Indikationen

Ektatische Hornhauterkrankungen wie der Keratokonus können zu erheblichen Sehbehinderungen führen. Während Brillen und Kontaktlinsen in leichten bis mittelschweren Fällen eine ausreichende Sehkorrektur bieten können, ist in fortgeschrittenen Fällen oft eine chirurgische Behandlung wie eine Keratoplastik erforderlich [1, 2]. Perforierende und lamelläre Transplantationen der Hornhaut können hervorragende Sehergebnisse erzielen, sind jedoch invasiver, technisch anspruchsvoller und bergen das Risiko von Komplikationen wie immunologischer Transplantatreaktion, Transplantatinsuffizienz, nahtbedingten Komplikationen und irregulärem Astigmatismus [3, 4].

Die Implantation von kornealen allogenen intrastromalen Ringsegmenten (CAIRS) hat sich in jüngster Zeit als neuartiges, wirksames und sicheres Verfahren zur Behandlung des Keratokonus erwiesen [5]. Im Gegensatz zum Crosslinking [6] oder einer Keratoplastik [1, 2] werden bei CAIRS die Spannungskräfte der Hornhaut umverteilt und die Sehergebnisse durch eine Regulierung der Topographie verbessert. Das Einsetzen der Ringsegmente in den steilen Meridian bewirkt eine Abflachung der Hornhautkrümmung zentral der Segmente, wodurch der Konus stabilisiert, der irreguläre Astigmatismus reduziert und eine hyperope Verschiebung herbeigeführt wird. Hierdurch werden sowohl die visuellen als auch die refraktiven Ergebnisse verbessert. Darüber hinaus haben Kirgiz et al. gezeigt, dass Aberrationen höherer Ordnung, wie z. B. Komaaberrationen, nach der CAIRS-Implantation im Vergleich zur präoperativen Behandlung statistisch signifikant geringer waren [7]. Dank der allogenen Beschaffenheit werden die Risiken der anterioren oder posterioren Stromanekrose, der Migration, der Extrusion oder Intrusion in die Vorderkammer sowie der Hornhautschmelzung oder Neovaskularisation minimiert, die häufig mit intrakornealen Ringsegmenten (ICRS) aus synthetischen Materialien (z. B. Polymethylmethacrylat [PMMA]) verbunden waren [5, 7,8,9,10]. Während synthetische Segmente häufig eine Stromadicke von mindestens 400 µm erfordern, können CAIRS auch bei dünneren Hornhäuten implantiert werden. Eine sorgfältige Patientenauswahl und chirurgische Planung sind entscheidend, um optimale klinische Ergebnisse zu erzielen.

In diesem Manuskript beschreiben wir eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Durchführung von CAIRS. Dabei handelt es sich lediglich um einen unverbindlichen Leitfaden, den die Autoren in ihrer Praxis anwenden. Dieser ist allerdings nicht der einzige Weg zur Durchführung des Verfahrens.

Präoperative Schritte

Patientenauswahl

  • Patienten mit Hornhautektasien wie Keratokonus, irregulärem Astigmatismus oder pellucider marginaler Degeneration mit unbefriedigendem Sehvermögen mit Brille.

  • Potenzial für eine visuelle Rehabilitation ohne zentrale stromale Vernarbung oder Ödeme.

Operative Planung

  • Überprüfung der unkorrigierten und bestkorrigierten Sehschärfe, der manifesten Refraktion, des Sehvermögens mit harter Kontaktlinse, des Augeninnendrucks und vollständige Spaltlampen- und Fundusuntersuchung.

  • Hornhauttomographie zur Überprüfung der sagittalen maximalen keratometrischen Werte (Kmax) und des Mittelwerts sowie der simulierten Keratometrie. Unterschiedliche Nomogramme erfordern jedoch verschiedene tomographische Parameter, auf die man sich bei der Planung des Eingriffs beziehen muss. Diese sind wichtig, um den Durchmesser der optischen Zone, die Anzahl der Segmente, ihre Länge, Dicke, Asymmetrie usw. zu bestimmen.

  • Sorgfältige Untersuchung der Hornhauttomographie des Patienten (Karte der anterioren sagittalen Krümmung). Identifizierung des Bereichs der maximalen Keratometrie, da die Ringsegmente neben und peripher des Areals mit der maximalen Keratometrie mit dem Ziel der Abflachung der Hornhaut eingesetzt werden.

  • Als Faustregel gilt, dass bei dezentrierten Koni ein Segment implantiert wird, während bei zentrierten Koni 2 gleich große Segmente implantiert werden.

  • Zur Bestimmung der Größe und Tiefe der Segmente wird auf spezielle CAIRS-Nomogramme verwiesen [11,12,13,14], z. B. das Jacob- oder Istanbul-Nomogramm [13, 14]. Solche etablierten Nomogramme können als allgemeiner Leitfaden für die Wahl der chirurgischen Parameter hilfreich sein. Da jedoch die Phänotypen und Ausprägungen ektatischer Erkrankungen stark variieren können, kann eine individuelle Anpassung mit Feinadjustierung der Implantationsparameter nötig werden (s. unten).

  • Einzeichnen der geplanten Lage der Segmente auf der Hornhauttopographie des Patienten; dieses Diagramm dient als intraoperative Orientierungshilfe.

Individuelle Anpassung

  • Bei dezentriertem Konus mit zonaler Asymmetrie in den steilen Bereichen der keratometrischen Karte kann CAIRS in Form, Größe und Tiefe individuell angepasst werden, um eine differenzierte Abflachung und optimale Ergebnisse zu erzielen [15].

  • Aufsuchen einer Asymmetrie von einer Seite zur anderen innerhalb der Fläche des Konus. Falls vorhanden, Teilen der Fläche des Konus durch 3 imaginäre Linien (A, B und C) (Abb. 1): A und B sollten den Bereich maximaler keratometrischer Werte abgrenzen und C das Ende der abnehmenden dioptrischen Stärke des Konus. Das CAIRS sollte so zugeschnitten werden, dass der Bereich zwischen A und B als einheitliche Dicke geplant wird und der Teil des Segments, der zwischen B und C geplant wird, sich verschmälert. Mit anderen Worten: Der steilste Teil des Kegels sollte mehr Gewebevolumen erhalten, und das Segment sollte zum flacheren Teil des Kegels hin dünner werden.

Abb. 1
figure 1

Individuelle Anpassung des Segments. Falls eine Asymmetrie im Bereich des Konus vorliegt: Teilen der Fläche des Konus durch 3 imaginäre Linien (A, B und C): A und B sollten den Bereich maximaler keratometrischer Werte abgrenzen und C das Ende der abnehmenden dioptrischen Stärke des Konus. Das CAIRS sollte so zugeschnitten werden, dass der Bereich zwischen A und B als einheitliche Dicke geplant wird und der Teil des Segments, der zwischen B und C geplant wird, sich verschmälert (blaue Markierung)

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Instrumentarium und chirurgisches Material

Präparation des Spendertransplantats

Man kann entweder vorgeschnittene, vorsterilisierte und gebrauchsfertige Transplantate aus einer Hornhautbank (KeraNatural, VisionGift, USA und OptiGraft CAIRS, Lions World Vision Institute, USA) (Abb. 2) verwenden oder das Gewebe selbst vorbereiten. Im Falle der Selbstpräparation werden benötigt:

  • nichtödematöse, menschliche Spenderhornhaut in Transplantatqualität ohne ausgeprägten Arcus,

  • künstliche vordere Augenkammer,

  • trockene chirurgische Schwämme,

  • Doppelklingen-Trepan (Jacob CAIRS Doppelklingen-Trepan, Madhu Instruments Pvt. Ltd., Indien [bald CE-geprüft]),

  • CAIRS-Customizer-Template (Jacob CAIRS Customizer template™, Epsilon Eye Instruments, CA, USA),

  • Markierstift (violett),

  • 0,12-mm-Pinzette

  • Nahtpinzette,

  • Vannas-Schere,

  • Teflonblock,

  • Schneideklinge.

Abb. 2
figure 2

Korneale allogene intrastromale Ringsegmente können in verschiedenen Dicken und Bogenlängen kommerziell erworben werden. Die Abbildung zeigt ein Beispiel für ein KeraNatural-Ringsegment. (Foto mit freundl. Genehmigung von VisionGift)

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Implantation des Transplantates

  • Topisches Anästhetikum

  • Femtosekundenlaser

  • Clock-Gauge-Marker (z. B. Jacob Clock-Gauge marker™, Epsilon Eye Instruments)

  • Radialer Marker (z. B. Jacob single blade radial marker™, Epsilon Eye Instruments)

  • Gebogener Y‑Schieber (Jacob gebogener CAIRS horizontaler Y‑Schieber™, rechts und links, Epsilon Eye Instruments)

  • Gebogener umgekehrter Sinskey-Haken (Jacob gebogener CAIRS umgekehrter Sinskey-Haken™, rechts und links, Epsilon Eye Instruments)

  • Pinzetten und gebogene Mikropinzetten

Chirurgisches Verfahren

Transplantatpräparation

  1. 1.

    Nach dem Aufsetzen der Spenderhornhaut auf die künstliche Vorderkammer wird das Epithel mit einem trockenen chirurgischen Schwamm vollständig abgetragen (Abb. 3a).

  2. 2.

    Markierung der Hornhautmitte mit einem Markierungsstift.

  3. 3.

    Entfernung der Spenderhornhaut von der künstlichen Vorderkammer und umgedrehtes Auflegen auf den Teflonblock.

  4. 4.

    Entfernung des Endothels mit einem Schwämmchen (Abb. 3b).

  5. 5.

    Nach Zentrierung des Spendergewebes auf den Teflonblock Ausstanzen eines Ringes aus Stromagewebe in der gewünschten Größe mit einem Doppelklingen-Trepan (Abb. 3c).

  6. 6.

    Einfärben der gesamten Bowman-Oberfläche mit einem Markierungsstift zur Orientierung [16].

  7. 7.

    Entfernung des trepanierten Gewebes mit einer Pinzette und Zurücklegen auf den Teflonblock. Durchschneiden des Rings in der Mitte, um 2 gleich große Segmente zu erhalten (Abb. 3d, e).

  8. 8.

    Auflegen des trepanierten Gewebes auf den Jacob CAIRS Customizer™, um die Segmente für die Bogenlänge und das entlang des Bogens implantierte Volumen entsprechend der Ausprägung und Lage des Konus, der optischen Zone und dem Muster der Hornhauttopographie des Patienten anzupassen (Abb. 3f).

Abb. 3
figure 3

Selbstpräparation eines kornealen allogenen intrastromalen Ringsegments (CAIRS). a Fixierung der Spenderhornhaut auf einer künstlichen Vorderkammer und vollständige, sorgfältige Entfernung des Epithels mit chirurgischen Schwämmen. b Platzierung der Spenderhornhaut auf einem Teflonblock und sorgfältige Entfernung des Endothels. c Ausstanzen eines Ringes aus Stromagewebes in der gewünschten Größe mit einem Doppelklingen-Trepan. d, e Schneiden des trepanierten Stromageweberings in 2 Hälften, um 2 gleich große Segmente zu erhalten. f Platzierung des Gewebes auf einem Customizer, um die Größe und Bogenlänge des Segments an die Hornhauttopographie des jeweiligen Patienten anzupassen

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Implantation (Abb. 4)

  1. 1.

    Nach Verabreichung eines Lokalanästhetikums Markierung der horizontalen Achse auf der Hornhaut des Patienten mit der Spaltlampe.

  2. 2.

    Platzierung des Patienten unter den Femtosekundenlaser.

  3. 3.

    Steriles Abdecken und Einsetzen eines Lidspekulums.

  4. 4.

    Markierung des optischen Zentrums unter Berücksichtigung des koaxial gesichteten kornealen Lichtreflexes („coaxially sighted corneal light reflex“ [CSCLR]) und der Pupillenmitte.

  5. 5.

    Markierung der Hornhaut des Patienten mit dem Clock-Gauge-Marker und dem Radialmarker gemäß dem bereits erstellten topographischen Plan.

  6. 6.

    Erzeugung eines kreisförmigen intrastromalen Tunnels mit dem Femtosekundenlaser, der auf den CSCLR zentriert ist. Bei Lage des CSCLR außerhalb der Pupille wird ein Punkt zwischen ihm und dem Zentrum der Pupille gewählt.

  7. 7.

    Das Spendergewebe wird von einer Seite des Tunnels aus mit einem gebogenen horizontalen CAIRS Y‑Pusher vorsichtig eingeschoben und dann von der anderen Seite aus mit einem gebogenen CAIRS Reverse-Sinskey-Haken eingezogen.

  8. 8.

    Es muss beachtet werden, dass die Bowman-Schicht zum Apex des Kegels der Hornhautektasie zeigt.

  9. 9.

    Anpassen der Platzierung der Ringsegmente entsprechend den Markierungen auf der Hornhaut des Patienten.

  10. 10.

    Falls gleichzeitig geplant, kann mit konventionellem oder Kontaktlinsen-unterstütztem Hornhaut-Crosslinking fortgefahren werden, um ein weiteres Fortschreiten der ektatischen Erkrankung zu verhindern.

  11. 11.

    Einsetzen einer Verbandskontaktlinse auf die Hornhaut.

Abb. 4
figure 4

a–c Schneiden des Stromagewebes in der gewünschten Länge. d Femtosekundenlaser-unterstützte Erzeugung eines intrastromalen Tunnels mit Platzierung der Inzision je nach Konuslage. e Markierung der vorgesehenen Zonen mit einem radialen Markierer. f, g. Vorsichtiges Einschieben des Spendergewebes von einer Seite des Tunnels mit einem gebogenen horizontalen CAIRS Y‑Pusher und Einziehen von der gegenüberliegenden Inzision aus. h Transplantat in loco

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Postoperative Versorgung

  1. 1.

    Der Patient wird angewiesen, die Verbandskontaktlinse bis zur postoperativen Untersuchung am nächsten Tag zu belassen.

  2. 2.

    Die topische Behandlung mit Antibiotika- und Steroidtropfen kann am Tag der Operation beginnen.

Komplikationen

  • Schwieriges Einsetzen: Dies kann durch eine breitere Einstellung des Tunnels, die Verwendung der „Pigtail pull-through“-Technik oder die Dehydratisierung des CAIRS-Segments vor dem Einsetzen („Jerky“-Technik) behoben werden. Bei der Jerky-Technik werden die Spenderimplantate 75 min lang bei einer Luftfeuchtigkeit von 35–45 % dehydratisiert, wodurch die Implantate steif werden und der Chirurg das Segment mit einer Pinzette festhalten kann, ohne dass es seine Form verliert [17].

  • Überkorrektur: Dies kann postoperativ korrigiert werden, indem das CAIRS entfernt, seine Dicke mit einer 15-Grad-Klinge oder einer Schere verringert und es wieder in den Hornhauttunnel eingeführt wird.

  • Unterkorrektur: Dies kann postoperativ durch Austausch des CAIRS korrigiert werden.

  • Falsche Positionierung: Dies kann postoperativ durch Drehen des CAIRS-Segments korrigiert werden.

  • Verdrehtes Segment: Dies wird intraoperativ durch die Verwendung der Bowman-Schichtmarkierung vermieden.

Ausblick und Zusammenfassung

Traditionelle Behandlungen für fortgeschrittene ektatische Hornhauterkrankungen umfassten Hornhauttransplantationen wie die perforierende Keratoplastik (pKPL) oder die tiefe anteriore lamelläre Keratoplastik (DALK), die zwar gute visuelle und refraktive Ergebnisse erzielen, aber auch mit einer Reihe von Komplikationen wie einer immunologischen Transplantatreaktion, Transplantatinsuffizienz, nahtassoziierten Komplikationen, sekundärem Glaukom in Verbindung mit langfristigem Einsatz topischer Steroide und postoperativem irregulärem Astigmatismus verbunden sind. Moderne Behandlungsmethoden zielen daher darauf ab, eine individuelle, auf jeden einzelnen ektatischen Fall zugeschnittene Behandlung anzubieten.

Kürzlich wurden CAIRS zur Behandlung von Hornhautektasien eingeführt. Sie bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber anderen derzeit verfügbaren Behandlungen der Hornhautektasie. Im Gegensatz zu pKPL oder DALK ist CAIRS leicht zu erlernen, reversibel und minimal-invasiv. Darüber hinaus führt die Verringerung der topographischen Irregularitäten und der Aberrationen höherer Ordnung zu einer raschen Verbesserung der unkorrigierten und korrigierten Sehschärfe, was diese Behandlungsmethode in den letzten Jahren zu einem beliebten und vorteilhaften Ansatz für Erkrankungen wie den Keratokonus und die postoperative Ektasie nach laserrefraktiver Chirurgie gemacht hat.

Einer der Hauptvorteile besteht darin, dass es sich um ein allogenes Material handelt, wodurch Komplikationen vermieden werden, die häufig mit intrakornealen Ringsegmenten aus PMMA-Material verbunden waren. Darüber hinaus ist CAIRS in seiner Länge, Größe und Dicke je nach Schweregrad und Muster der Ektasie vollständig anpassbar, was ein großer Vorteil gegenüber ICRS ist, die nur in bestimmten Größen erhältlich waren.

Jedoch sind weitere prospektive Studien notwendig, um den Effekt von CAIRS mit anderen Therapiemöglichkeiten systematisch zu vergleichen. Zudem sind kontinuierliche Entwicklungen und Verbesserungen der Nomogramme und der Technik notwendig, um das postoperative Ergebnis für die Patienten zu maximieren.

CAIRS ist dennoch eine vielversprechende Methode und bietet das Potenzial für eine individuelle Behandlung jedes einzelnen Patienten, um die Sehergebnisse zu verbessern und die traditionellen Methoden der Keratoplastik aufzuschieben oder zu vermeiden.

Fazit für die Praxis

  • Das CAIRS-Verfahren ist ein minimal-invasives, wirksames, sicheres und reversibles Verfahren zur Verbesserung der Sehkraft und zur Regulierung der Topographie bei ektatischen Augen.

  • Da es sich bei den allogenen Hornhautringsegmenten um sterile Allotransplantate handelt, die den gleichen Brechungsindex wie die Wirtshornhaut aufweisen, gibt es keine Berichte über Hornhauteinschmelzung und Halo- oder Blendeffekte, die üblicherweise mit der Implantation von Ringen aus PMMA verbunden sind.

  • Dank des minimal-invasiven Eingriffs und des rein stromalen Gewebes, erfordert die CAIRS-Transplantation nur eine kurzfristige topische Verabreichung von Kortikosteroiden im Vergleich zu den langfristigen topischen und kurzfristigen systemischen Kortikosteroiden, die für eine Keratoplastik erforderlich sind.