Algorithmus zur Vorhersage des Versteifungseffektes beim kornealen Cross-Linking entwickelt

CORNEA Zürich – mechentel news – Die Untersuchungen von Sabine Kling und Farhad Hafezi am Center for Applied Biotechnology and Molecular Medicine (CABMM) der Universität Zürich dienten dazu, einen Algorithmus zu entwickeln, um den Versteifungseffekt durch korneales Cross-Linking (CXL) vorherzusagen und die Genauigkeit der Vorhersage durch Ergebnisse experimenteller Messungen zu überprüfen. Der Algorithmus betrachtet verschiedene Variablen: die Reaktionskinetiken der Riboflavin-Diffusion und der Riboflavin-Photodegradation zur Bestimmung der effektiven Riboflavinkonzentration in verschiedenen Gewebsschichten sowie die Sauerstoffdiffusion und die Ultraviolett(UV)-Absorption zur Bestimmung der Menge an reaktiven Sauerstoffarten als Funktion der Zeit und der Gewebstiefe. Für den experimentellen Vergleich wurden die Hornhäute deepithelialisiert und anschliessend mit Riboflavin für 30 Minuten befeuchtet und UV-bestrahlt. Verschiedene gepulste und kontinuierliche Lichteinwirkungen mit Strahlungsintensitäten von 3 bis 100 mW/cm² und Bestrahlungszeiten von 8 bis 30 Minuten wurden analysiert. Anspannung-Entspannungsmessungen wurden an frisch enukleierten Schweine- (n = 66) und Kaninchenaugen (n = 2) direkt nach der Behandlung mit einer Belastung von 0,6 MPa durchgeführt. Es wurde eine eindeutige lineare Beziehung zwischen der Konzentration der neu induzierten Vernetzungen und dem experimentell beobachteten Versteifungsfaktor (R² = 0,9432) beobachtet. Eine zusätzliche Vernetzung von 1 mol/m³ erhöhte die mechanische Belastbarkeit der Hornhaut um 50,4 %. Die Effektivität des Standard-CXL bei Mäuse-, Kaninchen- und Schweinhornhaut stand in umgekehrter Beziehung zur Hornhautdicke. Der Versteifungseffekt nach CXL sank um 4,1 % pro 100 μm (R² = 0,9961). In der Februar-Ausgabe 2017 des Journal of Refractive Surgery halten die Autoren fest, dass das vorgeschlagene Modell, unterstützt durch Daten in Schweine-, Mäuse- und Kaninchenhornhäuten, auf eine Möglichkeit hinweise, die biomechanische Effektivität des CXL auch bei menschlichen Hornhäuten vorhersagen zu können. Diese biomechanische Effektivität des CXL kann durch eine verlängerte UV-Bestrahlung bei reduzierten Bestrahlungsintensitäten oder durch einen höheren Sauerstoffdruck in der Umgebung erhöht werden. Gepulstes CXL beschleunigt CXL nicht und erhöht seine Effektivität im Vergleich zum Standard-CXL der gleichen Bestrahlungsdauer nicht. Dieses Modell könne verwendet werden, um angepasste Bestrahlungseinstellungen für Hochrisiko-Fälle zu berechnen, aber ebenso bei topographisch geführten CXL-Behandlungen. (bs)

Autoren: Kling S, Hafezi F. Korrespondenz: Sabine Kling, PhD, Center for Applied Biotechnology and Molecular Medicine (CABMM), University of Zurich, Winterthurerstrasse 190, 8057 Zurich, Switzerland. E-Mail: kling.sabine@gmail.com Studie: An Algorithm to Predict the Biomechanical Stiffening Effect in Corneal Cross-linking. Quelle: J Refract Surg. 2017 Feb 1;33(2):128-136. doi: 10.3928/1081597X-20161206-01. Web: http://www.healio.com/ophthalmology/journals/jrs/2017-2-33-2/%7B0fe0d8cf-f661-4c5c-8c11-0a53de6d1c31%7D/an-algorithm-to-predict-the-biomechanical-stiffening-effect-in-corneal-cross-linking