Способ подготовки материала для сквозной кератопластики
Владельцы патента RU 2729927:
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр глазных болезней имени Гельмгольца" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ГБ им. Гельмгольца" Минздрава России) (RU)
Изобретение относится к офтальмологии и предназначено для подготовки трансплантата для сквозной кератопластики. Способ подготовки материала для сквозной кератопластики включает его модификацию с помощью кросслинкинга роговичного коллагена по стандартному Дрездонскому протоколу, отличающийся тем, что в качестве материала используют имплантат для восстановления дефектов тканей «BIOPLAST» для кератопластики, лиофилизированный, который сначала подвергают гидратации в течение не менее 3 часов, а затем - кросслинкингу роговичного коллагена. Изобретение обеспечивает получение имплантата для СКП с повышенной прочностью и с уменьшением лизиса в послеоперационном периоде без использования нативного трупного материала, а также упрощение подготовки трансплантата. 2 пр.
Предлагаемое изобретение относится к офтальмологии и предназначено для подготовки трансплантата для сквозной кератопластики, в том числе при проведении ургентных оперативных вмешательств при язвах роговицы различного генеза.
Экзогенными факторами развития язв роговицы являются травматическая патология, перенесенный герпетический кератит, кератомикозы, ССГ, эрозия роговицы, осложнения хирургических вмешательств (кераторефракционные и реконструктивные операции), нарушение режима ношения мягких контактных линз и др. [Ченцова Е.В., Вериго Е.Н., Яни Е.В., Хазамова А.И. Современные аспекты лечения язвенных поражений роговицы. Евроазия. 2016;2(2):99-105.].
К эндогенным факторам следует отнести наличие хронических очагов инфекции в организме, иммунодефицитные состояния, системные заболевания, ведущие к трофическим расстройствам в роговице. В случаях, когда язвенный процесс распространяется вглубь ткани роговицы с истончением стромы, угрозой перфорации или ее наличием, основной задачей офтальмохирурга является пересадка роговицы (лечебная кератопластика) с целью сохранения глазного яблока путем удаления патологического участка роговицы и восстановления имеющегося дефекта [Каспаров, А.А., А.К. Садыхов, С.А. Маложен. Лечение гнойной язвы роговицы Вестник офтальмологии. 1997; 103(6):67-71].
Для восстановления и герметизации язвенно-деструктивных пораженных участков роговичной ткани применяются различные материалы и методы хирургических вмешательств.
С учетом тяжести исходного состояния и сопутствующей патологии оперативное вмешательство проводят в период экстренной госпитализации и при повторной госпитализации в случаях рецидивирующего течения язвенного процесса, как роговицы, так и трансплантата. К таким вмешательствам относятся следующие виды операций: аутоконъюнктивопластика (АК), трансплантация амниотической мембраны (ТАМ), ТАМ + блефарорафия (БР), послойная кератопластика (ПКП), сквозная кератопластика нативной роговицей (СКП-н), сквозная кератопластика консервированной роговицей СКП (к), реконструктивная сквозная кератопластика (РКП).
При проведении кератопластики (КП) используют трансплантат нативной или консервированной, различными способами, роговицы. Целью кератопластики является восстановление анатомической целостности ткани роговицы и устранение возможности инфицирования глубжележащих тканей глазного яблока.
Одним из условий успешной кератопластики является подготовка донорского материала. Однако, проблема подготовки донорского материала с повышенными прочностными свойствами для проведения кератопластики у пациентов с уже имеющимися проблемами в виде глубоких язв и перфораций роговицы и высоким риском помутнения и расплавления роговичного трансплантата в послеоперационном периоде, является актуальной до настоящего времени и требует дальнейшего решения для снижения рецидивирования язв роговицы и рекератопластики.
Известен способ подготовки материала для СКП - аллогенной нативной кадаверной роговицы - деэпителизированной и консервированной в «Растворе для хранения роговицы» (среда Борзенка-Мороз) в условиях гипотермии и подвергнутой модификации с помощью кросслинкинга роговичного коллагена (патент 2381649, 20.02.2010). Данный способ принят за ближайший аналог.
Главными недостатками данного способа являются дефицит нативной донорской ткани и низкая биосовместимость тканей при наличии воспалительного процесса и высокой иммунной активности реципиента, сопровождающих язвенный процесс в роговице.
Известен имплантат для восстановления дефектов тканей «BIOPLAST» («Биопласт») - это химически обработанный стерильный пересадочный материал различных видов, стандартизированный, отвечающий медицинским требованиям. В офтальмологии применяется согласно номенклатуре имплантат для восстановления дефектов тканей «BIOPLAST» для кератопластики, лиофилизированный (http://www.avanmed.ru/biomateriali.htm). Данный имплантат используется в клинической практике для кератопластики (В.В. Гурко, О.Л. Фабрикантов. Практическая медицина 04 (12) офтальмология, том 1. Сквозная ступенчатая кератопластика).
«Биопласт» имеет следующие преимущества перед другими кератопластическими материалами:
• доступность - простота в приобретении, консервации и хранении;
• возможность применения в ургентных случаях (перфорация роговицы) для предотвращения инфицирования и анатомической гибели глаза;
• увеличенная биосовместимость тканей (сниженная антигенная активность);
Задачей изобретения является разработка способа подготовки имплантата «Биопласт» для кератопластики.
Техническим результатом изобретения является получение имплантата для СКП с повышенной прочностью и с уменьшением лизиса в послеоперационном периоде без использования нативного трупного материала, а также упрощение подготовки трансплантата.
Технический результат достигается за счет модифицирования материала «Биопласт» лиофилизированный с помощью кросслинкинга роговичного коллагена после гидратации определенной длительности.
Нами были проведены исследования по определению прочности материала «Биопласт», подверженного процедуре роговичного кросслинкинга по стандартному Дрезденскому протоколу [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12719068]: сначала проводили скарификацию эпителия «Биопласта», затем 30-минутную аппликацию 0.1% раствора рибофлавина для пропитывания стромы рибофлавином, далее 30-минутное облучение ультрафиолетом А с длиной волны 370 нм и мощностью 3 мВт/см2 (5.4 J/cm2) на системе ультрафиолетового излучения «UV-Х» фирмы IROC AG (Швейцария).
Затем проводили испытания на разрыв с помощью разрывной (деформационной) машины.
Силиковысушенный материал «Биопласт» имеет изначально дегидратированную (сухую) форму. Для его полноценного применения требуется гидратация, которую проводят путем погружения сухого материала в физиологический раствор. В процессе гидратирования «Биопласта» нами были проведены замеры толщины роговицы для определения максимального отека.
Измерения толщины «Биопласта» были проведены до обработки рибофлавином и ультрафиолетом с помощью аппарата OCT Spectralis, на срезах по максимальной толщине по периферии и в центре, в диаметре - 5-6 мм (так как данная величина, чаще всего является целевой при выкраивании трансплантата) в участках с сохраненной структурой роговицы (эпителий, строма, десцеметова мембрана).
Как показали наши исследования, максимально интенсивная гидратация (отек) тканей «биопласта» происходит в первые три часа после погружения в физиологический раствор (около 110 микрон) равномерно по 50-55 микрон в час до максимальной толщины в среднем 700-710 микрон.
В дальнейшем происходит незначительная гидратация примерно на 10 микрон через 5 часов и остается на этом уровне вплоть до 12 часов пребывания в физиологическом растворе (в среднем до 725 микрон на периферии и 700 микрон в центре). Таким образом гидратация свыше 3 часов значительно не влияет на степень отека биопласта.
Далее гидратированный «Биопласт» подвергали процедуре роговичного кросслинкинга по стандартному Дрезденскому протоколу. Для проведения кросслинкинга использовали систему ультрафиолетового излучения «UV-Х» фирмы IROC AG (Швейцария).
Для определения прочности имплантата проводили эксперименты с использованием разрывной машины на двух группах. В основной группе исследованию подвергали гидратированные лоскуты Биопласта шириной 4 мм и длиной 12 мм после процедуры кросслинкинга. В контрольной группе исследовали гидратированные лоскуты Биопласта того же размера, но не подвергнутые процедуре кросслинкинга. Для определения прочности исследуемого материала использовалась разрывная машина марки [Autograph AGS-Н]. Лоскуты Биопласта помещали между двумя зажимными винтами разрывной машины, после этого проводили равномерное растягивание по заданным параметрам. Для этого устанавливали тензометрический датчик на 50 Н. Образцы подвергали одноосному растяжению (скорость 1 мм/мин) вплоть до разрыва. Зависимость напряжение-деформация, получаемая в процессе нагружения, непрерывно записывалась в цифровом и графическом режиме компьютерным блоком аппарата.
Обработка полученных зависимостей программным блоком Autograph AGS-Н позволяет определить такие упруго-прочностные параметры, как предельная (разрывная) нагрузка Р (Н), предел прочности σ (МПа), модуль упругости (модуль Юнга) Е (МПа) и максимальная деформация разрыва ε (%).)
Показатели по критериям: разрывная нагрузка, предел прочности, максимальная деформация и модуль упругости представленных образцов были значительно выше в опытной группе, чем в контрольной.
Полученные результаты свидетельствуют о повышении биомеханической устойчивости лиофилизированного импланта «Биопласт» после процедуры кросслинкинга, что должно обеспечить уменьшение лизиса ткани после проведения кератопластики.
Таким образом, в процессе проведения процедуры роговичного кросслинкинга происходит укрепление оставшихся после лиофилизации, волокон коллагена в консервированном материале «Биопласт», тем самым увеличивается прочность трансплантата и его устойчивость к коллагеназе. Обеспечивается низкая антигенность, стимуляция регенеративного процесса, мобилизация и улучшение трофики тканей реципиента, неоваскуляризации, активизации бластных клеток.
Способ осуществляют следующим образом.
Имплантат для восстановления дефектов тканей «BIOPLAST» для кератопластики, лиофилизированный сначала подвергают гидратации в течение не менее 3 часов. Затем проводят его модификацию с помощью кросслинкинга роговичного коллагена по стандартной методике.
Пример 1. Пациент К., 38 лет страдает язвой роговицы в течение нескольких месяцев, возникшей на фоне неправильного ношения мягких контактных линз по поводу миопии слабой степени. На фоне консервативной терапии status idem. В течение последних дней «глаз стал мягким». Обратился к врачу по месту жительства, где был поставлен диагноз OS - перфоративная язва роговицы. Направлен в НМИЦ ГБ имени Гельмгольца.
При поступлении:
Vis OD=0.1 sph -1.75=1.0, ВГД=16 мм/рт.ст. (пневмотонометрия)
Vis OS=0.05 н/к. ВГД=-2 (пальпаторно).
Блефароспазм, слезотечение. Глаз раздражен, выраженная смешанная инъекция, роговица отечная, в нижнем отделе (в параоптической зоне) определяется язва роговицы с отечными, рыхлыми краями и перфорацией ≈1×2 мм. Глубжележащие среды детально не визуализируются из-за отека роговицы и блефароспазма.
В экстренном порядке была проведена сквозная кератопластика материалом «Биопласт», подвергнутого процедуре кросслинкинга роговичного коллагена по стандартному протоколу. Консервативное лечение в раннем послеоперационном периоде заключалось в антибактериальной, противовоспалительной и репаративной терапии. Клинические симптомы (боль, слезотечение, светобоязнь, блефароспазм) прекратились на вторые сутки. Полная эпителизация на 6 сутки. При контрольном осмотре через 14 и 30 дней, глаз спокойный, определяется полностью эпителизированный, полупрозрачный сквозной кератотрансплантат в параоптической зоне. После снятия швов через 6 месяцев Vis OS=0,1 sph -2.0=0.8-0.9. В виду высокой остроты зрения пациенту дальнейшее хирургическое лечение не показано.
Пример 2. Пациент М., 44 лет страдает рецидивирующей герпетической язвой роговицы на OD в течение нескольких лет с периодическими ремиссиями на срок не более 1 месяца. 1,5 месяца назад язва роговицы осложнилась перфорацией. По месту жительства была проведена операция на OD - сквозная кератопластика материалом «Биопласт». В раннем послеоперационном периоде наблюдалась положительная динамика, полная эпителизация на 10 сутки, пациент выписан по месту жительства. В течение 2 недель после выписки из стационара, на фоне консервативной терапии, глаз оставался раздраженным. Сутки назад «из-глаза что-то вытекло». Обратился к врачу по месту жительства, где был поставлен диагноз OD - перфоративная язва роговицы. Направлен в НМИЦ ГБ имени Гельмгольца.
При поступлении:
Vis OD=0.01 н/к, ВГД=-1 (пальпаторно).
Vis OS=1,0. ВГД=17 мм/рт.ст. (пневмотонометрия)
Блефароспазм, слезотечение. Глаз раздражен, выраженная смешанная инъекция, роговица полупрозрачная, отечная, в центральном отделе (в оптической зоне) определяется язва частично лизированного кератотрансплантата с отечными, рыхлыми краями и перфорацией в центре ≈2×2 мм, провисшие швы роговицы. Глубжележащие среды детально не визуализируются из-за отека роговицы и блефароспазма.
В экстренном порядке была проведена органосохраняющая сквозная кератопластика повторно материалом «Биопласт», но подвергнутого процедуре кросслинкинга роговичного коллагена по стандартному протоколу. Консервативное лечение в раннем послеоперационном периоде заключалось в антибактериальной, противовоспалительной и репаративной терапии. Клинические симптомы (боль, слезотечение, светобоязнь, блефароспазм) прекратились постепенно на третьи сутки. Полная эпителизация на 7 сутки. При контрольном осмотре через 14 и 30 дней, глаз спокойный, определяется полностью эпителизированный, полупрозрачный сквозной кератотрансплантат. После снятия швов через 6 месяцев Vis OD=0,1 н/к. ВГД=N (пальпаторно). Планируется кератопластика с оптической целью.
Таким образом, предложенный способ подготовки кератотрансплантата «Биопласт» обеспечивает повышенную прочность трансплантированной роговичной ткани с доказанным уменьшением лизиса в послеоперационном периоде без использования нативного трупного материала.
Способ подготовки материала для сквозной кератопластики, включающий его модификацию с помощью кросслинкинга роговичного коллагена по стандартному Дрездонскому протоколу, отличающийся тем, что в качестве материала используют имплантат для восстановления дефектов тканей «BIOPLAST» для кератопластики, лиофилизированный, который сначала подвергают гидратации в течение не менее 3 часов, а затем - кросслинкингу роговичного коллагена.
