Schadensausmaß bei verschiedenen Intraokularlinsen durch die Neodymium:YAG-Laser Behandlung - Eine experimentelle Studie

Zusammenfassung

Hintergrund Bei der Nd:YAG-Laser-Kapsulotomie kann eine Beschädigung der Intraokularlinse (IOL) auftreten. Die akustische Schockwelle und die Hitzeentstehung beim optischen Durchbruch führen zu umschriebenen Veränderungen in der IOL, die bei zentraler und multipler Lokalisation mit erhöhter Blendungsempfindlichkeit einhergehen können. Eine Beurteilung neuer IOL-Materialien im Vergleich zum Polymethylmcthacrylat (PMMA) hinsichtlich der Widerstandsfähigkeit gegenüber der Exposition mit Nd:YAG-Laser Photodisruption scheint erforderlich.

Material und Methode Insgesamt 17 gängige IOL-Typen von verschiedenen Herstellern aus den folgenden IOL-Materialien wurden untersucht: Gruppe I. Acryl a) PMMA, compression molding, b) PMMA, compression molding, heparin-surface modified, c) Acryl-Methacryl-Copolymer; Gruppe II. Silikon: a) Polydimethylsiloxan, b) Polydime-thyldiphenylsiloxan; Gruppe III: Hydrogel: a) Poly-hydroxy-ethylmethacrylat (Poly-HEMA), b) Polyacrylat-Hydrogel; Gruppe IV: Thermosensibles Polymer: Methylmethacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat. Jede IOL wurde in einem mit Balanced Salt Solution gefüllten transparenten Acrylbehälter positioniert und einem Beschuß mit einem Q-switched Nd:YAG Laser unterzogen. Der Laser wurde auf der IOL-Rückseite und in den Optikkörper fokussiert. Die Optik der IOL wurde in vier Zonen aufgeteilt. Je Zone erfolgten jeweils 40 Laserexpositionen, die innerhalb und auf der Rückfläche der IOL fokussiert wurden. Folgende Laserparameter wurden verwendet: 1,1 mJ, 1,1 mJ mit 0,4 mm Defokussierung, 2,1 mJ und 4,0 mJ (Wellenlänge 1064 nm, Grundmode, Pulslänge 7±2 Nanosekunden, Fokusdurchmesser 15 μm in Luft). Nach der Exposition wurde jede IOL mittels Lichtmikroskopie auf den Schaden im Optikkörper und mittels Rasterelektronenmikroskop auf den Rückflächenschaden hin untersucht. Das Ausmaß des oberflächlichen Rückflächenschadens wurde bei einer mindestens 1400fachen Vergrößerung mittels eines computerisierten Bildanalysesystems bestimmt.

Ergebnisse Jedes IOL-Material wies spezifische morphologische Schadensformen auf. Intralentaler Schaden: Gruppe I: Materialbrüche mit radiären teilweise flächig auslaufenden Ausziehungen, die in der Gruppe Ic ein kleineres Ausmaß aufwiesen; Gruppe II: bläschenartige kleine Einschlüsse; Gruppe III: lokalisierte kleine rundliche Löcher, Ausnahme: Mb: zusätzlich kurz auslaufende Frakturen; Gruppe IV: sternförmige „Löcher” mit kurzen Ausläufern. Rückflächenschaden: Bei den Hinterflächenschäden im Silikon fanden sich fleck- bzw. kraterförmige Defekte mit irregulär geschmolzenen Kanten, wohingegen im Acryl ein eingeschmolzener oder sternförmiger Materialdefekt mit leicht elevierten Randbereichen vorlag. Im Vergleich zu PMMA wiesen die Silikone, das Poly-HEMA und auch die Acrylmischungen mit HEMA-Anteil eine hohe YAG-Laser-Widerstandsfähigkeit mit kleinstem Hinterflächenschaden auf. Eine ausgeprägte Größenzunahme des Rückflächenschadens mit steigender Laserenergie blieb aus.

Schlußfolgerung Die IOL-Materialien ließen einen für das jeweilige Material typischen Defekt erkennen. Die Schadensmorphologie und -große ist vom physikalischen Entstehungsmechanismus ableitbar. Faltbare Optikmaterialien waren resistenter gegenüber Nd:YAG-Laser Photodisruption als rigide Optikmaterialien. Die Ergebnisse legen eine individuelle Laserbehandlungsstrategie für das jeweilige IOL-Material zur Optimierung der Behandlungseffizienz nahe.

Summary

Background Neodymium:YAG laser capsulotomy frequently damages the intraocular lens (IOL). This damage, mainly caused by acoustic shock wave and thermal conduction, results in opacities in the IOL, which may cause glare or image degradation. Because of the introduction of new IOL materials in cataract surgery, investigation of YAG laser resistance of these IOL materials seems to be necessary.

Materials and methods A total of 17 standard IOLs of different types and classes of materials were tested as follows: Class I: Acrylate a) PMMA, compression molding, b) PMMA, compression molding, heparin-surface modified, c) acrylate/ methacrylate copolymer; Class II: Silicone: a) Polydimethyl-siloxane, b) Polydimethyldiphenylsiloxane: Class III: Hydrogel: a) poly-hydroxyethylmethacrylate (poly-HEMA). b) polyacrylate-hydrogel; Class IV: Thermoset polymer: methyl-methacrylate, hydroxyethylmethacrylate, ethylene glycol dimethacrylate. Each IOL was placed in a rectangular transparent acrylic test chamber filled with balanced salt solution and subjected to irradiation from a Q-switched Nd:YAG laser. The laser beam was focused on the posterior surface and inside of the IOLs. The optic of the IOL was divided into four target zones and each zone was subjected to 40 bursts inside the lens and 40 bursts on the posterior surface of the lens. Laser power settings were: 1.1 mJ, 1.1 mJ with 0.4 mm defocus, 2.1 mJ and 4 mJ and one burst was applied (wave length 1064 nm, fundamental mode, duration 7±2 nanoseconds, spot size 15 μm in air). Following exposure, each lens was examined by light microscopy for the interior damage and by scanning electron microscopy for the posterior surface damage. For quantitative analysis, the extent of each superficial damage was evaluated by an image analysis system using at least original magnification × 1400.

Results Each IOL material demonstrated specific morphologic damage patterns. Intralenticular damage: Class I: cracks with radiating fractures with smaller extent in group Ic; Class II: blistered snowball-like inclusions; Class III: localized small holes, exception: Illb: with very short radiating fractures; Class IV: stellar pits with short radiating fractures. For silicone superficial posterior damage sites a splash crater pattern with irregular melted edges was observed, while acrylate damage sites demonstrated a melted or stellate crater pattern with slightly raised edges. The silicone, poly-HEMA and the acrylic IOLs containing HEMA presented highest YAG laser resistance with the smallest amount of posterior damage in comparison to PMMA-IOLs. There was no marked increase in damage size in these IOL materials with higher energy exposure in this set-up.

Conclusion For each material consistent and characteristic specific morphologic damage patterns were observed. Foldable optic materials were more resistant against Nd:YAG-laser photodisruption than rigid optic materials. Individual laser strategies for each IOL-material and design should be deducted.

Schlüsselwörter

Nd:YAG-Laser - Kapsulotomie - Intraokularlinse - faltbare IOL - Polymethylmethacrylat - Polyhydroxyethylmethacrylat - Silikon - Lichtmikroskopie - Rasterelektronenmikroskopie

Key words

Nd:YAG laser - posterior capsulotomy - intraocular lens - poly(methyl methacrylate) - foldable IOL - poly-(hydroxyethyl methacrylate) - silicone - light microscopy - scanning electron microscopy