Late Postoperative Opacification of Hydrogel Intraocular Lenses: Analysis of 13 Explanted Lenses

Zusammenfassung

Hintergrund: Bericht über klinische, morphologische und ultrastrukturelle Befunde von 13 nacheinander explantierten, eingetrübten Hydrogel-Intraokularlinsen (IOLs). Zweck war die Untersuchung möglicher Einflussfaktoren auf eine späte, postoperative Eintrübung dieser IOL. Patienten und Methoden: 13 eingetrübte IOL (Hydroview® H 60 M, Bausch & Lomb) wurden aufgrund hoher Visuseinschränkung nacheinander explantiert und makroskopisch sowie per Elektronentransmissionsmikroskopie (TEM), Electronen-Scan-Mikroskopie (SEM), Energiedispersions-Röntgen-Spektroskopie (EDS) und Protein-Elektrophorese untersucht. Drei ungebrauchte Hydroview® -IOL dienten zum Vergleich. Ergebnisse: Die makroskopische Untersuchung ergab eine diffuse bzw. ortständige grauweißliche Eintrübung im optischen IOL-Teil. TEM wies auf Läsionen im optischen Teil der IOL hin, zudem auf 3 Formen tiefer Einlagerungen: a) diffuse, dicke, granuläre, elektronendichte, b) kleine, dünne, gitterförmige mit Elektronendurchlässigkeit, c) lange, elektronendichte Deposits mit elektronendurchlässigen Halos. SEM zeigte Oberflächenablagerungen bei 4 IOL. EDS zeigte Sauer- und Kohlenstoff-Anteile in allen IOL sowie innere kalzium-, phosphor-, silizium- und/oder eisenhaltige Einlagerungen. Zwei Patienten mit Eisenablagerungen hatten bereits intraokuläre Eingriffe vor der Phakoemulsifikation. Eisen korrelierte gut mit Ablagerungsform b), Kalzium hingegen mit Einlagerungsform c). Es konnten mittels Elektrophorese keine spezifischen Proteinbanden gefunden werden. Die Kontrolllinsen wiesen keine Auffälligkeiten auf. Schlussfolgerungen: Diese Studie unterstützt die Präsenz chemischer Veränderungen im Polymer des optischen Teils bei spät postoperativ eingetrübten Hydroview-IOL. Die Trübungen weisen aufgrund der ultrastrukturellen Untersuchung auf keinen einheitlichen Reaktionsweg hin, sondern scheinen von verschiedenen Faktoren abhängig zu sein. Mechanischer Stress während der Operation könnte zu einer chemischen Reaktion unter Beteiligung von Kalzium-, Phosphor-, Silizium-, und Eisen-Ionen führen, die das Polymer verändern. Intraokuläre Entzündungsreize durch vorangegangene Operationen könnten Eintrübung durch Erhöhung der Eisenbindungskapazität im Kammerwasser bewirken. Kalkeinlagerungen spielen bei der Eintrübung dieser IOL nur teilweise eine Rolle.

Abstract

Purpose: We report the clinical, morphological, and ultrastructural findings of 13 consecutively explanted opacified Hydroview® (hydrogel) intraocular lenses (IOLs). Our purpose was to provide a comprehensive account on the possible factors involved in late postoperative opacification of these IOLs. Patients and Methods: Thirteen consecutive opacified hydrogel IOLs (Hydroview® H 60 M, Bausch & Lomb) were explanted due to the significant visual impairment they caused. The IOLs underwent macroscopical examination, transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and electrophoresis for protein detection. Three unused control Hydroview® IOLs served for comparison. Results: Macroscopical examination showed a diffuse or localized grey-whitish opacification within the IOL optic. TEM confirmed the presence of lesions inside the optic in all the explanted IOLs and revealed 3 patterns of deep deposits: a) diffuse, thick, granular, electron-dense ones; b) small, thin, lattice-like ones, with prominent electron-lucent areas; and c) elongated electron-dense formations surrounded by electron-lucent halos. SEM showed surface deposits on four IOLs. EDS revealed oxygen and carbon in all IOLs and documented calcium, phosphorus, silicon and/or iron in the deposits. Two of the patients with iron in their IOLs had eye surgery prior to their phacoemulsification. Iron correlated well with the second TEM pattern of deep lesions, whereas calcium with the third TEM pattern. No protein bands were detected on electrophoresis. Control lenses did not show any ultrastructural or chemical abnormality. Conclusions: The present study supports the presence of chemical alterations inside the polymer of the optic in late postoperative opacification of Hydroview® IOLs. This opacification does not follow a unique pathway but may present under different ultrastructular patterns depending on the responsible factors. Mechanical stress during surgery may initiate a sequence of events where ions such as calcium, phosphorus, silicon, and/or iron, participate in a biochemical cascade that leads to gradual alteration of the polymer network. Intraocular inflammation due to previous operation may be a factor inducing opacification through increase of iron-binding capacity in the aqueous humour. Calcification accounts only partially for the opacification noted in this type of IOL.

eingetrübte Hydrogel-Intraokularlinsen - späte postoperative Eintrübung - ultrastrukturelle Untersuchung - Elektronenmikroskop - Kalzium - Silizium - Eisen

hydrogel intraocular lenses - late postoperative opacification - ultrastructural analysis - electron microscope - calcium - silicon - iron

References

• 1 Altaie R W, Costigan T, Donegan S. et al . Investigation and management of an epidemic of Hydroview intraocular lens opacification.  Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2005;  243 1124-1133
• 2 Apple D J, Sims J. Harold Ridley and the invention of the intraocular lens.  Surv Ophthalmol. 1996;  40 279-292
• 3 Baykal O. Late opacification of a hydrophilic acrylic intraocular lens.  Acta Ophthalmol Scand. 2003;  81 79-80
• 4 Bucher P J, Buchi E R, Daicker B C. Dystrophic calcification of an implanted hydroxyethylmethacrylate intraocular lens.  Arch Ophthalmol. 1995;  113 1431-1435
• 5 Dagres E, Khan M A, Kyle G M. et al . Perioperative complications of intraocular lens exchange in patients with opacified Aqua-Sense lenses.  J Cataract Refract Surg. 2004;  30 2569-2573
• 6 Dorey M W, Brownstein S, Hill V E. et al . Proposed pathogenesis for the delayed postoperative opacification of the hydroview hydrogel intraocular lens.  Am J Ophthalmol. 2003;  135 591-598
• 7 Frohn A, Dick H B, Augustin A J. et al . Late opacification of the foldable hydrophilic acrylic lens SC 60B-OUV.  Ophthalmology. 2001;  108 1999-2004
• 8 Groh M J, Schlotzer-Schrehardt U, Rummelt C. et al . Postoperative opacification of 12 hydrogel foldable lenses (Hydroview®).  Klin Monatsbl Augenheilkd. 2001;  218 645-648
• 9 Izak A M, Werner L, Pandey S K. et al . Calcification of modern foldable hydrogel intraocular lens designs.  Eye. 2003;  17 393-406
• 10 Katsimpris J M, Koliakou K, Petropoulos I K. et al . Opacification of hydrophilic acrylic intraocular lenses: a clinical and ultrastructural analysis of three explanted lenses.  Klin Monatsbl Augenheilkd. 2003;  220 165-169
• 11 Kocabora M S, Engin G, Kaya G. et al . Calcification of hydrophilic acrylic intraocular lenses: clinical and pathological aspects.  J Fr Ophtalmol. 2004;  27 871-876
• 12 Lee D H, Seo Y, Joo C K. Progressive opacification of hydrophilic acrylic intraocular lenses in diabetic patients.  J Cataract Refract Surg. 2002;  28 1271-1275
• 13 Lin S Y, Chen K H, Li M J. et al . Evidence of octacalcium phosphate and Type-B carbonated apatites deposited on the surface of explanted acrylic hydrogel intraocular lens.  J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2004;  70 203-208
• 14 Mamalis N. Complications of foldable intraocular lenses requiring explanation or secondary intervention – 1998 survey.  J Cataract Refract Surg. 2000;  26 766-772
• 15 Mamalis N. Complications of foldable intraocular lenses requiring explantation or secondary intervention – 2001 survey update.  J Cataract Refract Surg. 2002;  28 2193-2201
• 16 Mamalis N. Intraocular lens power accuracy: how are we doing?.  J Cataract Refract Surg. 2003;  29 1-3
• 17 Mamalis N, Davis B, Nilson C D. et al . Complications of foldable intraocular lenses requiring explantation or secondary intervention – 2003 survey update.  J Cataract Refract Surg. 2004;  30 2209-2218
• 18 Mattova J, Bohacova E, Murgasova Z. et al . Opacification of hydrophilic MemoryLens U 940A intraocular lenses: analysis of 2 explanted lenses.  J Cataract Refract Surg. 2004;  30 1934-1939
• 19 McGahan M C. Does the lens serve as a “sink” for iron during ocular inflammation?.  Exp Eye Res. 1992;  54 525-530
• 20 McGahan M C, Fleisher L N. Inflammation-induced changes in the iron concentration and total iron-binding capacity of the intraocular fluids of rabbits.  Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 1988;  226 27-30
• 21 Neuhann I M, Werner L, Izak A M. et al . Late postoperative opacification of a hydrophilic acrylic (hydrogel) intraocular lens: a clinicopathological analysis of 106 explants.  Ophthalmology. 2004;  111 2094-2101
• 22 Shek T W, Wong A, Yau B. et al . Opacification of artificial intraocular lens: an electron microscopic study.  Ultrastruct Pathol. 2001;  25 281-283
• 23 Tehrani M, Dick H B, Wolters B. et al . Material properties of various intraocular lenses in an experimental study.  Ophthalmologica. 2004;  218 57-63
• 24 Tehrani M, Mamalis N, Wallin T. et al . Late postoperative opacification of MemoryLens hydrophilic acrylic intraocular lenses: case series and review.  J Cataract Refract Surg. 2004;  30 115-122
• 25 Werner L, Apple D J, Escobar-Gomez M. et al . Postoperative deposition of calcium on the surfaces of a hydrogel intraocular lens.  Ophthalmology. 2000;  107 2179-2185
• 26 Werner L, Apple D J, Kaskaloglu M. et al . Dense opacification of the optical component of a hydrophilic acrylic intraocular lens: a clinicopathological analysis of 9 explanted lenses.  J Cataract Refract Surg. 2001;  27 1485-1492
• 27 Yu A K, Shek T W. Hydroxyapatite formation on implanted hydrogel intraocular lenses.  Arch Ophthalmol. 2001;  119 611-614