Konfokale Mikroskopie der Hornhaut nach PRK mit dem Excimer-Laser

Zusammenfassung

Einleitung Die photorefraktive Keratektomie (PRK) mit dem Excimer Laser, bei der 10-100 μm des zentralen Hornhautstromas kontrolliert abgetragen werden, kann zu einer zentralen oberflächlichen Narbenbildung der Hornhaut führen („haze”). Diese Veränderungen sind heute bei den meisten Patienten nur gering ausgeprägt und bilden sich im Laufe des ersten postoperativen Jahres zurück, so dass an der Spaltlampe fast ein Normalbefund beobachtet wird. Mit dem konfokalen Mikroskop, welches eine hochauflösende oberflächenparallele Darstellung optischer Schnitte kornealen Gewebes erlaubt, sollten mit der PRK behandelte Patienten, die einen normalen Spaltlampenbefund aufwiesen, auf mögliche Spätveränderungen der kornealen Mikromorphologie untersucht werden.

Methode Bei 5 einseitig operierten Patienten, bei denen keine mit der Spaltlampe sichtbare korneale Narbenbildung vorlag, wurde 1-3 Jahre nach der PRK eine konfokale Hornhaut-Mikroskopie durchgeführt. Als Kontrollen dienten die nicht operierten Augen der gleichen Patienten, 5 Probanden, sowie 5 Kontaktlinsenträger. Das konfokale Mikroskop wurde mit einer 25x, einem 40x und einem 50x Wasser-Immersionsobjektiv ausgestattet. Die Scan-synchrone Videoaufzeichnung erfolgte in Echtzeit auf S-VHS Band. Die Beurteilung aller Hornhautschichten war durch Betrachtung der Aufnahmen im Einzelbild-Modus bei allen Patienten und Probanden möglich.

Ergebnisse Bei allen PRK-behandelten Augen fanden wir geringe Anomalien des Epithels. In der Basalzellschicht wurden intraepitheliale runde reflektierende Strukturen beobachtet, die teilweise die Größe einer Basalzelle erreichten. Einige dieser Veränderungen fanden sich vereinzelt bei den Kontaktlinsenträgern, aber nicht in den unbehandelten Augen der Patienten oder bei den Normalpersonen. Die Bowman-Schicht fehlte bei den PRK-behandelten Augen und war durch eine feine Schicht etwas stärker reflektierenden Stromas ersetzt. Der an der Bowmanschen Schicht liegende subepitheliale Nervenfaser-Plexus war bei Kontaktlinsenträgern, Normalpersonen und nicht behandelten Patientenaugen normal, während die Morphologie und Verzweigungsmuster der Nervenfasern bei den PRK-behandelten Augen in variablem Ausmaß verändert waren. Im vorderen Stroma fanden sich erhöhte Zelldichten und unregelmäßige Anordnungen der Keratozyten, während in den tieferen Schichten weitgehend normale Formen und Verteilungen der Kerne der Keratozyten sichtbar waren. Besonders auffällig waren im Stroma der PRK-behandelten Hornhäute lineare dichte Strukturen, die nur im Bereich der Keratektomie vorkamen und in abnehmender Intensität auch noch in den tieferen Schichten des Stromas gefunden wurden. Innerhalb dieser Strukturen, jedoch auch isoliert im Stroma, fanden wir hochreflektieren de Granula, die teilweise konfluent waren und dann eine nadeiförmige Konfiguration aufwiesen. Bei der Kontaktlinsenträger-Kontrollgruppe fanden wir im gesamten kornealen Stroma feine punktförmige hochreflektive Stromaeinlagerungen, die in allen Schichten des Stromas gleichmäßig verteilt waren. Bei Normalpersonen wurde keine dieser Veränderungen beobachtet. Das Endothel wies abgesehen von einem Polymegathismus bei Patienten und Kontaktlinsenträgern keine Besonderheiten auf.

Diskussion In der refraktiven Hornhautchirurgie mit dem Excimer-Laser wurde bisher davon ausgegangen, dass abgesehen von einer gelegentlichen oberflächlichen Narbenbildung, keine chronischen Veränderungen im tieferen Hornhautstroma auftreten. Mit dem konfokalen Spaltmikroskop konnten wir in allen Schichten des Hornhautstromas von PRK-behandelten Augen spindel-, stab- und nadeiförmige Veränderungen beobachten, die auch noch 3 Jahre nach dem Eingriff sichtbar waren. Bei dem spindelförmigen Strukturen handelt es sich 1-3 Jahre nach dem Eingriff wahrscheinlich nicht um fibroblastische Zellen der kornealen Wundheilungsantwort. sondern eher um lange lineare Keratozytenfortsätze oder Kollagenfaser-parallele Verdichtungen von Matrixbestandteilen. Der zweite Typ von Einlagerungen besteht aus hochreflektiven kristallinen Substanzen, die ebenfalls linear angeordnet sind und zum Teil in den spindelförmigen Strukturen, teilweise auch frei im Stroma zu liegen scheinen. Wir vermuten, dass es sich bei diesen Einlagerungen um Lipofuszein handelt, welches im Rahmen von degenerativen Vorgängen gebildet wird und im Stroma persistiert. Eine klinische Auswirkung auf den Visus scheint nicht vorzuliegen, die Dämmerungssehschärfe wurde nicht von uns untersucht. Da es sich wahrscheinlich um irreversible Veränderungen handelt, sollte die langfristige Auswirkung auf die Kornea sorgfältig beobachtet werden.

Summary

Background In photorefractive keratectomy (PRK) procedures, a variable superficial central corneal scar formation („haze”) can be observed following removal of corneal stromal tissue. Today, a near to normal slit lamp finding is observed one year postoperatively in most patients. We employed the slit scanning confocal microscope to study the corneal morphology years after PRK.

MethodsWe selected 5 patients, who had been subjected to unilateral photorefractive surgery 1-3 years earlier and who had no corneal haze upon slit lamp examination. As controls we investigated the non - treated corneas of these patients, 5 healthy controls and 5 contact lens wearers. The confocal microscopic investigation was performed with 25x, 40x and 50x water immersion objectives. The video signal was synconized with the slit scan and stored on S-VHS video tape. By reviewing the videos in the single frame mode, all corneal layers could be qualitatively evaluated.

Results Some minor abnormalities were observed in the epithelium of all PRK - treated eyes. In the epithelial basal cell layer some round structures of about the size of a cell with high reflectivity were observed. These changes were only occasionally found in contact lens wearers, but not in non - treated or normal control eyes. Bowman's layer was absent in the PRK treated eyes, instead, a fine layer of collagen tissue of increased reflectivity was found. The subepithelial corneal nerve plexus was normal in all non - treated eyes, whereas in the PRK - treated corneas nerve shape and branching pattern were changed to quite an extent. In the anterior stroma the keratocyte nucleus patterns indicated an increased cell density and irregular spacing, whereas a normal keratocyte pattern was found in the deeper stromal layers. A significant finding was the observation of rod and needle shaped highly reflective structures, which were limited to the area of the excimer laser keratectomy with a predominance in the anterior stroma. These longitudinal structures themselves consisted of linearly arranged highly reflective granules, which sometimes also were found as isolated dots within keratocyte processes. In long term contact lens wearers a comparable granule type, however with a singular and scattered arrangement, was variably found in all corneal regions and layers. In normal controls none of these findings were present. In contact lens wearers and PRK patients with a contact lens history, the corneal endothelium showed some degree of polymegathisms but no other specific findings.

Discussion Up to now, refractive surgery with the excimer laser has been reported to elicit no other stromal changes but a mild fibroblast activation with subsequent scar tissue formation. In clinically clear corneas after PRK. we have described a new type of stromal deposit observed 1-3 years after surgery. As acute wound healing responses might have been exspected to have passed at this point, this highly reflective stromal deposit can be assumed to consist of linear keratocyte processes filled with some highly reflective (degenerative?) matter as well as a corresponding exracellular stromal deposit arranged parallel to the stromal collagen bundles. Possibly, these stromal deposits represent the result of an inflammatory or degenerative stromal response resulting in the formation of stromal lipofuscein deposits.

Visual acuity was not impaired in the patients investigated in this study. As these stromal deposits appear to be persisting years after surgery and possibly are irreversible in nature, a long term effect on the corneal physiology and function should carefully be monitored.

Schlüsselwörter

Excimer-Laser - konfokales Mikroskop - Pathologie der menschlichen Kornea

Key words

excimer laser - confocal microscopy - human corneal pathology