フェムトセカンドレーザーを用いた全層角膜移植における角膜生体力学特性

admin — Sat, 30 Jul 2011 15:27:02 +0000

1034（13あ0）たらしい眼科Vol.28，No.7，20110910-1810/11/\100/頁/JC（O0P0Y）《原著》あたらしい眼科28（7）：1034?1038，2011c〔別刷請求先〕脇舛耕一：〒606-8287京都市左京区北白川上池田町12バプテスト眼科クリニックReprintrequests：KoichiWakimasu,M.D.,BaptistEyeClinic,12Kamiikeda-cho,Kitashirakawa,Sakyo-ku,Kyoto606-8287,JAPANフェムトセカンドレーザーを用いた全層角膜移植における角膜生体力学特性脇舛耕一＊1稗田牧＊2加藤浩晃＊1中川紘子＊2北澤耕司＊2山村陽＊1山崎俊秀＊1木下茂＊2＊1バプテスト眼科クリニック＊2京都府立医科大学大学院医学研究科視覚機能再生外科学CornealBiomechanicalCharacteristicsinPenetratingKeratoplastyUsingFemtosecondLaserKoichiWakimasu1）,OsamuHieda2）,HiroakiKato1）,HirokoNakagawa2）,KojiKitazawa2）,KiyoshiYamamura1）,ToshihideYamasaki1）andShigeruKinoshita2）1）BaptistEyeClinic,2）DepartmentofOphthalmology,KyotoPrefecturalUniversityofMedicine目的：眼科用femtosecondlaser（FSL）を用いたジグザグ形状の全層角膜移植眼（z-PKP）と，従来のtrephineblade（TB）による全層角膜移植眼（t-PKP）の角膜生体力学特性を定量的に比較検討した．方法：年齢，角膜厚，眼圧をマッチさせたFSLによるz-PKP11眼，TBによるt-PKP23眼，Descemet’sstrippingautomatedendothelialkeratoplasty（DSAEK）6眼，そして正常眼27眼を対象として，OcularResponseAnalyzerTMにより各群でのcornealhysteresis（CH），cornealresistancefactor（CRF）を測定した．結果：FSLによる移植眼（z-PKP）のCHとCRF（9.87±1.71，9.86±2.30mmHg）は，正常眼（10.7±1.43，9.90±1.58mmHg），DSAEK眼（9.95±1.45，9.93±3.62mmHg）と同等の値を示したが，TBによる移植眼（t-PKP）（8.29±1.53，7.73±2.29mmHg）では有意に低下していた（p＜0.05）．考按：FSLによる角膜移植眼は，正常眼やDSAEK眼と同等の角膜弾性強度を維持できる可能性が示唆された．Purpose：Tocomparethebiomechanicalcharacteristicsincorneasfollowingpenetratingkeratoplasty（PKP）usingfemtosecondlaser,atrephineblade,andDescemet’sstrippingautomatedendothelialkeratoplasty（DSAEK）,andthoseofnormaleyes.Methods：In11eyesthatunderwentzig-zagPKPbyfemtosecondlaser（z-PKPgroup）,23eyesthatunderwentPKPbytrephineblade（t-PKPgroup）,6eyesthatunderwentDSAEK（DSAEKgroup）,and27normaleyes（normalgroup）,cornealhysteresis（CH）andcornealresistancefactor（CRF）weremeasuredbyuseoftheOcularResponseAnalyzerTM（Reichert,Inc.,Depew,NY）.Results：MeanCHandCRFwere9.87±1.71and9.86±2.30mmHg,respectively,inthez-PKPgroup,8.29±1.53and7.73±2.29mmHg,respectively,inthet-PKPgroup,9.95±1.45and9.93±3.62mmHg,respectively,intheDSAEKgroup,and10.7±1.43and9.90±1.58mmHg,respectively,inthenormalgroup.BothCHandCRFinthez-PKPgroupwassignificantlyhigherthanthatinthet-PKPgroup.Therewasnostatisticallysignificantdifferencebetweenthez-PKPgroup,DSAEKgroup,andthenormalgroupinrelationtobothCHandCRF.Conclusions：ThebiomechanicalcharacteristicsincorneasfollowingPKPbyfemtosecondlaseraremoresimilartothoseincorneasfollowingDSAEKandnormaleyesthanineyesfollowingPKPbytrephineblade.〔AtarashiiGanka（JournaloftheEye）28（7）：1034?1038,2011〕Keywords：フェムトセカンドレーザー，全層角膜移植術，角膜生体力学特性，OcularResponseAnalyzerTM．femtosecondlaser,penetratingkeratoplasty,cornealbiomechanics,OcularResponseAnalyzerTM.（131）あたらしい眼科Vol.28，No.7，20111035はじめに角膜混濁や水疱性角膜症などの不可逆的に角膜の透見性が失われた疾患に対する外科的治療として，全層角膜移植術（penetratingkeratoplasty：PKP）が従来より施行されてきた．PKPでは角膜の透見性が得られる一方，さまざまな術後合併症も報告されている．代表的な術後合併症として移植後拒絶反応1,2），続発緑内障3），角膜感染症4）などのほか，鈍的外傷による創離開が報告されている5,6）．通常，角膜実質内には血管が存在しないため角膜移植後の創傷部は脆弱であり，軽度の鈍的外傷によっても創離開が起こりうる．ひとたび創離開が起これば閉鎖空間である眼内の恒常性は失われ，眼内圧により離開部から虹彩・水晶体または眼内レンズ・硝子体が脱出し，網膜?離や脈絡膜出血をきたす恐れもある．また，離開部からの細菌・真菌などの侵入による眼内炎の危険性もあり，いずれも失明につながる重篤な合併症となる．さらに創縫合により閉鎖性が得られたとしても周辺虹彩前癒着から閉塞隅角緑内障を発症する場合や，外傷やその後の手術操作による角膜内皮細胞損傷から移植片の内皮機能不全を起こし再移植を要する場合もある．このように，PKP後の鈍的外傷による創離開は不可逆的な視機能喪失へとつながる危険性が高く，この頻度は角膜移植眼の約1％に生じると報告されており7），術後創強度を担保することが，この術式における課題の一つとなっている．近年，フェムトセカンドレーザー（femtosecondlaser：FSL）が臨床応用されており，眼科領域ではlaserinsitukeratomileusis（LASIK）におけるフラップ作製8）や，円錐角膜に対する角膜内リング挿入術の角膜内トンネル作製時での使用9）が代表的であるが，角膜移植時の角膜切開にも応用されるようになってきた10）．FSLによる角膜切開は水平・垂直・傾斜方向の切開を組み合わせることでジグザグ形状の切開面を得られることができ，従来のトレパンブレード（trephineblade：TB）による角膜切開と比べ術後創強度の安定性が期待されている（図1）．しかし，生体の角膜強度を定量的に評価することは必ずしも容易ではなく，筆者らの知る限り，このような報告はなされていない．一方で，角膜生体力学特性という概念が臨床的に用いられるようになってきた．物体には「硬さ」や「しなやかさ」といった粘弾性体としての性質があり，加圧に伴い変形し，減圧により加圧前の形状へ戻ろうとする性質がある．理論上，完全な弾性体であれば加圧時と減圧時に同じ変形過程をたどるが，実際には完全な弾性体は存在しない．一般に粘弾性体では，減圧終了後に元の状態へ戻るとしても途中の変形過程において加圧時と減圧時の軌跡が一致せず，この現象は履歴現象（ヒステレーシス）とよばれている．角膜はこの粘弾性体としての性質（角膜生体力学特性）を有しており，この特性を定量化できる方法が開発されてきた．そこで，今回，筆者らは，この角膜生体力学特性の側面から，FSLによるジグザク形状の切開を行ったPKP（以下，z-PKP）と，従来のTBによるPKP（以下，t-PKP）の術後角膜強度について比較検討を行った．I対象および方法対象は2008年1月?2010年7月までにバプテスト眼科クリニックで施行し術後10カ月以上経過観察が可能であったFSLによるz-PKP群11例11眼，年齢，角膜厚（Oculus社製PentacamTMで測定），眼圧（NIDEK社製RKT-7700TMで測定）をマッチさせたt-PKP群21例23眼，Descemet’sstrippingautomatedendothelialkeratoplasty（DSAEK）群6例6眼および正常群27例27眼である（表1）．術後経過観察期間はz-PKP群で17.6±6.4（10～26）カ月，t-PKP群で77.3±35.0（11?133）カ月，DSAEK群で21.4±6.6（17～33）カ月である．原疾患の内訳は，z-PKP群では角膜混濁4眼，格子状角膜ジストロフィ3眼，円錐角膜，Schnyder角膜ジストロフィ，外傷後角膜混濁，角膜実質炎が各1眼であり，t-PKP群では角膜混濁8眼，水疱性角膜症6眼，格子表1対象の内訳対象眼男性女性年齢（歳）角膜厚（μm）眼圧（mmHg）z-PKp117468±12568±4515±5t-PKP23131073±11586±6312±4DSAEK62467±17635±5015±6正常2762174±7564±2014±3年齢，角膜厚，眼圧において，各群間での有意差を認めなかった．図1前眼部OCT（VisanteTM）によるそれぞれのPKP後画像上：FSLによるジグザグPKP術後9カ月，下：TBによるPKP術後3年の状態．FSLによるジグザグPKPではホスト，ドナーの接合部に連続性があるが，TBによるPKPでは接合面に段差が生じている．1036あたらしい眼科Vol.28，No.7，2011（132）状角膜ジストロフィ4眼，円錐角膜と角膜実質炎が各2眼，Fuchs角膜ジストロフィが1眼であった．DSAEK群では全例が水疱性角膜症であり，正常群は白内障以外の眼科的疾患を認めない症例とした．z-PKP群では，FSLとしてFS-60TM（AMO社製）を使用した症例が7眼，iFSTM（AMO社製）を使用した症例が4眼で，いずれも30°のanteriorおよびposteriorsidecutと，深さ300μm，幅1.0mmのring状lamellarcutを組み合わせてジグザグ形状に角膜切開を行った（図2）．ドナー角膜は人工前房装置TM（モリア社製）用いて前房内からレーザー照射を始め，ホストは球後麻酔下に平均角膜厚の角膜切開を行い，その後全身麻酔下に残りの角膜深層部分を切開し，ドナー角膜を移植して端々および連続縫合を行った．一方，t-PKP群では7.5mm径のバロン氏放射状真空トレパンTM（カティーナ社）でホスト角膜を，7.75mm径のバロン氏真空ドナー角膜パンチTM（カティーナ社）でドナー角膜を切開し，端々および連続縫合を行った．全症例でヒステレーシス測定前に連続抜糸を施行した．また，DSAEK群では径8mmのグラフトを，BusinglideTMを用いた幅6mmの耳側角膜切開創からのpull-through法で挿入し，前房内を空気で置換して接着させた．角膜生体力学特性の定量には，OcularResponseAnalyzerTM（以下，ORA）（Reichert社）11）を用いてcornealhysteresis（CH）およびcornealresistancefactor（CRF）を3回測定し，測定時の信頼度を反映するとされるwaveformscore（WS）が最も高い結果の数値を採用し，各群間で比較検討した．なお，測定は術後経過観察期間の最終日に行った．統計学的検討にはTukey-Kramer法による多重比較検定を行い，有意確率5％未満を有意とした．II結果CHはz-PKP群では9.87±1.71mmHgであったのに対して，t-PKP群では8.29±1.53mmHg，DSAEK群では9.95±1.45mmHg，正常群では10.7±1.43mmHgであり，z-PKP群のCHはt-PKP群より有意に高い数値であった（p＜0.05）．また，DSAEK群や正常群と比べ統計学的な有意差を認めなかった．一方，t-PKP群のCHは正常群と比べ有意に低い数値であった（p＜0.0001）（図3）．CRFでは，z-PKP群9.86±2.30mmHg，t-PKP群7.73±2.29mmHg，DSAEK群9.93±3.62mmHg，正常群9.90±1.58mmHgであり，CHと同様にz-PKP群のCRFはt-PKP群より有意に高く（p＜0.05），また，DSAEK群や正常群と比べ統計学的な有意差を認めなかった．一方，t-PKP群のCRFもCHと同様に，正常群と比べ有意に低値であった（p＜0.01）（図4）．III考察今回の検討では，FSLを用いたジグザグ形状のz-PKP眼では，従来のTBでの垂直切開によるt-PKP眼に比べ角膜生体力学特性の数値が有意に高く，またDSAEK眼や正常眼と有意差を認めないという結果であった．一方で，TBに024681012141618z-PKPt-PKPDSAEK正常CRF（mmHg）図4各群におけるCRFの比較CRFも，z-PKP群ではt-PKP群と比べ有意に高値であり，DSAEK群や正常群と有意差を認めなかった．またt-PKP群では，正常群より有意に低下していた．0246810121416z-PKPt-PKPDSAEK正常CH（mmHg）図3各群におけるCHの比較z-PKP群でのCHは，t-PKP群より有意に高値であった．また，DSAEK群や正常群と有意差を認めなかった．t-PKP群でのCHは，正常群より有意に低下していた．AnteriorsidecutRinglamellarcutPosteriorsidecut7.2mm8.3mm30°30°図2ジグザグ形状のデザインアプラネーションコーンで角膜を圧迫，平坦化させた状態でレーザー照射する．Ringlamellarcutは深さ300μmの位置で幅1.00mmで行う．ドナー角膜は人工前房装置TM（モリア社製）用いて前房内からレーザー照射を始め，ホストは球後麻酔下に平均角膜厚の角膜切開を行い，その後全身麻酔下に残りの角膜深層部分を切開する．（133）あたらしい眼科Vol.28，No.7，20111037よるPKPでは正常眼に比べ角膜生体力学特性の数値が有意に低い結果であった．切開創の形状と創強度については，白内障手術時の自己閉鎖創においてすでに検討されてきた．眼球壁に対して垂直に作られた創口は，眼内圧の上昇によって容易に離開するが，接線方向の弁構造をもつ創口であれば内圧上昇によって接線方向の力が加わっても，弁構造が重なっているかぎりは自己閉鎖が保たれる12～15）．実際の白内障手術時では完全な自己閉鎖を得るためのトンネルの長さは切開創の幅の60％以上が必要とされており12），7?8mm径で角膜を360°切開する全層角膜移植で完全な自己閉鎖創を構築することは容易ではない．しかし単純な垂直方向のみの切開よりは，接線方向の切開を組み合わせたジグザグ形状切開のほうがより強い創強度を得られることは，論理的にも容易に推察される．ORAによる角膜生体力学特性の評価についてはこれまでさまざまな報告がある．正常眼においては，角膜生体力学特性の数値と角膜厚に正の相関を認める16～18）が，年齢については，負の相関を認めるという報告がある一方17,19），年齢との相関を認めないとする報告もある18）．自験データでは，角膜厚と正の相関があり，年齢とは相関を認めなかった（未報告データ）．また，円錐角膜20,21）やLASIK術後22,23），phototherapeutickeratectomy（PTK）術後24）ではCHやCRFが正常眼より有意に低下するとの報告がある．従来のTBによるPKP眼については，術後CH，CRFとも低下する25）が，円錐角膜では術前に比べ術後のCHやCRFのほうがより正常眼に近い値を示したとの報告もある26）．また，片眼性角膜疾患に対するPKP後では僚眼に比べCH，CRFが異なる値を示すとの報告もある27）．これまでの報告をみても，CHやCRFが低値であることが角膜弾性強度低下を直接的に示しているとは言い難いが，今回の検討で，FSLを用いたPKP眼のほうがTBによるPKP眼より有意に高く，正常眼やDSAEK眼に近似した値を示したため，角膜生体力学特性の点ではFSLによるPKP後が本来の生理的な角膜弾性強度の状態に近いことを示唆している．一方，正常眼と比べCHやCRFが有意に低い結果となったTBによるPKPでは，角膜生体力学特性の面から正常眼より脆弱な状態であることが推察される．今回の検討における課題として，FSLとTBでの術後経過観察期間に差を認めていることがあげられる．ただし，z-PKP眼のほうが術後観察期間が短いため，このバイアスは差し引いて考えても差し支えないと思われる．FSLを用いて切開をジグザグ形状にすることで，従来の垂直切開によるPKPよりも正常眼に近い角膜生体力学特性の結果を得られたことから，z-PKPは，術後創強度を向上させ，重篤な合併症の危険性を軽減できる可能性が示唆された．文献1）山田直之，田中敦子，原田大輔ほか：全層角膜移植後の拒絶反応についての検討．臨眼62：1087-1092,20082）PandaA,VanthiM,KumarAetal：Cornealgraftrejection.SurvOphthalmol52：375-396,20073）荒木やよい，森和彦，成瀬繁太ほか：角膜移植後緑内障に対する緑内障手術成績の検討．眼科手術19：229-232,20064）脇舛耕一，外園千恵，清水有紀子ほか：角膜移植後の角膜感染症に関する検討．日眼会誌108：354-358,20045）坂東純子，横井則彦，外園千恵ほか：全層角膜移植後眼の外傷による創離開例．臨眼58：617-622,20046）岸本修一，天野史郎，山上聡ほか：全層角膜移植術後に外傷性創離開を起こす患者背景因子．臨眼58：1495-1497,20047）AgrawalV,WaghM,KrishnamacharyMetal：Traumaticwounddehiscenceafterpenetrationkeratoplasty.Cornea14：601-603,19958）PatelSV,MaguireLJ,McLarenJWetal：FemtosecondlaserversusmechanicalmicrokeratomeforLASIK：arandomizedcontrolstudy.Ophthalmology114：1482-1490,20079）PineroDP,AlioJL,ElKadyBetal：Refractiveandaberrometricoutcomesofintracornealringsegmentsforkeratoconus：mechanicalversusfemtosecond-assistedprocedures.Ophthalmology116：1675-1687,200910）稗田牧：フェムト秒レーザーを用いた角膜移植．眼科手術24：45-48,201111）神谷和孝：新しい予防法OcularResponseAnalyzer.IOL&RS22：164-168,200812）大鹿哲郎：小切開白内障手術．第Ⅲ章手術手技1.切開創作製の戦略，p50-55，医学書院，199413）EisnerG：EyeSurgery.Chap5Operationsonthecorneaandsclera.Springer-Verlag,Berlin,199014）永原國宏：自己閉鎖切開創構築．あたらしい眼科11：329-334,199415）大鹿哲郎，江口甲一郎：自己閉鎖創白内障手術．あたらしい眼科10：1137-1138,199316）KamiyaK,HagishimaM,FujimuraFetal：Factorsaffectingcornealhysteresisinnormaleyes.GraefesArchClinExpOphthalmol246：1491-1494,200817）FontesBM,AmbrosioR,AlonsoRSetal：Cornealbiomechanicalmetricsineyeswithrefractionof?19.00to＋9.00DinhealthyBrazililianpatients.JRefractSurg24：941-945,200818）ShenM,FanF,XueAetal：Biomechanicalpropertiesofthecorneainhighmyopia.VisionRes48：2167-2171,200819）KamiyaK：Effectofagingoncornealbiomechanicalparametersusingtheocularresponseanalyzer.JRefractSurg25：888-893,200920）FontesBM,AmbrosioR,JardimDetal：Cornealbiomechanicalmetricsandanteriorsegmentparametersinmildkeratoconus.Ophthalmology117：673-679,201021）大本文子，神谷和孝，清水公也：OcularResponseAnalyserによる円錐角膜眼の角膜生体力学特性の測定．IOL&RS1038あたらしい眼科Vol.28，No.7，2011（134）22：212-216,200822）KamiyaK,ShimizuK,OhmotoF：Timecourseofcornealbiomechanicalparametersafterlaserinsitukeratomileusis.OphthalmicRes42：167-171,200923）ChenMC,LeeN,BourlaNetal：Cornealbiomechanicalmeasurementsbeforeandafterlaserinsitukeratomileusis.JCataractRefractSurg34：1886-1891,200824）KamiyaK,ShimizuK,Ohm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