Retinale Schäden durch flüssige Perfluorkarbone – eine Frage des spezifischen Gewichts? Intraokulare Druckspitzen und Scherkräfte

Zusammenfassung

Hintergrund: Flüssige Perfluorkarbone (PFCL) führen bei Langzeittamponade der Netzhaut zu ausgeprägten Veränderungen. Bislang ist ungeklärt, ob diese auf mechanischen oder chemischen Eigenschaften der schweren Flüssigkeiten beruhen. Ziel dieser Studie war es, Druck- und Scherkräfte zu untersuchen, die unter PFCL bei standardisierten Augenbewegungen auftreten. Material und Methoden: In Teilversuch 1 wurde an einem Augenmodell für 6 verschiedene PFCL mittels Drucksensor die resultierende Druckbelastung bei standardisierten Augenbewegungen an 4 verschiedenen Punkten bestimmt. In Teilversuch 2 wurden die Fließeigenschaften mithilfe eines Plexiglasmodells untersucht und daraus die resultierenden Tangentialkräfte an der Grenzfläche zwischen Netzhaut und PFCL berechnet. In Teilversuch 3 wurden Netzhäute aus Kaninchenaugen nach Vitrektomie und sechswöchiger Endotamponade mit einem leichten und einem schweren Fluorkarbon histologisch und immunhistochemisch untersucht. Ergebnisse: Teilversuch 1: Mit steigender Füllung des Augenmodells verlagerte sich bei gleicher Beschleunigung die Maxima der Druckspitzen vom tiefsten Punkt des Auges zur Augenseitenwand. Jedes PFCL hatte seine maximale Druckentwicklung an der Seitenwand, wobei sich die verschiedenen PFCLs kaum unterschieden. Bei Perfluordekalin (PFD) wurde der höchste Druck mit 407 Pa bei einer Füllung von 75 % gemessen. Der niedrigste maximale Druck betrug 314 Pa bei einer 50 %igen Füllung mit Hexafluoropropenoxid. Teilversuch 2: Die gemessenen Scherkräfte waren für standardisierte Beschleunigungen von der Viskosität der PFCLs abhängig und betrugen zwischen 0,87 mN/m² (Perfluorhexyloktan) und 8055 mN/m² (Hexafluorpropenoxid). Teilversuch 3: In den immunhistochemischen Analysen zeigten sich keine druckbedingten Schädigungen bzw. Unterschiede zwischen leichten und schweren Fluorkarbonen. Schlussfolgerungen: Die im Auge auftretende mechanische Belastung durch eine intraokulare PFCL-Tamponade ist gering. Im Vergleich mit den physiologisch auftretenden dynamischen und statischen Drücken sowie den Scherkräften scheint eine mechanische Belastung durch intraokulares PFCL unwahrscheinlich. Die histologischen Ergebnisse an Kaninchenaugen unterstreichen diese Ergebnisse.

Abstract

Background: Perfluorocarbon liquids (PFCL) cause retinal damage when used as long-term ocular endotamponades. Whether these changes are related to the mechanical or to the chemical properties of PFCL is unclear. The purpose of this study was to evaluate pressure spikes or shearing forces during endotamponade with PFCL and standardised eye movements. Material and Methods: Part 1: In an eye model the resulting pressure forces of 6 PFCL were measured at four different sites during standardised eye movements. Part 2: Shearing forces were determined in a plexiglass eye model and the resulting tangential forces at the PFCL-retina interface were calculated. Part 3: Rabbit eyes were vitrectomised and filled with light and heavy fluorocarbons for 6 weeks. Subsequently, the retina were examined histologically and by immunohistochemistry. Results: With increasing filling of the eye model, the maximum of the pressure peaks moved from the inferior wall of the eye model to the lateral eye walls. For perfluorodecalin (PFD) the highest pressure peak was 407 Pa with a 75 % filling of the vitreous cavity. The lowest pressure peak was 314 Pa with a 50 % filling of hexafluoropropene oxide. Shearing forces for standardised accelerations were dependent on viscosity and ranged between 0.87 mN/m² (perfluorohexyloctane) and 8055 mN/m² (hexafluoropropene oxide). Part 3: Histological and immunohistochemical analyses did not reveal pressure-related damage or any difference between the effects of the different tamponades in vivo. Conclusion: In comparison with physiological dynamic and static pressure peaks, the measured mechanical forces induced by intraocular PFCL tamponades are low. Specific gravity and mechanical damage by intraocular PFCL as a cause of retinal damage seem unlikely. Animal studies underline these findings.

Schlüsselwörter

flüssige Perfluorkarbone - teilfluorierte Alkane - spezifisches Gewicht - Scherkräfte

Key words

perfluorocarbon liquids - partially fluorinated alkanes - specific gravity - shear forces

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