Cross-Linking bei extrem dünner Hornhaut

Das ursprüngliche CXL-Protokoll erlaubt eine sichere Behandlung, wenn die Dicke der Hornhaut bei 400 μm oder höher liegt. Doch in fortgeschrittenen Fällen von Keratokonus, pelluzider marginaler Degeneration (PMD) und Ektasie nach LASIK kann die Hornhaut dünner sein.

Dünne und ultradünne Cornea CXL: Die bahnbrechende Forschung von ELZA

Seit 2009 sind die Chirurgen und Forscher von ELZA führend auf dem Gebiet der Hornhautvernetzung (CXL) für dünne Hornhäute.

Dünne (<400 µm) und ultradünne (≤220 µm) Hornhäute stellen seit langem eine Herausforderung für die Behandlung dar, da für die Mindestdicke Sicherheitsgrenzwerte gelten, die das Hornhautendothel vor Schäden durch ultraviolette Strahlung (UV) schützen sollen. Das ursprüngliche "Dresdner Protokoll" schloss Hornhäute mit einer Dicke von weniger als 400 µm aus, um diese Endothelzellen zu schützen, die für die Ernährung der Hornhaut und die Aufrechterhaltung ihrer Transparenz durch die Regulierung des Wasserhaushalts unerlässlich sind. Wichtig ist, dass sich diese Zellen nicht regenerieren, wenn sie durch UV-Bestrahlung geschädigt wurden. Bei der Entwicklung des Dresdner Protokolls wurde ein unvernetzter stromaler Sicherheitsabstand von 70 µm als notwendig erachtet, um UV-induzierte Endothelschäden zu verhindern.

Unsere bahnbrechende Forschung hat zu innovativen Protokollen geführt, mit denen Hornhäute weit unterhalb dieser 400-µm-Schwelle sicher und effektiv behandelt werden können, und gipfelte in dem aktuellen, hochmodernen ELZA-sub400-Protokoll.

Dünne Hornhäute bei Keratokonus verstehen

Keratokonus - und damit verbundene Hornhautektasien, einschließlich Post-LASIK-Ektasien - führen zu einer fortschreitenden Verdünnung. In der Vergangenheit wurden Hornhäute, die sich auf weniger als 400 µm verdünnt hatten, von der CXL-Behandlung nach dem Dresdner Protokoll ausgeschlossen, wenn sie zu spät erkannt wurden.

Das nachstehende Bild der optischen Kohärenztomographie veranschaulicht diese Herausforderung: Es zeigt zwei Hornhäute: eine 220 µm dicke (oben) und eine 420 µm dicke (unten). Nur die dickere Hornhaut konnte vernetzt werden, obwohl die dünnere Hornhaut die meiste Behandlung benötigte.

Überwindung der 400-µm-Grenze: Hypoosmolares Riboflavin

2009 führten Prof. Hafezi und Kollegen das hypoosmolare Riboflavin ein, das dünne Hornhäute vorübergehend auf eine sichere Dicke anschwellen lässt, so dass eine CXL-Behandlung möglich ist, ohne eine Schädigung des Endothels zu riskieren. Obwohl dieser Ansatz weithin angenommen wurde, stellt die Variabilität der Hornhautschwellung bei dieser Methode eine Herausforderung dar: Eine unzureichende Schwellung bei einigen Patienten bedeutet, dass die Behandlung nicht durchgeführt werden kann.

Es wurden auch andere CXL-Protokolle für dünne Hornhäute entwickelt, z. B. die Kontaktlinsen-unterstützte CXL, bei der eine mit Riboflavin getränkte Kontaktlinse auf die Hornhaut gesetzt wird, um ihre Dicke während der UV-Bestrahlung künstlich zu erhöhen. Diese Methode führt jedoch zu einer geringeren biomechanischen Verstärkung als hypoosmolares Riboflavin, da die Kontaktlinse, wie unten erläutert, als Barriere wirkt, die die Sauerstoffdiffusion in die Hornhaut verringert.

Modellierung der Rolle von Sauerstoff, Riboflavin und UV-Licht

CXL beruht auf einer photochemischen Reaktion. Bei der Epi-Off-CXL wird das Hornhautepithel entfernt, damit Riboflavin (Vitamin B2) das Stroma, die wichtigste Strukturschicht der Hornhaut, sättigt. Die UV-Energie aktiviert dann Riboflavin und stromalen Sauerstoff, wodurch reaktive Sauerstoffspezies (ROS) entstehen, die Vernetzungen zwischen Kollagenfibrillen induzieren und die Hornhaut stärken. Der Sauerstoff ist ratenlimitierend und beeinflusst die Vernetzungstiefe und -wirksamkeit. Das Verständnis und die Modellierung dieser Reagenzien-Interaktionen bilden die Grundlage für moderne CXL-Ansätze für dünne Hornhaut. ELZA und seine Mitarbeiterin Dr. Sabine Kling haben diesen Modellierungsalgorithmus im Jahr 2017 veröffentlicht.

Das ELZA-sub400-Protokoll

Durch die Modellierung der gesamten photochemischen Reaktion können wir quantifizieren, wie viel Vernetzung mit einer bestimmten UV-Energiedosis erreicht wird. So kann die UV-Fluenz durch Änderung der Belichtungsdauer angepasst werden. Die Messung der Hornhautdicke an ihrer dünnsten Stelle ermöglicht die Anpassung der UV-Bestrahlungszeit, um die Vernetzung zu maximieren und gleichzeitig einen Sicherheitsabstand von mindestens 70 µm zwischen dem unvernetzten, mit Riboflavin gesättigten Stroma und dem Endothel aufrechtzuerhalten - für optimale Wirksamkeit und Sicherheit.

Klinische Auswirkungen: Cross-Linking-Tiefe und Sicherheit bei ultradünnen Hornhäuten

Mit dem sub400-Protokoll werden an die Hornhautdicke angepasste Vernetzungstiefen erreicht, die oft geringer sind als der ~330 µm-Effekt bei dickeren Hornhäuten, die mit dem Dresdner Protokoll behandelt werden. Diese maßgeschneiderte Fluenz minimiert die endotheliale UV-Belastung und gewährleistet gleichzeitig eine biomechanische Stärkung. Klinische Studien am ELZA berichten über eine Erfolgsrate von 90% beim Stoppen der Progression bei Hornhäuten mit einer Dicke von 214 µm, ohne Endothelschäden oder Dekompensation.

Zusammenfassung: ELZAs Führungsrolle bei CXL für dünne Hornhaut

  • Pionierarbeit bei der Einführung von hypoosmolarem Riboflavin zur sicheren Erweiterung der Behandlungsmöglichkeiten.
  • Entwicklung des sub400-Protokolls, das eine individuelle, dickenbasierte UV-Fluenzanpassung ermöglicht.
  • Ermöglicht die sichere Behandlung von Hornhäuten, die dünner als 400 µm sind, einschließlich solcher mit einer Dicke von 214 µm.
  • Integrierte photochemische Prinzipien mit klinischer Innovation, wobei die entscheidende Rolle hervorgehoben wird.

Entdecken Sie, wie die wissenschaftliche Strenge und das klinische Fachwissen von ELZA die Standards für Sicherheit und Wirksamkeit bei der Vernetzung dünner Hornhäute neu definieren.

Quellen

  1. Hafezi F, Mrochen M, Iseli HP, Seiler T. Collagen crosslinking with ultraviolet-A and hypoosmolar riboflavin solution in thin corneas. J Cataract Refract Surg. 2009;35(4):621-624.
  2. Jacob S, Kumar DA, Agarwal A, Basu S, Sinha P, Agarwal A. Contact lens-assisted collagen cross-linking (CACXL): A new technique for cross-linking thin corneas. J Refract Surg. 2014;30(6):366-372.
  3. Mazzotta C, Ramovecchi V. Maßgeschneidertes Epitheldebridement für dünne ektatische Hornhäute, die einer Hornhautvernetzung unterzogen werden: Epithelial Island Cross-Linking-Technik. Clin Ophthalmol. 2014;8:1337-1343.
  4. Hafezi F, Kling S, Gilardoni F et al. Individualisierte Hornhautvernetzung mit Riboflavin und UV-A bei ultradünnen Hornhäuten: das sub400-Protokoll. Am J Ophthalmol. 2021; 224:133-142.
  5. Kling S, Richoz O, Hammer A, et al. Increased biomechanical efficacy of corneal cross-linking in thin corneas due to higher oxygen availability. J Refract Surg. 2015;31(12):840-846.
  6. Kling S, Hafezi F. Ein Algorithmus zur Vorhersage des biomechanischen Versteifungseffekts beim Hornhaut-Crosslinking. J Refract Surg. 2017;33(2):128-136.

ELZAs Veröffentlichungen: Vernetzung

Die VSY Biotechnology Ophthalmology Star Awards (OSA) für 2023 wurden auf dem Satellitensymposium während der ESCRS-Konferenz in Wien bekannt gegeben. Mit den Preisen werden Beiträge im Bereich der Ophthalmologie gewürdigt, insbesondere Forschung und klinische Studien, die das Verständnis und die Behandlung von Augenkrankheiten vorangebracht haben. In diesem Jahr erhielt Dr. Nan-ji Lu vom ELZA-Institut in Zürich den dritten Platz für ihre klinische Studie mit dem Titel "A New Keratoconus Staging System Based on OCT". Die Forschungsarbeit von Dr. Lu konzentriert sich auf ein neues System zur Einstufung von Keratokonus, einer Erkrankung der Hornhaut, und hat Auswirkungen auf dessen Diagnose und Behandlung.

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