Nicht-invasive Quantifizierung der Endothelzelldichten vor und nach Transplantation der in toto vorpräparierten DMEK-Rolle und der Einfluss von prä- und intraoperativem Zellverlust auf die mittelfristigen, postoperativen klinischen Ergebnisse

Abstract

Ziel: Darstellung des Endothelzellverlustes (EZV), der veränderten Morphologie der Endothelzelle (EZ) im Verlauf einer Descemet Membrane Endothelial Keratoplasty (DMEK) von der Präparation der Korneoskleralscheibe (KSS) bis zur postoperativen 1-Jahres-Kontrolle, mit Hilfe einer nicht-invasiven Quantifizierung der Endothelzelldichte (EZD) vor und nach Lagerung der in toto vorpräparierten endothelialen Descemet-Membran Lamelle (EDML) über Nacht und der Einfluss des prä- und intraoperativen, endothelialen Zellverlustes auf die mittelfristigen klinischen Ergebnisse nach DMEK. Methodik: Die EZD von 56 KSS wurden zunächst mit Hilfe eines invertierten Spiegelmikroskops gemessen (T0prä). Die Messung wurde dann nicht-invasiv 3-5 Stunden nach der Präparation der EDML (T0post) wiederholt. Einen Tag nach der Präparation erfolgte die DMEK bzw. Triple-DMEK. Postoperativ wurde die EZD mittels klinischer Spiegelmikroskopie nach 6 Wochen (T1), 6 Monaten (T2) und 1 Jahr (T3) gezählt. Aus der Differenz der erhobenen EZD wurde der EZV der einzelnen Etappen berechnet (EZV 1: Differenz EZD zum Zeitpunkt T0prä und T0post, EZV 2: Differenz EZD T0post und T1, EZV 3: Differenz EZD T1 und T2, EZV 4: Differenz EZD T2 und T3). Die Verlustraten in Prozent beziehen sich dabei auf die jeweils unmittelbar vorherige EZD. Zudem wurde der Einfluss des prä- und intraoperativen EZV auf die postoperativen, klinischen Resultate (EZD, Visus und Pachymetrie) untersucht. Außerdem wurden die peri- und postoperativen Entwicklungen der Endothelzell-Morphologie in Form („6A“) und Größe („CV“), der Densitometrie, der Pachymetrie, des Visus und der Tensio dokumentiert. Im Anschluss wurden die Daten retrospektiv und statistisch ausgewertet. Ergebnisse: Die mittlere EZD zu den Zeitpunkten T0prä, T0post, T1, T2 und T3 betrug 2584 ± 200 Z/mm2, 2355 ± 207 Z/mm2, 1366 ± 345 Z/mm2, 1091 ± 564 Z/mm2 und 939 ± 352 Z/mm2. Daraus ergaben sich die mittleren EZV 1 von 229 Z/mm2 (9%) (p < 0,001), EZV 2 von 989 Z/mm2 (42%) (p < 0,001), EZV 3 von 275 Z/mm2 (20%) (p = 0,01) und EZV 4 von 152 Z/mm2 (14%) (p = 0,12). Der EZV 1 hatte keinen signifikanten Einfluss auf die postoperativen Messungen der klinischen Parameter nach 6 Monaten und 1 Jahr (p > 0,11). EZV 2 jedoch korrelierte signifikant mit der EZD und der Pachymetrie 1 Jahr postoperativ (p < 0,02). Eine signifikante Verkleinerung der EZ („CV“) von T1 zu T2 (p = 0,001) und von T1 zu T3 (p = 0,008) konnte bei der postoperativen Entwicklung der Zellmorphologie festgestellt werden. In der Densitometrie kam es im zentralen Bereich (0-2mm Radius) der Kornea im Zeitraum T0p bis T3 zu einem signifikanten Abfall (ptotal = 0,006; pposterior < 0,001). Peripher (2-6mm 5 Radius) konnte im gleichen Zeitraum keine signifikante Veränderung erfasst werden (ptotal = 0,255; pposterior= 0,059). In der Pachymetrie kam es von T0p zu T3 im zentralen Bereich der Kornea zu einem signifikanten Abfall (pPentacam0-6mm ≤ 0,001; pOCT < 0,001). Einzig peripher (8mm Radius) konnte keine signifikante Änderung erfasst werden (p = 0,197). Der Visus (in logMAR) zeigte von T0p zu T3 eine signifikante Verbesserung von 0,50 zu 0,06 (p < 0,001). Die Tensio war von T0p zu T3 stabil. Schlussfolgerungen: Die nicht-invasive Endothelzellzählung ist an gerollten DMEK-Spender-EDML möglich. Allein durch die Präparation ist mit einem Endothelzellverlust von 9% zu rechnen. Auch im Zeitraum 6 Wochen bis 6 Monate postoperativ nahm die EZD weiter signifikant ab, stabilisierte sich jedoch bis zu einem Jahr postoperativ. Trotz eines geringen postoperativen Niveaus der EZD zeigen sich gute visuelle Ergebnisse bei physiologisch stabilem, intraokularem Druck und im Verlauf weiter abnehmender Pachymetrie.

Purpose: To present endothelial cell loss (ECL) and the changing morphology of endothelial cells (EC) during DMEK (Descemet Membrane Endothelial Keratoplasty), from preparation of the corneoscleral donor disc (CDD) to 1-year post-operative control, using a non-invasive quantification of endothelial cell density (ECD) before and after storing of in toto prestripped endothelial Descemet Membrane lamellae (EDML) overnight and the impact of pre- and intraoperative ECL on the midterm clinical outcomes after DMEK. Methods: ECD of 56 CDD was first counted with an inverted specular microscope (t0pre). Three to five hours after preparation, ECD-count was non-invasively repeated (t0post). One day after preparation the implantation within the procedure of DMEK or triple-DMEK took place. Within 6 weeks (t1), 6 months (t2) and 1 year (t3) consecutively controls stated the ECD by means of a clinical, specular microscope. By the difference of the raised data of ECD, ECL was calculated for each step (ECL 1: difference ECD before & after preparation; ECL 2: difference ECD after preparation & 6 weeks control; ECL 3: difference ECD 6 weeks & 6 months control; ECL 4: difference ECD 6 months & 1 year control). The loss rate in percent shows ECL from step to step. Furthermore, the impact of peri- and intraoperative ECL on postoperative, clinical outcomes (ECD, visual acuity and pachymetry) was investigated. In addition the developement of peri- and postoperative morphology of EC by means of shape (‚6A‘) and size (‚CV‘), densitometry, pachymetry, visual acuity (VA) and intraocular pressure (IOP) were documented. Consequently data was statistically and retrospectively evaluated. Results: The average ECD at timepoints t0pre, t0, t1, t2 & t3 consecutively was 2584 ± 200 c/mm2, 2355 ± 207 c/mm2, 1366 ± 345 c/mm2, 1091 ± 564 c/mm2 & 939 ± 352 c/mm2. Resulting in average ECL 1 of 229 c/mm2 (9%) (p < 0.001), ECL 2 of 989 c/mm2 (42%) (p < 0.001), ECL 3 of 275 c/mm2 (20%) (p = 0.01) & ECL 4 of 152 c/mm2 (14%) (p = 0.12). ECL 1 did not have any significant impact on the postoperative clinical outcomes after 6 months and 1 year (p > 0.11). However, ECL 2 correlated significantly with ECD and pachymetry 1 year postoperative (p < 0.02). A significant downsizing of EC (‚CV‘) from t1 to t2 (p = 0.001) and from t1 to t3 (p = 0.008) was shown in the postoperative developement of cell morphology. In densitometry, central, corneal parts (0-2mm radius) presented a significant decrease in the period of t0p to t3 (ptotal = 0.006; pposterior < 0.001). Whereas in the periphery (2-6mm radius) no significant change could be found at the same period of time (ptotal = 0.255; pposterior= 0.059). In pachymetry, a significant decrease in central cornea was documented between t0p and t3 (pPentacam0-6mm ≤ 0.001; pOCT < 0.001). Only peripheral (8mm radius) there was no significant 7 change (p = 0.197). VA (in logMAR) showed a significant improvement from 0.50 to 0.06 (p < 0.001) from t0p to t3. IOP presented a stable level from t0p to t3. Conclusion: Non-invasive counting of endothelial cells on rolled donor DMEK-EDML is possible. Only by preparation there is an endothelial cell loss of 9%. From 6 weeks to 6 months post-operative ECD continues to decline significantly, only to stabilize up to one-year post-operatively. Despite a rather low level of ECD postoperatively, good visual outcomes with physiologically stable IOP and further decreasing pachymetry during follow-up were found.