Die Boston-Keratoprothese (Boston Keratoprosthesis: KPro) wurde durch langjährige Forschung von Dr. Claes Dohlman entwickelt und 1992 von der FDA zugelassen. Sie ist derzeit die weltweit am häufigsten verwendete künstliche Hornhaut 4); bisher wurden über 4.500 Operationen durchgeführt. Das Konzept einer künstlichen Hornhaut wurde erstmals 1789 von dem Franzosen Guillaume Pellier de Quengsy beschrieben.
Das Gerät hat ein „farbiges Knopf“-Design und besteht aus drei Teilen: einer Frontplatte (mit integriertem optischem Stiel), einer Rückplatte und einem titanhaltigen C-Ring zur Arretierung. Es wird aus medizinischem PMMA gefräst, und eine Spenderhornhaut wird zwischen Front- und Rückplatte eingeklemmt und fixiert. Es gibt Typ 1 und Typ 2; Typ 2 ist für schwere terminale Augenerkrankungen gedacht und erfordert eine permanente Lidnaht. Typ 1 wird häufiger verwendet.
Designentwicklung
Die Rückplatte hat 16 Löcher, die die Diffusion von Kammerwasser zur Ernährung der Hornhaut ermöglichen. Die Einführung des Titan-C-Rings im Jahr 2004 verhinderte die Demontage des Geräts, und die Umstellung auf ein gewindeloses Design im Jahr 2007 vereinfachte die Montage. Das neueste Lucía-Design erhöht den Kontakt zwischen Hornhaut und Kammerwasser durch eine Formänderung der Titan-Rückplatte.
Gerätespezifikationen
Es gibt individuelle Stärken für pseudophake Augen (plano) und aphake Augen. Die Rückplatten sind in Erwachsenengröße (Durchmesser 8,5 mm) und Kindergröße (Durchmesser 7,0 mm) erhältlich. Die Kosten des Geräts betragen etwa 5.000 US-Dollar, werden aber in armen Ländern nach einem gleitenden Tarif bereitgestellt.
Betroffen sind schwere Hornhauterkrankungen, bei denen eine perforierende Keratoplastik (PKP) nicht indiziert ist oder wiederholt fehlschlägt. Zu den Indikationen gehören mehrfache Transplantatversagen, Stevens-Johnson-Syndrom, okuläres Pemphigoid (OCP), chemische Verletzungen, Aniridie, Herpeskeratitis, Limbusstammzellinsuffizienz, neurotrophe Keratopathie und ausgedehnte Hornhautneovaskularisation 4). Bei wiederholtem Transplantatversagen oder Aniridie kann es die Erstlinientherapie sein.
Bei terminalen Augenerkrankungen im Zusammenhang mit Stevens-Johnson-Syndrom ist die Prognose einer Hornhautoperation äußerst schlecht. Es gibt Berichte, dass die 1-Jahres- und 2-Jahres-Überlebensraten der PKP 20 % bzw. 0 % betrugen 1). Auch nach KPro wurden hohe Komplikationsraten berichtet: Hornhautstromanekrose 59 %, Hornhautinfiltration 30 %, persistierender Epitheldefekt 59 %, Device-Extrusion 52 % 1).
Typische Befunde bei KPro-Kandidaten sind schwere Hornhauttrübung, Hornhautneovaskularisation, konjunktivale Keratinisierung, Limbusstammzellinsuffizienz und deutlich verminderter Schirmer-Testwert. Bei chemischen Traumata können vollständiger Lidverlust und schwere Expositionskeratopathie auftreten 3). Bei Phthisis bulbi können Achsenverkürzung, Skleraverdickung, Aderhautverdickung und Netzhautablösung beobachtet werden 2).
| Prognoseklassifikation | Merkmale | Tendenz der Haltbarkeitsrate |
|---|---|---|
| Nicht-narbige Erkrankungen | Wiederholte Transplantatversagen | Am besten |
| Chemisches Trauma | Säure-/Laugenverletzung | Mittel |
| Autoimmunerkrankungen | Stevens-Johnson-Syndrom, okuläres Pemphigoid | Schlecht (37,5-55 %) |
Bei Autoimmunerkrankungen ist die Häufigkeit von Reoperationen hoch und der endgültige Visus schlecht4). Das Ausmaß der früheren Entzündung und ihre Dauer beeinflussen die Prognose.
Der Erfolg der KPro1 hängt stark vom präoperativen Zustand der Augenoberfläche ab. Bei Patienten mit Stevens-Johnson-Syndrom im Endstadium ist die konjunktivale Keratinisierung stark ausgeprägt, sodass eine direkte Implantation der KPro1 ein hohes Risiko des Versagens birgt1). Als schrittweiser Ansatz wurde berichtet, zunächst die Entzündung der Augenoberfläche durch systemische Immunsuppression (Methotrexat) zu kontrollieren, dann durch Transplantation kleiner Speicheldrüsen (MSGT) und Schleimhauttransplantation der Augenlider (MMG) die Befeuchtung zu verbessern und die Keratinisierung zu reduzieren, und schließlich die KPro1 zu implantieren1).
Bei diesem Ansatz verbesserte sich der Schirmer-Wert 2 Wochen nach MSGT von 0 mm auf 3 mm, und die Visuserholung von Lichtwahrnehmung auf 20/60 nach KPro1-Implantation nach 11 Monaten blieb über 24 Monate erhalten1).
Zu den Risikofaktoren gehören schweres trockenes Auge, konjunktivale Keratinisierung, frühere Hornhautinfektionen, mehrfache PKP-Versagen und Aktivität der Autoimmunerkrankung. Die Anwendung bei Kindern ist aufgrund der schwierigen postoperativen Betreuung und des Komplikationsrisikos umstritten und wird insbesondere nicht als Erstbehandlung empfohlen4).
Bei Endstadien von Augenoberflächenerkrankungen wie Stevens-Johnson-Syndrom und okulärem Pemphigoid sind konjunktivale Keratinisierung und schweres trockenes Auge extrem. Eine direkte KPro-Implantation birgt ein sehr hohes Risiko für Infektion und Device-Explantation. Durch Verbesserung der Befeuchtung mittels MSGT und Reduktion der Keratinisierung mittels Schleimhauttransplantation vor der KPro-Implantation wird eine langfristige Erhaltung des Devices ermöglicht.
Bei der künstlichen Hornhauttransplantation (Prosthokeratoplastik) wird eine Spenderhornhaut zwischen einer Frontplatte und einer Rückplatte montiert und ähnlich wie bei einer PKP vernäht. Sie kann von einem in PKP erfahrenen Chirurgen durchgeführt werden. Derzeit wird bei der KPro-Operation die Linsenentfernung empfohlen, und sie wird oft gleichzeitig mit einer Glaukomoperation (Implantation eines Kammerwasserdrainage-Devices), Iridoplastik und Vitrektomie durchgeführt.
Bei Fällen von Phthisis bulbi wurde eine gleichzeitige Operation von KPro-I mit Vitrektomie und Silikonölinjektion berichtet2). Die Auswahl der KPro-Optikstärke basierend auf der axialen Verkürzung (18 mm) in Kombination mit einer 360°-Retinektomie und der Verwendung von Perfluorcarbon führte zu einer Verbesserung von Lichtwahrnehmung auf 20/250, die über 3 Jahre erhalten blieb2).
Infektionsprävention
Lebenslange antibiotische Augentropfen sind unerlässlich 4). Das Standardschema ist tägliche Gabe von Polymyxin B + Trimethoprim oder ein Fluorchinolon der 4. Generation (Moxifloxacin/Gatifloxacin) ± Vancomycin 4). Die Inzidenz einer infektiösen Endophthalmitis beträgt 2,7 % pro Jahr, was unter Augenoperationen sehr hoch ist.
Glaukommanagement
Präoperativ liegt bei 60–76 % ein Glaukom vor, und postoperativ tritt bei 14–39,3 % eine neue oder fortschreitende Augeninnendruckerhöhung auf 4). Da bei eingesetztem Gerät herkömmliche Tonometer nicht verwendet werden können, wird auf die digitale Palpation der Sklera zurückgegriffen. Wird gleichzeitig eine Tubenshunt-Operation durchgeführt, sinkt die Progressionsrate des Glaukoms bei schlecht kontrollierten Fällen laut einem Bericht auf 2 % 4).
Verbandskontaktlinse und Augentropfen
Das kontinuierliche Tragen einer Verbandskontaktlinse erhält die Feuchtigkeit der Augenoberfläche und verhindert stromales Schmelzen. Auch steroidhaltige Augentropfen (Prednisolon) müssen lebenslang fortgesetzt werden. Bei chemischen Traumata war eine Skleralkontaktlinse (18 mm) wirksam, um das Schmelzen um die KPro zu verhindern und die Sehschärfe zu verbessern 3).
Zur Infektionsprävention sind Antibiotika (Fluorchinolon ± Vancomycin), zur Entzündungshemmung Steroid-Augentropfen (Prednisolon) und Glaukommedikamente lebenslang erforderlich. Je nach Fall werden auch Ciclosporin-Augentropfen oder PRGF (wachstumsfaktorhaltiges Plasma) Augentropfen hinzugefügt.
Die Sehverbesserungsrate (Erreichen von 20/200 oder besser) beträgt 50–65 % (3 Jahre), und die Geräteerhaltungsrate wird mit 80–87,8 % angegeben 4). Die Erhaltungsrate beträgt 90–92 % nach 1 Jahr, 80–88 % nach 2 Jahren und 74 % nach 5 Jahren 4). Bei Fällen ohne vorherige Hornhautoperation wurde eine Erhaltungsrate von 100 % berichtet, was darauf hindeutet, dass eine frühzeitige Einführung gute Ergebnisse bringen kann. Bei Autoimmunerkrankungen wie Stevens-Johnson-Syndrom und okulärem Pemphigoid sinkt die Erhaltungsrate auf 37,5–55 % 4).
Bei einem schrittweisen Ansatz (MSGT+MMG→KPro1) bei Patienten mit terminalem Stevens-Johnson-Syndrom wurde über 24 Monate eine Sehschärfe von 20/60 aufrechterhalten 1). Bei einer kombinierten Operation (KPro-I+Vitrektomie+SO) für Phthisis bulbi Grad III wurde eine gehfähige Sehschärfe von 20/250 über 3 Jahre aufrechterhalten 2). Bei einem Fall von vollständigem Lidverlust durch schweres Säuretrauma verbesserte sich die Sehschärfe durch die Verwendung einer Skleralkontaktlinse mit KPro1 auf 20/100 3).
| Komplikation | Inzidenz |
|---|---|
| Glaukom (vorbestehend) | 72,0–86,0 % |
| RPM-Bildung | 25,0-55,0 % |
| Glaskörper-Netzhaut-Komplikationen | 14-29,5 % |
Eine retrosprothetische Membran (RPM) tritt bei 25–65 % der Fälle auf, wobei Entzündungen als Hauptursache angesehen werden 4). In den meisten Fällen kann sie mittels YAG-Laser-Membranotomie behandelt werden.
Eine konstruktionsbedingte Einschränkung des Geräts besteht darin, dass der optische Teil nicht biologisch integriert wird 4). Die dauerhafte Grenzfläche zwischen biologischem Gewebe und künstlichem Material kann zu persistierendem Epitheldefekt, aseptischer Nekrose und Perforation führen 4). Diese strukturelle Schwäche erhöht die Anfälligkeit für Endophthalmitis, weshalb eine lebenslange Antibiotikaprophylaxe empfohlen wird 4).
Bei infektiöser Endophthalmitis treten plötzliche Augenschmerzen, Rötung und Sehverschlechterung auf, die eine notfallmäßige Behandlung mittels intravitrealer Injektion oder Vitrektomie erfordern. Die Rate postoperativer Komplikationen nimmt in den ersten 10 Jahren nach KPro-Implantation tendenziell signifikant ab 4).
Das Glaukom bei KPro-Augen ist die häufigste Ursache für den Verlust der Sehfunktion, und eine umfassende Managementstrategie ist unerlässlich. 36–76 % der Patienten, die eine KPro erhalten, haben bereits präoperativ ein Glaukom, und postoperativ kommt es bei 14–28 % zu einem Anstieg des Augeninnendrucks, bei 2–28 % entwickelt sich ein neues Glaukom. Die Progressionsrate des C/D-Verhältnisses beträgt 0,075 pro Jahr, was etwa dem 7-fachen des primären Offenwinkelglaukoms entspricht, sodass ein frühes und aggressives Eingreifen erforderlich ist.
Auf PMMA-Implantaten kann das herkömmliche Applanationstonometer nicht verwendet werden. Die folgenden Alternativmethoden werden eingesetzt.
| Messmethode | Merkmale |
|---|---|
| Palpatorische Tonometrie | Am gebräuchlichsten. Kann ≥30 mmHg mit einer Fehlertoleranz von 5 mmHg erkennen. |
| Sklerales Lufttonometer | Etwa 9 mmHg höher als der Hornhautmesswert. Korrekturformel: IOPk = 11,9 + 0,32 (IOPs) − 0,05 (Alter) |
| Schiotz-Tonometer | Am genauesten an der temporalen Sklera |
Die OCT des vorderen Augenabschnitts ist der UBM bei der Visualisierung der Kammerwinkelstruktur überlegen, aber die UBM ist bei der Beurteilung der Position von Glaukom-Drainagevorrichtungen im Ziliarsulkus überlegen. Die 10-2-Gesichtsfeldprüfung mit Ziel V ist nützlich, um das Fortschreiten des Glaukoms zu erkennen, und die funktionelle Beurteilung gilt als zuverlässiger als die strukturelle Beurteilung.
Nach einer KPro-Implantation ist die Absorptionseffizienz von topischen Augentropfen aufgrund der verringerten Augenoberfläche reduziert. Aufgrund der ausgedehnten Kammerwinkelblockade sind Medikamente, die auf den trabekulären Abfluss wirken, nur begrenzt wirksam.
Etwa 13–42 % der Patienten benötigen nach einer KPro eine Glaukom-Drainagevorrichtung. Das ventilierte Ahmed-Glaukomventil wird am häufigsten verwendet.
Zeitpunkt der Platzierung der Glaukom-Drainagevorrichtung
Vor der KPro (3–6 Monate zuvor): Ermöglicht ausreichend Zeit für die Kapselbildung.
Gleichzeitige KPro-Implantation : Verbesserung des Seherhalts und des Augeninnendrucks nach 1 Jahr berichtet
Nach KPro (verzögerte Implantation) : Progressionsrate des C/D-Verhältnisses schneller als bei den beiden vorherigen
Arten und Ergebnisse von Glaukom-Drainage-Implantaten
Ahmed (mit Ventil) : Ventil-GDD, weit verbreitet in KPro-Augen. Konstruiert, um postoperative Hypotonie zu vermeiden 5)
Baerveldt (ohne Ventil) : Nicht-Ventil-GDD. Auswahl basierend auf Narbenbildung, Bindehautzustand und Hypotonierisiko 5)
Schlauchposition : Ziliarsulkus empfohlen. Reduziert Kontakt mit der Rückplatte und Risiko der Schlauchfreilegung
Bei KPro-Augen ist die normale Augeninnendruckmessung schwierig; die Beurteilung des Glaukomfortschritts erfordert eine Kombination aus Sehnervenbefund, Bildgebung und Gesichtsfelduntersuchung 5). Bei unzureichender medikamentöser Therapie sind GDD oder CPC in Betracht zu ziehen, jedoch mit Vorsicht vor Komplikationen wie Schlauchverstopfung oder -freilegung.
Behandlung mit Diodenlaser zur Koagulation der Ziliarfortsätze und Reduktion der Kammerwasserproduktion, transskleral oder endoskopisch durchgeführt. Transsklerale CPC senkt den Augeninnendruck um etwa 60% laut Berichten. Vorteil: Kein permanentes Implantat, daher geringeres Risiko für Implantatfreilegung oder Endophthalmitis. Nachteil: Mehrere Behandlungen können erforderlich sein, und übermäßige Ziliarschädigung kann zu Hypotonie oder Phthisis führen. Besonders nützlich bei Typ-II-KPro mit schwerer Bindehautnarbenbildung oder nach Konjunktivektomie.
Bei KPro-Augen kann die Optikusneuropathie auch bei angemessener Augeninnendruckkontrolle fortschreiten. Direkte Schädigung retinaler Ganglienzellen durch entzündliche Zytokine und Apoptose sowie Veränderungen der Sklerasteifigkeit durch das Implantat könnten biomechanische Schäden am Sehnerv auf Höhe der Lamina cribrosa verursachen. Regelmäßige Überwachung der Papille und des Gesichtsfelds ist unerlässlich.
Das Heimtonometer (iCare Home) zeigt eine Übereinstimmung von 91% (innerhalb von 5 mmHg) mit dem Goldmann-Applanationstonometer, aber jeder sechste Patient kann es nicht richtig anwenden, daher sind Patientenauswahl und Schulung wichtig 6). Der Kontaktlinsen-IOP-Sensor (Triggerfish CLS) kann 24-Stunden-IOP-Schwankungen im ambulanten Umfeld messen 6). Auch kontinuierliche Medikamentenabgabesysteme wie das Bimatoprost-Intrakammer-Implantat (FDA-Zulassung 2020) werden entwickelt 6).
Die Behandlung des Glaukoms bei KPro-Augen basiert auf drei Säulen: medikamentöse Therapie, Glaukom-Drainage-Implantate (GDD) und Ziliarkörperphotokoagulation (CPC). Bei der medikamentösen Therapie werden Kammerwasserproduktionshemmer bevorzugt, während Prostaglandinpräparate aufgrund des Risikos eines Makulaödems vermieden werden. Bei GDD wird das Ahmed-Glaukomventil am häufigsten verwendet, und die Implantation wird vor oder gleichzeitig mit der KPro-Operation empfohlen. Bei schwerer konjunktivaler Vernarbung ist die CPC eine nützliche Alternative.
Die Boston-Keratoprothese Typ 2 (BK2) ist eine künstliche Hornhaut für terminale Augenerkrankungen, die mit Typ 1 nicht behandelbar sind. Indikationen sind schwere Fälle mit vollständigem Verlust des Tränenfilms, Keratinisierung der Augenoberfläche und Symblepharon 7). Während Typ 1 eine gut befeuchtete Augenoberfläche und normale Lidfunktion voraussetzt, wird bei Typ 2 eine permanente Lidnaht (Tarsorrhaphie) durchgeführt, und ein verlängerter optischer PMMA-Stiel ragt zwischen den geschlossenen Lidern hervor 7).
Die Grundstruktur der BK2 besteht aus einer vorderen PMMA-Platte mit Optik, einer hinteren Titanplatte (Click-on-Mechanismus) und einer donutförmig bearbeiteten Spenderhornhaut. Der optische Stiel ist länger als bei BK1 und so konzipiert, dass er die permanente Tarsorrhaphie durchdringt 7). Linsenstärken sind für pseudophake und aphake Augen je nach Achsenlänge erhältlich.
| Zeitraum | Designname | Hauptverbesserungen |
|---|---|---|
| 1992 | Schraubdesign | Erstes FDA-zugelassenes Modell |
| 2003 | Schnappdesign | Hinzufügen eines C-Rings zur Schadensreduzierung |
| 2005 | Titan-Rückplatte | PMMA → Titan |
| 2009~ | Click-on | Lasergeschnittener Verschluss |
Typische Indikationen sind Schleimhautpemphigoid (MMP) und Stevens-Johnson-Syndrom / toxische epidermale Nekrolyse. Auch schwere Augenoberflächennarben nach chemischem Trauma, Sjögren-Syndrom und schwere neurotrophe Keratopathie sind Indikationen. Die Patientenauswahl basiert auf einer Gesamtbeurteilung des Ausmaßes der Sehbehinderung, des Vorhandenseins von Lichtwahrnehmung, des Vorliegens von Glaukom oder Netzhauterkrankungen und der Notwendigkeit, ein Einzelauge zu erhalten 7).
Ungünstige Prognosefaktoren für das Erreichen einer postoperativen Sehschärfe von weniger als 20/200 sind die Verwendung älterer Modelle (Schraubtyp), das Fehlen einer gleichzeitigen Implantation eines Glaukom-Drainagegeräts und das Fehlen einer präoperativen immunsuppressiven Therapie.
Der Eingriff wird in Vollnarkose durchgeführt. Eine Pars-plana-Vitrektomie (PPV) und die gleichzeitige Implantation eines Glaukom-Drainagegeräts (GDD) werden empfohlen. Das gesamte Oberflächenepithel der bulbären Bindehaut, des Fornix, der Lidbindehaut und des Limbus wird durch scharfe Dissektion entfernt. Das Spenderhornhaut wird donutförmig verarbeitet. Nach Trepanation der Empfängerhornhaut, totaler Iridektomie und Lentektomie wird eine PPV unter einer temporären Keratoprothese durchgeführt, und das BK2 wird mit 12 9-0 Nylon-Knotennähten fixiert. Schließlich wird der vordere Lidrand reseziert, um die Wimpernfollikel zu entfernen, und eine permanente Lidnaht (Tarsorrhaphie) durchgeführt.
Eine lebenslange Nachsorge und prophylaktische Antibiotikagabe sind erforderlich 7). Bei Patienten mit Autoimmunerkrankungen oder hohem Risiko für Einzelauge sollte die Infektionsprävention streng sein, und das Auftreten oder Fortschreiten von Glaukom, Netzhautablösung und Endophthalmitis sollte langfristig überwacht werden 7).
| Komplikation | BK2-Berichtswert |
|---|---|
| Wundleckage | 34% |
| Aderhautabhebung | 30,3% |
| Retroprothetische Membran (RPM) | 10–60% |
| Vitritis | 23,2% |
| Keratitis | 19,6% |
| Glaskörperblutung | 16,1% |
| Endophthalmitis | 5–17,9% |
| Glaukomentstehung/-fortschreiten | 8,3–41,1% |
Hornhautschmelze und Infektion um den Stiel herum sind die häufigsten Ursachen für eine erneute Operation nach BK2. Die Inzidenz einer Netzhautablösung beträgt 10–28 % und ist zusammen mit dem Glaukom die häufigste Ursache für irreversible Sehbehinderung.
In der Langzeitserie von Lee et al. hatten die meisten Fälle eine präoperative Sehschärfe von 20/200 oder schlechter. Bei der letzten Nachuntersuchung hatten 37,5 % der Augen eine Verbesserung auf 20/200 oder besser erreicht. RPM-Bildung, Glaukomprogression, Netzhautablösung und Endophthalmitis waren die wichtigsten postoperativen Herausforderungen7).
Typ 1 wird bei Patienten verwendet, deren Augenlider normal schließen können, und das Gerät liegt auf der Hornhautoberfläche frei. Typ 2 wird bei Patienten mit schwerer Schädigung der Augenoberfläche wie Stevens-Johnson-Syndrom oder okulärem Pemphigoid verwendet, wobei eine permanente Lidnaht durchgeführt wird und die Spitze des Geräts zwischen den Lidern hervorsteht. Typ 1 wird häufiger verwendet, aber Typ 2 ist eine Alternative für Endstadien mit stark ausgetrockneter Augenoberfläche.
Das neueste Lucia-Design mit einer verbesserten Titan-Rückplatte bietet eine bessere Biokompatibilität und soll RPM und Stromaschmelze reduzieren. Selbst bei bisher als schwer behandelbar geltenden Erkrankungen wie der Phthisis bulbi wird durch die Kombination von KPro-I und Vitreoretinalchirurgie eine Sehverbesserung erreicht2). Bei kurzzeitiger Phthisis bulbi besteht Raum für einen chirurgischen Eingriff, und bei Fällen bis Grad III der Yanoff-Fine-Klassifikation wird eine mögliche Sehverbesserung angedeutet2).
Für terminale Augenerkrankungen wie das Stevens-Johnson-Syndrom ermöglicht eine schrittweise Rekonstruktion der Augenoberfläche (MSGT+MMG+Immunsuppression→KPro1) die Behandlung von Fällen, die zuvor als nicht geeignet galten1). Auch die Befeuchtung der Augenoberfläche durch submandibuläre Drüsentransplantation vor KPro1 wurde berichtet1).
Sklerale Kontaktlinsen können bei KPro-Trägern sicher verwendet werden und tragen sowohl zur Verhinderung von Expositionskeratopathie als auch zur Verbesserung der Sehschärfe bei3). Für die Verbreitung in Entwicklungsländern werden Methoden zur KPro-Montage unter Verwendung der patienteneigenen Hornhaut und internationale Preisstrategien entwickelt.
