Entwicklung eines Okulopressors zur Evaluation der Funktionalität von Glaukomdrainage-Implantaten

Zusammenfassung

Hintergrund Die Evaluation der langfristigen Wirksamkeit von MIGS-Implantaten ist zurzeit noch schwierig, da entsprechende Langzeitstudien fehlen. Auch werden unterschiedliche Wirkmechanismen der verschiedenen Implantate nicht immer diskutiert. Ziel dieser Studie war die Entwicklung einer Okulopressions-Methode zur Untersuchung der Funktionalität und der Effektivität von Glaukomdrainage-Implantaten.

Material und Methoden Explantierte Schweinebulbi wurden 3 verschiedenen Okulopressoren mit unterschiedlichen Funktionsprinzipien und Belastungsniveaus ausgesetzt. Der zeitabhängige Verlauf des Augeninnendruckes wurde über einen Infusionsstutzen direkt in der Vorderkammer gemessen. Der Honan-Ballon übt über eine Pelotte variablen Druck auf das Auge aus, während der Taylor-Okulopressor mit einem definierten Gewicht das Auge belastet. Es wurde ein neuer Okulopressor mit einem Auflagegewicht von 60 g entwickelt und mithilfe von 3-D-Druck-Technologie gefertigt.

Ergebnisse Die beobachteten Druckverläufe waren für alle Okulopressoren gleich, mit je nach Gerät und Belastungsniveau unterschiedlichen Maximalwerten. Die Handhabung des Honan-Ballons war für die vorgesehene Anwendung aufgrund der schlechten Standardisierbarkeit der Belastung nicht geeignet. Die Okulopression mit einem definierten Gewicht erschien geeigneter. Aufgrund der mit dem Taylor-Okulopressor erreichten sehr hohen Druckwerte von bis zu 203,3 ± 38,4 mmHg ist dieser jedoch für eine Anwendung bei Glaukompatienten ausgeschlossen. Basierend auf diesen Daten wurde der neu entwickelte Okulopressor im Rahmen erster Untersuchungen mit Probanden getestet und damit der Einsatz im Rahmen klinischer Studien vorbereitet.

Schlussfolgerung Das Prinzip der Okulopression ermöglicht potenziell eine Funktionsüberprüfung von Glaukomdrainage-Implantaten. Die kommerziell verfügbaren Okulopressoren sind für diesen Zweck jedoch nicht unmittelbar anwendbar. Die komplizierte Handhabung, die sehr hohen Druckwerte, die erzeugt werden, und die schlechte Standardisierbarkeit lassen nur bedingt einen Einsatz am Glaukompatienten zu. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein einfach zu handhabender Okulopressor entwickelt, der eine definierte IOD-Steigerung ermöglicht. Dieser Okulopressor wird aktuell in einer klinischen Studie erfolgreich eingesetzt, um die Wirksamkeit von MIGS-Implantaten zu untersuchen.

Abstract

Purpose Evaluation of the long-term efficiency of MIGS implants is still challenging, due to the lack of standardized clinical studies of stand-alone procedures. Moreover, the different mechanisms of the various glaucoma drainage devices are not adequately considered. The current study focusses on the development of a method for oculopression to evaluate the efficiency of glaucoma drainage devices.

Methods Explanted porcine eyes were subjected to pressure or weight load using three oculopressors with different modi operandi. The time-dependent intraocular pressure was measured using an anterior chamber maintainer. The Honan Balloon exerts variable pressure onto the eye via an air bellows, whereas the Taylor oculopressor applies a defined weight loading on the eye. A novel oculopressor with a weight loading of 60 g was developed and manufactured by means of 3-D-printing.

Results The intraocular pressure changes observed during the experiments were similar for all tested oculopression devices, varying only in the absolute pressure values. The Honan Balloon was not suitable for the intended purpose, due to poor standardisation of the applied pressure. Oculopression using a defined weight appeared more suitable. The Taylor oculopressor, however, created intraocular pressure values of up to 203.3 ± 38.4 mmHg, which precludes its use with glaucoma patients. On the basis of these data, the new oculopression device was used in a preliminary trial with healthy human subjects, thereby preparing its use in a clinical trial.

Conclusions Oculopression represents a potentially suitable tool to analyse the efficiency of glaucoma drainage devices. Commercially available oculopression devices are not directly applicable for this task. Difficult handling, high intraocular pressure, and lack of standardisation complicate the use for glaucoma patients. These difficulties were overcome with the newly designed oculopressor that facilitates a well defined increase in intraocular pressure. The device is currently being used in a clinical study to evaluate the efficiency of MIGS implants.

Schlüsselwörter

Glaukom - Okulopression - MIGS

Key words

glaucoma - oculopression - MIGS

• Literatur

• 1 The AGIS Investigators. The advanced glaucoma intervention study (AGIS): 7. The relationship between control of intraocular pressure and visual field deterioration. Am J Ophthalmol 2000; 130: 429-440
• 2 Prum BE, Rosenberg LF, Gedde SJ. et al.. Primary Open-Angle Glaucoma Preferred Practice Pattern^® Guidelines. Ophthalmology 2016; 123: P41-P111
• 3 Marquis RE, Whitson JT. Management of glaucoma: focus on pharmacological therapy. Drugs Aging 2005; 22: 1-21
• 4 Realini T. A history of glaucoma pharmacology. Optom Vis Sci 2011; 88: 36-38
• 5 Weinreb RN, Aung T, Medeiros F. The pathophysiology and treatment of glaucoma: A review. JAMA 2014; 311: 1901-1911
• 6 Thieme H, Choritz L, Schuart C. et al.. Tube versus Trabekulektomie (TVT)-Studie. Ophthalmologe 2013; 110: 728-732
• 7 Brandão LM, Grieshaber MC. Update on Minimally Invasive Glaucoma Surgery (MIGS) and New Implants. J Ophthalmol 2013; 2013: 705915 doi:10.1155/2013/705915
• 8 Richter G, Coleman AL. Minimally invasive glaucoma surgery: current status and future prospects. Clin Ophthalmol 2016; 10: 189-206
• 9 Pillunat LE, Erb C, Jünemann AG. et al.. Micro-invasive glaucoma surgery (MIGS): a review of surgical procedures using stents. Clin Ophthalmol 2017; 11: 1583-1600
• 10 Lavia C, Dallorto L, Maule M. et al.. Minimally-invasive glaucoma surgeries (MIGS) for open angle glaucoma: A systematic review and meta-analysis. PLoS One 2017; 12: e0183142
• 11 Erb C. Derzeitige Entwicklungen in der minimalinvasiven Glaukomchirurgie. Ophthalmologe 2018; 115: 360-362
• 12 Grant WM, Trotter RR. Tonographic Measurements in Enucleated Eyes. AMA Arch Ophthalmol 1955; 53: 191-200
• 13 Merté H-J, Stryz JR, Mertz M. Vergleichende Untersuchungen über die initiale Drucksenkung durch Metipranolol 0,3% und Timolol 0,25% in Augen mit Weitwinkel-Glaukom. Klin Monatsbl Augenheilkd 1983; 182: 286-289
• 14 Schrems W, Sold J, Krieglstein GK. et al.. Zum tonographischen Wirkungsnachweis der YAG-Laser-Trabekuloplastik beim chronischen Glaukom. Klin Monatsbl Augenheilkd 1985; 187: 170-172
• 15 Wirbelauer C, Pham DT. Einfluss der Okulopression auf die Vorderkammerdimensionen vor der Kataraktoperation in topischer Anästhesie. Klin Monatsbl Augenheilkd 2014; 231: 999-1003
• 16 Quist LH, Stapleton SS, McPherson SD. Preoperative use of the Honan Intraocular Pressure Reducer. Am J Ophthalmol 1983; 95: 536-538
• 17 Scarpatetti A. Okulopression mit dem Okulopressor simplex. Klin Monatsbl Augenheilkd 1984; 184: 468-470
• 18 Jay WM, Aziz MZ, Green K. Effect of honan intraocular pressure reducer on ocular and optic nerve blood flow in phakic rabbit eyes. Acta Ophthalmol (Copenh) 1986; 64: 52-57
• 19 Jähne M, Klinger U. Präsentation eines indischen Okulopressors zur Kataraktoperation. In: Wenzel M, Reim M, Freyler H, Hartmann C. Hrsg. 5. Kongreß der Deutschsprachigen Gesellschaft für Intraokularlinsen Implantation. Berlin, Heidelberg: Springer; 1991: 121-124
• 20 Hughes DS. The Taylor Pressure Reducer in Cataract Surgery. Trop Doct 1991; 21: 85-86
• 21 Leydhecker W. Glaukom: Ein Handbuch. 2. Aufl.. Berlin, Heidelberg: Springer; 1973
• 22 Leydhecker W. Klinische Bedeutung der Tonographie und des Tonographietests. Doc Ophthalmol 1968; 25: 100-112
• 23 Ulrich W-D, Ulrich C, Neunhöffer E. et al.. Okulo-Pressions-Tonometrie (OPT) – ein neues tonographisches Verfahren zur Glaukomdiagnostik. Klin Monatsbl Augenheilkd 1987; 190: 109-113