия.

Изобретение поясняется чертежом, где изображена схема заготовки трансплантата на фемтосекундной лазерной установке «Фемто-Визум». Позицией 1 обозначена эндотелиальная поверхность роговицы, 2 - аппланационный интерфейс лазера, 3 - эпителиальная поверхность роговицы, 4 - диаметр начала вертикального реза, 5 - диаметр окончания вертикального реза, 6 - глубина начала вертикального реза, 7 - глубина ламеллярного разреза, α - угол вреза (угол боковой поверхности трансплантата относительно эндотелиальной 27°).

Способ осуществляется следующим образом. В способе формирования донорского роговичного диска, согласно изобретению, фемтосекундным лазером формируют запрограммированные интрастромальные разрезы посредством одноэтапной резекции. При этом донорский консервированный корнеосклеральный диск помещают под лазерную установку инвертно (эндотелием кверху). Первый срез проводят в ламеллярной плоскости в растровом режиме на глубине 130 мкм. Используются следующие параметры работы фемтолазера для горизонтального среза: энергия 0,1 мкДж, расстояние между импульсами лазера - 3 мкм, между уровнями - 3 мкм, диаметр 8,2 мм. После выполнения ламеллярного разреза выполняют второй разрез в вертикальном направлении с глубины 150 мкм кверху (в сторону эндотелия). Диаметр начала реза на глубине 150 мкм 7,6 мм, диаметр окончания реза на уровне эндотелия 8,2 мм. При выбранных диаметрах угол вреза составляет 27°. Используются следующие энергетические характеристики работы фемтолазера для вертикального среза: энергия импульса 0,6 мкДж, частота 1 МГц, расстояние между импульсами лазера - 2 мкм, расстояние между каждым уровнем бокового разреза - 2 мкм. Таким образом, лазер программируют так, чтобы вертикальный и ламеллярный разрезы частично перекрывали друг друга. Это необходимо для достижения высокого качества отделения трансплантата по краям среза.

Способ операции осуществляется следующим образом. Донорский роговичный трансплантат формируют при помощи фемтолазерной установки российского производства (Фемто-Визум, Оптосистемы, Троицк) с плоским аппланационным интерфейсом, использующей излучение инфракрасного лазера с длиной волны 1030-1050 нм, частотой следования импульсов 1 МГц, продолжительностью импульса 400 фс, энергией в импульсе 0,6 мкДж для вертикального и 0,1 мкДж для ламеллярного разреза. Низкая энергия и высокая частота импульса обеспечивают равномерный срез высокого качества и минимальную активацию кератоцитов.

Донорскую роговицу извлекают из среды для консервирования Борзенка-Мороз, выворачивают эндотелием кверху и помещают на искусственную переднюю камеру (ИПК). После закрывания механизма ИПК ее наполняют средой для консервирования роговиц (Борзенка-Мороз) до состояния нормотонии роговицы, что важно для создания правильной и полной аппланации. Эндотелиальная поверхность роговицы увлажняется консервационной средой для минимизации потери эндотелиальных клеток в момент аппланации. Готовую для работы роговицу в ИПК помещают под аппланационную линзу, соединенную с фемтосекундным лазером «Фемто-Визум». После обеспечения центровки и полной аппланации роговицы под контролем компьютерной программы производят срез роговицы заданного профиля. Первый срез проводят в ламеллярной плоскости в растровом режиме на глубине 130 мкм. Используются следующие параметры работы фемтолазера для горизонтального среза: энергия 0,1 мкДж, расстояние между импульсами лазера - 3 мкм, между уровнями - 3 мкм, диаметр 8,2 мм. После выполнения ламеллярного разреза выполняют второй разрез в вертикальном направлении с глубины 150 мкм кверху (в сторону эндотелия). Диаметр начала реза (d) на глубине 150 мкм 7,6 мм, диаметр окончания реза (D) на уровне эндотелия 8,2 мм. При выбранных диаметрах угол вреза составляет 27°. Используются следующие энергетические характеристики работы фемтолазера для вертикального среза: энергия импульса 0,6 мкДж, частота 1 МГц, расстояние между импульсами лазера - 2 мкм, расстояние между каждым уровнем бокового разреза - 2 мкм.

После окончания работы фемтосекундного лазера корнеосклеральное кольцо в ИПК помещают под операционный микроскоп. Тонким шпателем проходят по окружности вертикального разреза и разделяют оставшиеся коллагеновые перемычки. Затем при помощи шпателя разделяют коллагеновые перемычки в горизонтальной плоскости. Таким образом, использование предлагаемой методики формирования роговичного трансплантата позволяет создавать ультратонкие равномерные лоскуты с прогнозируемой толщиной, не зависящей от исходной толщины донорской роговицы. При этом полностью отсутствует риск перфорации и выбраковки материала.

Параметры работы лазера «Фемто-Визум» являются низкоэнергетическими, а использование среды Борзенка-Мороз позволяет работать на безопасном расстоянии от эндотелия (130 мкм), сводя к минимуму его повреждение. После дегидратации толщина донорской роговицы в глазу реципиента снижается до 80 мкм, что обеспечивает минимальные значения индуцированной гиперметропии. Острый угол боковых краев трансплантата относительно его эндотелиальной поверхности способствует адаптации краев десцеметовой мембраны трансплантата с десцеметовой мембраной роговицы донора. Это способствует более быстрой дегидратации стромы роговицы, укорочению периода зрительной реабилитации, а также препятствует затеканию внутриглазной жидкости под трансплантат, вследствие чего отсутствует вероятность дезадаптации трансплантата в послеоперационном периоде. В нашем наблюдении из 14 операций, выполненных согласно описанной методике, не было ни одного случая дезадаптации транспланатата. Низкая энергия фемтолазера минимально влияет на активацию кератоцитов, что позволяет избежать возникновения «хейза» на границе трансплантата и роговицы реципиента.

Выбор параметров лазерного воздействия подтвержден экспериментальными и гистологическими исследованиями на донорских роговицах, результатами конфокальной микроскопии и компьютерным анализом количественного и качественного состояния клеток эндотелия роговицы.

Предлагаемый способ поясняется следующими клиническими примерами.

Пример 1. Пациент Д., 63 года, с диагнозом: дистофия роговицы Фукса правого глаза, осложненная катаракта, миопия средней степени. Острота зрения 0,05 sph -2,0 D = 0,3. Кератометрия ах 161° 42,50 D ах 71° 42,25 D. Пахиметрия по центру 639 мкм. По данным Confoscan 4 эндотелий измененной формы, подсчет клеток не удается. Пациенту под местной анестезией и внутривенным наркозом через парацентез роговицы шириной 1,1 мм выполнен десцеметорексис диаметром 8,0 мм. Из донорской роговицы с ПЭК 2700 кл/мм² с эндотелиальной стороны выкроен роговичный диск с заданным профилем: диаметр со стороны эндотелия 8,2 мм, толщина 130 мкм, угол боковых поверхностей 27°. Для этого первый срез проводят в горизонтальной плоскости в растровом режиме на глубине 130 мкм. Используются следующие параметры работы фемтолазера для горизонтального среза: энергия 0,1 мкДж, расстояние между импульсами лазера - 3 мкм, между уровнями - 3 мкм, диаметр 8,2 мм. После выполнения ламеллярного разреза выполняют второй разрез в вертикальном направлении с глубины 150 мкм кверху (в сторону эндотелия). Диаметр начала реза (d) на глубине 150 мкм 7,6 мм, диаметр окончания реза (D) на уровне эндотелия 8,2 мм. При выбранных диаметрах угол вреза составляет 27°. Используются следующие энергетические характеристики работы фемтолазера для вертикального среза: энергия импульса 0,6 мкДж, частота 1 МГц, расстояние между импульсами лазера - 2 мкм, расстояние между каждым уровнем бокового разреза - 2 мкм. Трансплантат выделен шпателем, перемещен в воронку глайда по Бузину эндотелием кверху. Затем глайд перевернут, его наконечник введен в переднюю камеру через туннельный роговичный разрез в височной области длиной 1,5 мм и шириной 4,5 мм. При помощи пинцета с зубчатыми кончиками, введенного через парацентез роговицы с носовой стороны, трансплантат введен в переднюю камеру. Под трансплантат введен воздух для лучшей адгезии к ложу реципиента, затем трансплантат центрирован в ложе. На следующий день после операции трансплантат прозрачный, в передней камере 1/3 пузырь воздуха, адгезия полная. Острота зрения 0,1 н/к. Кератометрия ах 136° 42,25 D ах 46° 41,75 D. На пятый день при выписке трансплантат прозрачный, зрение глаза 0,3 н/к, пахиметрия в центре роговицы 634 мкм, на ОСТ профиль просматривается четко, края десцеметовой мембраны трансплантата адаптированы к краю десцемотовой мембраны реципиента, толщина трансплантата в центральной зоне - 116 мкм. ПЭК - 2156. Через 3 месяца зрение 0,6 н/к, трансплантат прозрачный, «хейз» на границе трансплантата с роговицей реципиента отсутствует, кератометрия ах 142° 42,25 D ах 52° 42,00 D. ПЭК - 2100. Через год трансплантат прозрачный, зрение 0,8 н/к. ПЭК- 2007, минимальная толщина трансплантата в центральной зоне - 84 мкм, «хейза» нет.

Пример 2. Пацинет А., 78 лет, с диагнозом: эпителиально-эндотелиальная дистрофия роговицы правого глаза, артифакия. Острота зрения 0,05 sph -1,75 D cyl -1,0 D ах 83° = 0,15. Кератометрия ах 171° 47,25 D ах 81° 44,25 D. Пахиметрия по центру 595 мкм. По данным эндотелиальной микроскопии ПЭК не определяется, по данным Confoscan 4 эндотелий измененной формы, подсчет клеток не удается. Пациенту под местной анестезией и внутривенным наркозом через парацентез роговицы шириной 1,1 мм выполнен десцеметорексис диаметром 8,0 мм. Из донорской роговицы с ПЭК 2650 кл/мм² с эндотелиальной стороны выкроен роговичный диск с заданным профилем: диаметр со стороны эндотелия 8,2 мм, толщина 130 мкм, угол боковых поверхностей 27°. Для этого первый срез проводят в горизонтальной плоскости в растровом режиме на глубине 130 мкм. Используются следующие параметры работы фемтолазера для горизонтального среза: энергия 0,1 мкДж, расстояние между импульсами лазера - 3 мкм, между уровнями - 3 мкм, диаметр 8,2 мм. После выполнения ламеллярного разреза выполняют второй разрез в вертикальном направлении с глубины 150 мкм кверху (в сторону эндотелия). Диаметр начала реза на глубине 150 мкм 7,6 мм, диаметр окончания реза на уровне эндотелия 8,2 мм. При выбранных диаметрах угол вреза составляет 27°. Используются следующие энергетические характеристики работы фемтолазера для вертикального среза: энергия импульса 0,6 мкДж, частота 1 МГц, расстояние между импульсами лазера - 2 мкм, расстояние между каждым уровнем бокового разреза - 2 мкм. Транспланатат выделен шпателем, перемещен в воронку глайда по Бузину эндотелием кверху. Затем глайд перевернут, его наконечник введен в переднюю камеру через туннельный роговичный разрез в височной области длиной 1,5 мм и шириной 4,5 мм. При помощи пинцета с зубчатыми кончиками, введенного через парацентез роговицы с носовой стороны, трансплантат введен в переднюю камеру. Под трансплантат введен воздух для лучшей адгезии к ложу реципиента, затем трансплантат центрирован в ложе. На следующий день после операции трансплантат прозрачный, адаптация полная, в передней камере 1/2 пузырь воздуха. Острота зрения 0,1 н/к. Кератометрия ах 145° 46,75 D ах 55° 42,25 D. На пятый день при выписке трансплантат прозрачный, зрение 0,4 sph -1,0 D cyl -1,0 D ах 150° = 0,5, пахиметрия в центре роговицы 604 мкм, на ОСТ профиль просматривается четко, толщина трансплантата в центральной зоне - 126 мкм, края десцеметовых мембран трансплантата и роговицы реципиента адаптированы. ПЭК - 2323. Через 6 месяцев зрение 0,4 sph -1,5 D cyl -0,5 D ax 143° = 0,7, кератометрия ax 143° 44,25 D ax 53° 42,75 D трансплантат прозрачный, «хейз» на границе трансплантата с роговицей реципиента отсутствует. ПЭК - 2152. Через год трансплантата прозрачный, зрение 0,5 sph -1,5 D cyl -1,0 D ax 138° = 0,8. ПЭК - 2078, минимальная толщина трансплантата в центральной зоне - 84 мкм, «хейза» нет.

Во всех случаях достигнуты прозрачное приживление трансплантата, точное моделирование роговичных профилей по заданным параметрам, полная адгезия трансплантата в послеоперационный период, отсутствует «хейз» на границе трансплантата с роговицей реципиента, достигнута высокая острота зрения.

Технология фомирования роговичного трансплантата со скошенными боковыми поверхностями со стороны эндотелия на низкоэнергетическом режиме работы фемтосекундного лазера «Фемто-Визум» обеспечивает:

- быструю зрительную реабилитацию (высокая адгезия трансплантата в к роговице реципиента, низкий риск послеоперационной дезадаптации трансплантата, быстрое уменьшение послеоперационного отека роговицы и трансплантата, отсутствие «хейза» на границе трансплантата с роговицей реципиента, отсутствие гиперметропического сдвига рефракции, высокая острота зрения),

- получение качественного, равномерного по толщине ультратонкого роговичного трансплантата,

- безопасность заготовки донорского материала исключает возможность выбраковки трансплантата.