Ospedale Maggiore Bologna Banca Cornee dell’Emilia Romagna Eye banking e EK Banca delle cornee e trapianto (cheratoplastica) endoteliale presente e futuro Luca Avoni Ospedale Maggiore Bologna Banca Cornee dell’Emilia Romagna Corso 110 SOI Roma 30 Novembre 2013

PATOLOGIE CORNEALI TRATTABILI CON LA DSAEK Cheratopatia bollosa Distrofia endoteliale di Fuchs CHED (congenital hereditary endothelial dystrophy)

CHERATOPATIA BOLLOSA Condizione caratterizzata da edema corneale dovuta all’insufficienza funzionale dell’endotelio corneale. Può essere dovuta ad una distrofia corneale di Fuchs, alla chirurgia intraoculare o a un trauma corneale. Si formano bolle piene di liquido sulla superficie corneale che causano diminuzione della vista. Alcune di esse possono rompersi, provocando senso di corpo estraneo e forte dolenzia.

DISTROFIA ENDOTELIALE DI FUCHS Più frequente nel sesso femminile. Si riscontra in genere verso i 50 anni di età, ma può esordire anche durante l’adolescenza. Progressivo deterioramento e disfunzione dell’endotelio . Si evidenzia quindi un edema a esordio dal centro e secondaria diffusione alla periferia. Evoluzione finale in cheratopatia bollosa.

CHED Edema corneale diffuso bilaterale legato a disfunzione congenita endoteliale Tipo 1: autosomica dominante progressione lenta durante i primi anni di vita Tipo 2: autosomica recessiva presente alla nascita e associata a nistagmo

DSAEK: L’INTERVENTO CHIRURGICO

DSAEK IL PRESENTE: TIPI DI LEMBI NON PRE TAGLIATI PRE TAGLIATI DALLA BANCA CORNEE

Neff KD et al. Comparison of central corneal graft thickness to visual acuity outcomes EK. Cornea 2011; 30:388–91 A B Median graft thickness ≤131 µm >131 µm Eyes 71 % 19 % BSCVA 20/20

Le richieste del chirurgo Lembi sempre più sottili tali da consentire un più rapido e completo recupero visivo (< 131 micron) Lembi spessi a sufficienza da poter essere maneggiati chirurgicamente con sicurezza Lembi già punchati e precaricati solo da iniettare (futuro)

DSAEK NON PRE TAGLIATA In Emilia Romagna nel 2013 rappresenta meno del 10% di tutte le DSAEK effettuate La Banca fornisce al chirurgo una cornea con anello sclerale > 3 mm e il chirurgo la taglia in sala operatoria col microcheratomo Il rischio di problematiche di taglio è a carico del chirurgo che generalmente non sceglie tale procedura

DSAEK PRETAGLIATE Singolo taglio Doppio taglio (UT. DSAEK): prospettiva futura?

Lembi EK con un singolo taglio Banca delle Cornee dell’Emilia Romagna Trasferimento in carry 24 ore prima del taglio

Controlli microbiologici Prelievo per microbiologia dal carry prima del taglio

Pachimetria corneale Fasi Pachimetria pre taglio Posizionamento della cornea sulla camera anteriore artificiale Pachimetria corneale (<>550 micron)

TAGLIO Portare il sistema ad elevata pressione Utilizzo di testina da 300 o 350 micron a seconda della pachimetria Tagliare la cornea

Caratterizzazione del lembo EK Pachimetria post taglio Misura dell’ampiezza del taglio in mm Marcatura con trypan blu del bordo del taglio e disegnare una F sul lato stromale Copertura col cap Cornea claw Posizionamento in carry

Controlli microbiologici Prelievo dal carry post taglio prima della spedizione

La ricerca e il futuro dell’eye banking Lembi a facce parallele Lembi UTDSAEK Lembi DMEK

LEMBI A FACCE PIANE PARALLELE Motivazioni: evitare shifts ipermetropici post DSAEK ottenere un lembo sufficientemete sottile e di spessore uniforme al fine di ridurre l'incidenza di distacco post operatorio

STUDIO OSSERVAZIONALE RETROSPETTIVO Analisi di 15 cornee non idonee al trapianto, per anomalie morfologiche o per donatore non idoneo per anamnesi, secondo il seguente protocollo: Acquisizione della pachimatria corneale con topografo ottico Regolarizzazione della pachimetria ad uno spessore costante di 550 um con laser ad eccimeri Taglio del lenticolo stromale con microcheratomo per uno spessore pari a 400 um Analisi istologica della sezione trasversale del lenticolo stromale e del lenticolo endoteliale

STUDIO OSSERVAZIONALE RETROSPETTIVO Strumentazione utilizzata: Tomografo ottico Precisio prodotto da iVis Technologies. Software CLAT per ablazione customizzata di regolarizzazione prodotto da iVis Technologies. Laser ad eccimeri iRES prodotto da iVis Technologies. Microcheratomo Microscopio ottico prodotto da Zeiss

STUDIO OSSERVAZIONALE RETROSPETTIVO PRECISIO Dati d’elevazione in alta definizione con precisione chirurgica: Superficie anteriore Superficie posteriore Pachimetria 3-D Camera anteriore Angolo K Dati refrattivi, diametro correlati, incluse le aberrazioni corneali di ordine elevato. Mappe pachimetriche corneali ad alta ripetibilità con estensione fino a d = 10 mm.

STUDIO OSSERVAZIONALE RETROSPETTIVO PRECISIO Acquisizione in 1 secondo di 50 sezioni Scheimpflug usando una coppia di telecamere per triangolare la posizione di ogni singolo punto rilevato 39,000 + rilevazioni / superficie Main Scheimpflug Camera per rilevare i dati d’elevazione Focus 3D tracking camera per registrare i dati d’elevazione

STUDIO OSSERVAZIONALE RETROSPETTIVO CLAT Software per la regolarizzazione dello stroma corneale ad uno spessore desiderato mediante ablazione laser customizzata

STUDIO OSSERVAZIONALE RETROSPETTIVO iRES Il laser IRES integrato nella IVIS Suite è un sistema ultra veloce, con frequenza di sistema pari a 1KHz e spot di 650 micron, ad elevata risoluzione, supportato da molteplici brevetti innovativi che consentono la customizzazione dei trattamenti , fra i quali il : CF/A™ = Frequenza costante/ Area

STUDIO OSSERVAZIONALE RETROSPETTIVO iRES CF/A™ = Frequenza costante/ Area Superficie di 6 mm Superficie di 2 mm VF/A Superficie di 2mm CF/A Il raggio ritorna nella stessa posizione 8 volte più velocemente Il raggio ritorna nella stessa posizione con la stessa frequenza, indipendentemente dall’area di trattamento 100 Hz Frequenza variabile Frequenza costante 4 Hz / mm2 32 Hz/mm2 4 Hz/mm2 1 second > 0.2 second 1 second Operando in CF/A le irregolarità corneali ed i danni termici conseguenti alla mancata ridistribuzione omogenea dei fumi aumenta significativamente al ridursi dell’ area del trattamento

STUDIO OSSERVAZIONALE RETROSPETTIVO OBIETTIVI Realizzazione di lamelle corneali a spessore uniforme di 550 µ mediante ablazione customizzata con laser ad eccimeri Realizzazione di un lenticolo endoteliale di 150 µ di spessore uniforme Valutare la sicurezza e la performance del processo di regolarizzazione e taglio di un lembo corneale mediante dispositivi medici ed esame istologico

ITER DELLO STUDIO Fase 1 Valutazione al microscopio ottico della cornea secondo i criteri tradizionali della Banca (densità cellulare,margini, morfologia e mortalità) Morphological evaluation of corneal endothelium Density Cell/mm2 N =13 Mortality % Mean σ 1461.538 94.23 3.53% 0.07 Interval 1000 ÷1900 0÷30 Morphological evaluation of corneal endothelium Margins N=13 Homogenous CI 95% 3/13 26.67% (5.04 53.81 ) Partially Homogenous 9/13 66.67% ( 38.57 90.91) Irregular 1/13 13.33 % ( 0.19 36.03) Morphological evaluation of corneal endothelium Morphology N=13 Polymorphism CI 95% 7/13 46.67% (19.22 74.87 ) Moderate 6/13 53.33% (25.13 80.78 )

Optical pachimetry examination of the cornea ITER DELLO STUDIO Fase 2 Tomografia della cornea con Precisio e conseguente determinazione della mappa pachimetrica ad elevata ripetibilità Optical pachimetry examination of the cornea Min Pachimetry [ µ ] N=13 Max Pachimetry [ µ ] Mean σ 612.08 13.17 697,08 21.78 Interval 568 ÷ 680 629 ÷ 767

ITER DELLO STUDIO Fase 3 Progettazione dell’ablazione customizzata con il software CLAT per regolarizzare lo stroma ad uno spessore residuo costante pari a 550 micron

ITER DELLO STUDIO Fase 4 Ablazione customizzata con il laser iRES per regolarizzare lo stroma corneale ad uno spessore costante di 550 micron.

Optical Pachimetry after the laser regularization of the Cornea ITER DELLO STUDIO Fase 5 Tomografia della cornea con Precisio per determinare la mappa pachimetrica dello stroma dopo l’ablazione laser. Optical Pachimetry after the laser regularization of the Cornea Pachimetry [ µ ] N=13 Target Left point Center point Right point Mean σ CI 95% 549.77 4.78 547.17 552.37 561.61 5.62 558.56 564,67 573,46 7,21 569.54 577.38 550 ±25 µ

ITER DELLO STUDIO Fase 6 Taglio con microcheratomo di un lenticolo stromale pari a 400 micron per ottenere un lenticolo endoteliale di spessore pari a 150 micron.

Pachimetry of stromal lenticule after the 400 microns cut ITER DELLO STUDIO Fase 7 Topografia della cornea con Precisio per determinare lo spessore del lenticolo endoteliale. Lo spessore del lenticolo stromale è ottenuto per differenza tra la pachimetria ottica post-ablazione e la pachimetria ottica post-taglio. Optical Pachimetry after the 400 microns cut with microcheratomy of the endothelium lenticule Pachimetry[ µ ] N=13 Target 150 ±50 µ Left point Center point Right point Mean 142.1 156.05 170 σ CI 95% 1.82 141.11 143.09 3.202 154.31 157.79 5.56 166.98 173.02 Pachimetry of stromal lenticule after the 400 microns cut (Difference between optical corneal pachimetry and optical endothelium optical pachimetry ) Pachimetry [ µ ] N=13 Target Left point Center point Right point Mean 549.77 – 142.1 = 407.67 561.61 - 156.05 = 405, 56 573,46 - 156.05 = 417,41 400 ± 25 µ

ITER DELLO STUDIO Fase 8 Valutazione al microscopio ottico del lenticolo endoteliale secondo i criteri tradizionali della Banca (densità cellulare,margini, morfologia e mortalità) Morphological evaluation of corneal endothelium Density [Cell/mm2] N =13 Mortality [ % ] Mean σ 1353.85 122.69 16.68% 0.48 Delta (Mean pre – Mean post) Reduction 107.69 7.37 % Increase 13.15 % Target Reduction < 10% Not Defined Morphological evaluation of corneal endothelium Morphology N=13 Delta (Mean pre – Mean post) Polymorphic CI 95% 7/13 46.67% (19.22 74.87 ) No change Moderate 6/13 53.33% (25.13 80.78 ) Morphological evaluation of corneal endothelium Margins N=13 Delta (Mean pre – Mean post) Homogenous CI 95% 3/13 26.67% (5.04 53.81 ) No change Partially Homogenous 9/13 66.67% ( 38.57 90.91) Irregular 1/13 13.33 % ( 0.19 36.03)

Histological Thickness evaluated at 4 months after procedure execution ITER DELLO STUDIO Fase 9 Valutazione istologica del lenticolo endoteliale (spessore e morfologia) e del lenticolo stromale (spessore e morfologia.) Histological Thickness evaluated at 4 months after procedure execution Endothelium lenticule [ µ ] N=13 Stromal lenticule [ µ ] Measured value Target Left point Center point Right point 150 ±50 µ 400 ±25 µ Mean 139.4 161.7 204 508,7 522,7 540,1 σ CI 95% 8.80 134.62 144.18 14.89 153.60 169.80 26.52 189.58 218.42 23.67 495.83 521,57 25.25 508.97 536,43 18.28 530.16 550.04  

CONCLUSIONI Questo studio clinico ha valutato che la procedura operativa di regolarizzazione dello spessore corneale con il laser ad eccimeri IRES è efficace e sicura come riportato nei seguenti endpoints.  

Misurazione anatomo patologica Inclusione in paraffina Colorazione con ematossilina eosina Scanner dei vetrini digitali Misurazione con morfometro

Lembo endoteliale e stromale

CONCLUSIONI Endpoint 1 – Regolarizzazione Stromale:   Endpoint 1 – Regolarizzazione Stromale: La pachimetria ottica eseguita immediatamente dopo la regolarizzazione corneale con il laser ad eccimeri IRES mostra che il valore medio di 550 ± 25 micron di spessore è stato raggiunto.

CONCLUSIONI Endpoint 2 - Lenticolo Endoteliale:  La pachimetria ottica eseguita, immediatamente dopo la procedura di taglio, mostra che il valore medio di 150 ± 50 μm di spessore è stato raggiunto. In aggiunta alla pachimetria ottica, l'analisi istologica, eseguita presso l’Anatomia Patologica dell’Ospedale Maggiore di Bologna ad ottobre 2012, ha fornito una ulteriore conferma dei risultati raggiunti.  

CONCLUSIONI Endpoint 2 - Lenticolo Stromale: La differenza tra la pachimetria ottica eseguita immediatamente dopo la regolarizzazione corneale con il laser ad eccimeri IRES e la pachimetria ottica eseguita immediatamente dopo la procedura di taglio mostrano che il valore medio di 400 ± 50 μm di spessore è stato raggiunto. L'analisi istologica effettuata presso la Anatomia Patologica dell’Ospedale Maggiore di Bologna ad ottobre 2012 ha mostrato, in questo ultimo caso, un risultato fuori dei target attesi per il lenticolo pari a 508,7 μm a sinistra, a 522,7 μm nel centro e a 540,1 μm a destra. Si ipotizza che la causa di incoerenza dei dati è dovuta al ritardo di oltre quattro mesi tra la data di esecuzione della procedura e la data di esecuzione delle analisi istologica.

Effectiveness and Safety of DS&CEK surgical procedure to customize and standardize corneal donor lenticules.

UTDSAEK Con due tagli si cerca di ottenere un lembo endotelio stromale di spessore particolarmente ridotto

Spessore INIZIALE Senza Epitelio 980 ± 120 µm Combinazioni di testine 1°taglio 2°taglio 300 350 200 130 Variabili: Pressione Velocità del taglio

1° TAGLIO Testine 300 350 Stroma asportato (µm) 386±10 466±19

2° TAGLIO Testine 130 200 Stroma asportato (µm) 207±18 261±13 1° Lenticolo 2° Lenticolo

Conclusioni Preparazione standardizzabile Assenza di perforazioni Minima perdita endoteliale (-6%) Spessore lenticoli posteriori ≤ 131 µm (96%) = 85 ± 34 µm 48 48

DMEK:tecnica con aria Aria intrastromale:scollamento descemet-endotelio Asportazione aria Colorazione con tripan blu Punch Roll endoletiale raccolto con pipetta Impianto

DMEK:tecnica manuale Cornea con endotelio verso l’alto Colorazione con tripan blu Punch Scollamento descemet- endotelio dallo stroma Formazione di roll endoteliale Aspirazione con iniettore Impianto intraoculare

ROLL DMEK PRODOTTO DALLA BANCA DELLE CORNEE DELL’EMILIA ROMAGNA

Effect of Cornea Donor Graft Thickness on the Outcome of Descemet Stripping Automated Endothelial Keratoplasty Surgery AJO Yassine J. Daoud,  Andrew D. Munro,  Derek D. Delmonte,  Sandra Stinnett,  Terry Kim,  Alan N. Carlson,  Natalie A. Afshari       Accepted 20 June 2013. published online 05 September 2013. Purpose To determine whether Descemet stripping automated endothelial keratoplasty (DSAEK) donor cornea graft thickness impacts measurements of best spectacle-corrected visual acuity (BSCVA), refractive error and intraocular pressure (IOP). Design Retrospective chart review in a tertiary care center at Duke University Eye Center. Methods We studied 460 eyes that had undergone DSAEK surgery. They were segregated into three groups based on the thickness of the donor graft: <100 μm (n = 67 eyes); 100–150 μm (n = 316 eyes); and >150 μm (n = 77 eyes). The three graft-thickness groups were assessed at about 6 months postoperatively for measurement of BSCVA, spherical equivalent, and IOP. Results Baseline demographics were similar in the three groups. All groups experienced significant improvement in BSCVA (mean ± SD = −0.34 ± 0.50 logMAR); mild hyperopic shift (mean ± SD = 0.48 ± 1.7 D); and stability in IOP measurements (mean ± SD = 0.19 ± 4.8 mm Hg). There were no significant differences in groups according to donor graft thicknesses with respect to change in BSCVA (P = 0.8); hyperopic shift (P = 0.76); or IOP measurement (P = 0.56). Conclusions DSAEK significantly improves BSCVA. DSAEK graft thickness may not play an important role in the final BSCVA, refractive error, or accuracy of IOP measurement. The ideal DSAEK graft thickness to minimize graft-related complications remains to be determined.

CASE REPORT F 17 anni Diagnosticata fin dai primi anni di vita una “cheratopatia” non meglio precisata Non nistagmo Pregressi visus di 5/10 -3- 3.50x180 Riferito peggioramento negli anni

CASE REPORT 2010: voo:1/10 stentato -3- 3.50x180 boo:cornea opalescente di spessore aumentato foo:si esplora il riflesso rosso

CHERATOPATIA:QUALE? OD OS

CHEARATOPATIA:COSA FARE? OD OS

ESAMI EFFETTUATI Visita oculistica completa Fotografie del segmento anteriore Orbscan Pachimetria ad ultrasuoni OCT del segmento anteriore Casia Sirius

ORBSCAN

CASIA OS OS

CASIA OS OS

DIAGNOSI E TERAPIA CHED tipo 1 Terapia :DSAEK effettata in od maggio 2011

ORBSCAN POST OPERATORIO

CASIA OD OD

SITUAZIONE ATTUALE Vod:5/10 con lac Tod:16 mmhg Bod:cornea notevolmente rischiarata, lembo ben posizionato Astigmatismo corneale tornato ai livelli pre operatori Spessore circa 600 micron

POST OPERATORIO OTTOBRE 2011