Korneale allogene intrastromale Ringsegmente (CAIRS) sind ein chirurgisches Verfahren, bei dem stromale Segmente aus Spenderhornhautgewebe in die Hornhaut eingeführt werden, um die Hornhautform bei Hornhautektasien einschließlich Keratokonus zu verbessern. Erstmals berichtet 2018 von Dr. Soosan Jacob 2). Im Gegensatz zu synthetischen Polymer-ICRS sind sie biokompatibel und integrieren sich natürlich in das Wirtsgewebe.
Die korneale Gewebeadditions-Keratoplastik (CTAK) ist ein verwandtes Verfahren, das von CorneaGen verarbeitete, gamma-bestrahlte Spendensegmente verwendet. Es unterscheidet sich von CAIRS dadurch, dass die Segmente ausschließlich mit dem Femtosekundenlaser hergestellt und eingesetzt werden.
Dr. Jack Parker entwickelte manuelle Einführtechniken und eine Dehydrationsmethode vor dem Einsetzen („Corneal Jerky“-Methode), was die Flexibilität und Zugänglichkeit der Operation erhöhte.
CAIRS
Spendergewebe : Hornhautgewebe von Augenbanken (KeraNatural® etc.)
Herstellungsmethode : Manuell oder Femtosekundenlaser-gestützt
Merkmale : Bogenlänge, Dicke und Verjüngung intraoperativ anpassbar. Auch in ressourcenbeschränkten Umgebungen durchführbar
CTAK
Spendergewebe : Von CorneaGen verarbeitete, gamma-bestrahlte Segmente
Herstellungsmethode: nur Femtosekundenlaser
Merkmale: Zusätzliche Sterilisationsschritte und präzise Segmentmessung sind standardisiert. Topographiebasierte Anpassung möglich
Synthetische ICRS bestehen aus hartem Polymer (PMMA) und werden in tiefe Hornhautschichten eingesetzt, während CAIRS aus menschlichem Spenderhornhautgewebe bestehen und auch in flacheren Tiefen eingesetzt werden können. CAIRS bieten Vorteile wie hohe Biokompatibilität, geringeres Risiko von Exposition, Hornhauteinschmelzung und Neovaskularisation, freie Anpassung von Bogenlänge und -dicke sowie weniger optische Anomalien (Blendung, Halos).
Die Hauptindikationen für CAIRS und CTAK sind wie folgt:
Zusätzliche Indikationskriterien sind: unzureichende Korrektur durch Brille oder Kontaktlinsen, Kontaktlinsenunverträglichkeit und Alter von mindestens 18 Jahren.
Zu den gemeinsamen subjektiven Symptomen der Hornhautektasie gehören:
Beim Keratokonus verdünnt sich das zentrale Hornhautstroma und wölbt sich nach vorne. Vogt-Linien (feine Längslinien im tiefen Stroma), Fleischer-Ring (intraepitheliale Eisenablagerung an der Kegelbasis) und Hornhautnarben sind charakteristische Befunde2). Die Hornhauttopographie zeigt eine lokale Steilstellung und Asymmetrie des Musters.
Keratokonus ist in der Regel beidseitig, aber die Schwere ist oft asymmetrisch. Er beginnt in der Adoleszenz und neigt dazu, sich um das 30. Lebensjahr zu stabilisieren oder langsamer fortzuschreiten3). Ohne Behandlung benötigen etwa 20 % der Fälle eine Hornhauttransplantation2).
| Bewertungsparameter | Inhalt |
|---|---|
| Sehschärfeprüfung | Messung von UDVA und CDVA |
| Hornhauttopographie | Kmax, Kmean, Hornhautasymmetrie |
| Vorderabschnitts-OCT | Beurteilung der Hornhautdicke und Kegelposition |
Die Spaltlampenuntersuchung prüft auf Hornhautverdünnung, Vorwölbung, Vogt-Linien und Fleischer-Ring2). Die Hornhauttomographie (Pentacam usw.) liefert die vordere und hintere Krümmung, die Hornhautdickenkarte und die Elevationskarte, um den Grad und das Fortschreiten der Hornhautektasie zu beurteilen2).
Bei Kindern und jungen Erwachsenen kann der Keratokonus schnell fortschreiten3). Die KERALINK-Studie untersuchte die progressionshemmende Wirkung des Crosslinkings bei jungen Patienten4).
Für die Operationsplanung von CAIRS wurden mehrere Nomogramme vorgeschlagen.
Jacob-Nomogramm: Integriert die Kegelposition, Exzentrizität, Hornhautkrümmungswerte und Asymmetriemuster, um die Anzahl der Segmente, Bogenlänge und Dicke anzupassen.
Istanbul-Nomogramm: Planung basierend auf der Kegelposition (zentral/exzentrisch). Empfiehlt eine Kanaltiefe von 250 μm, aber bei steilen Kegeln kann eine geringere Tiefe wirksam sein1).
Awwad-Nomogramm: Adaptiert das ICRS-Nomogramm, basierend auf Topographie, Tomographie und klinischem Urteil.
Derzeit gibt es kein allgemein akzeptiertes Nomogramm für CAIRS. Aufgrund der morphologischen Vielfalt des Keratokonus sind das Urteil des Chirurgen und die Individualisierung wichtig.
Die CAIRS-Segmente stammen von menschlichen Spenderhornhäuten. Es gibt hauptsächlich zwei Beschaffungswege.
Verpackte Segmente von Augenbanken: Augenbanken wie Lions VisionGift bieten vorgeschnittene, sterilisierte Stromasegmente (KeraNatural®) an. Sie sind bei Raumtemperatur lagerfähig und machen eine intraoperative Anpassung überflüssig.
Individuelle Vorbereitung: Von einem Hornhautrand werden manuell Epithel, Descemet-Membran und Endothel entfernt und mit einem Trepan Ringsegmente erstellt. Bogenlänge, Dicke, Verjüngung und Krümmung können individuell angepasst werden.
Bei CTAK wird das konservierte und gammabestrahlte Gewebe von CorneaGen mit BSS gewaschen und auf die Fixiervorrichtung des Femtosekundenlasers montiert.
Der Kanal wird mittels Femtosekundenlaser oder manueller Dissektion erstellt. Die Kanaltiefe wird auf 35–70 % der gesamten Hornhautdicke (oder eine feste Tiefe von 250 μm von der Oberfläche) eingestellt. Der Einführungsschnitt erfolgt auf der steilsten Achse oder oben, und der Kanal wird mit einem Innendurchmesser von 4–6,5 mm und einem Außendurchmesser von 6,1–8 mm angelegt.
Bei synthetischen ICRS wird der Kanal in den tiefen Hornhautschichten (70–80 % Tiefe) angelegt 2), während CAIRS in geringerer Tiefe eingeführt werden können, was einen stärkeren Abflachungseffekt erwarten lässt 1).
Hydratisierte Methode
Vorgehen: Die hydratisierten Segmente werden mit einer Pinzette oder einem Y-Stab in den Kanal eingeführt.
Vorteile: Behält natürliche Flexibilität und ursprüngliche Dicke, passt sich sanft der Hornhautkrümmung an.
Hinweise: Aufgrund der Flexibilität besteht Risiko von Knicken oder Verdrehungen. Markieren Sie die Seite der Bowman-Membran mit einem Marker, um die Ausrichtung zu überprüfen.
Dehydratisierte Methode „Corneal Jerky“
Vorgehen: Die Segmente werden vor dem Einsetzen 20–75 Minuten an der Luft getrocknet und postoperativ mit BSS rehydriert.
Vorteile: Durch Härte und Verkleinerung schnelles Einsetzen möglich. Die Operationszeit wird um etwa ein Drittel verkürzt.
Hinweise: Erleichtert die Verwendung größerer Segmente bei schwerem Keratokonus.
Postoperativ werden die Hornhautformveränderungen und die Segmentposition mittels Topographie/Tomographie und Vorderabschnitts-OCT beurteilt. UCVA, CDVA, Kmax und Kmean werden im Zeitverlauf verfolgt.
CAIRS ist wirksam zur Rettung von CAIRS-Versagen, das nach Versagen synthetischer ICRS aufgetreten ist1). Bei einer 49-jährigen Frau mit ICRS-Versagen (UCVA 20/400) wurde der synthetische ICRS entfernt und 3 Monate später ein CAIRS eingesetzt, was zu einer Verbesserung von Kmax von 68,9 auf 61,9 D und UCVA auf 20/30 führte1). Bei einer 40-jährigen Frau mit einem gebrochenen ICRS wurde ein CAIRS zusätzlich eingesetzt, während der ICRS belassen wurde, was zu einer Verbesserung von UCVA von 20/60 auf 20/25 und BCVA auf 20/20 führte1).
Nach aktuellen Berichten bleibt die Wirkung von CAIRS bis zu 3 Jahre stabil. Alle visuellen und topographischen Parameter stabilisieren sich nach 6 Monaten und bleiben 3 Jahre lang erhalten. Allerdings sind Langzeitdaten begrenzt, und zukünftige Forschungsergebnisse bleiben abzuwarten.
CAIRS-Segmente werden in das Hornhautstroma eingesetzt und flachen physikalisch den steilsten Teil der Hornhaut ab. Ähnlich wie synthetische ICRS reduzieren sie durch den Bogenverkürzungseffekt die Krümmung des konischen Bereichs und verringern den irregulären Astigmatismus.
Synthetische ICRS müssen in einer tiefen Stromaschicht (70–80 % Tiefe) eingesetzt werden, während CAIRS auch in flacheren Tiefen (35–70 %) eingesetzt werden können1). Eine flachere Platzierung kann einen stärkeren Abflachungseffekt erzeugen. Das Spenderhornhautgewebe harmoniert optisch mit der Wirtshornhaut, im Gegensatz zu synthetischen Polymeren, was zu weniger Blendung und Halos durch Kanteneffekte führt.
Das allogene Segment wird in das avaskuläre, zellarme Hornhautstroma implantiert. In dieser Umgebung werden fibröse Adhäsionen minimiert, was die Reversibilität des Eingriffs erhält. Die Risiken von Hornhautschmelzung, akuter Stromanekrose und Hornhautneovaskularisation, die bei synthetischen ICRS auftreten, werden ebenfalls reduziert. Die Insertion von CAIRS beeinträchtigt zukünftige Eingriffe wie DALK nicht.
Theoretisch besteht die Möglichkeit einer Abstoßung, aber das Risiko wird als geringer als bei DALK (tiefe anteriore lamelläre Keratoplastik) eingeschätzt.
Mechanische Verletzung der Hornhaut löst über TGF-β-Signalwege eine Wundheilungsreaktion aus. Bei CAIRS wird angenommen, dass die Fremdkörperreaktion minimiert wird, da das Spendergewebe im Gegensatz zu synthetischen Materialien den ECM-Komponenten ähnelt.
Laut einer systematischen Übersichtsarbeit (Levy et al., 2025) verbesserte sich nach CAIRS-Implantation der mittlere UDVA von 0,83 auf 0,40 logMAR, der CDVA von 0,52 auf 0,19 logMAR. Das sphärische Äquivalent sank von −7,09 D auf −2,34 D, der Kmax von 57,8 auf 53,6 D und der Kmean von 49,3 auf 45,3 D.
| Parameter | Präoperativ | Postoperativ |
|---|---|---|
| UDVA (logMAR) | 0,83 | 0,40 |
| CDVA (logMAR) | 0,52 | 0,19 |
| Kmax (D) | 57,8 | 53,6 |
Auch in der CTAK-Studie berichteten Greenstein et al. (2023) über ähnliche Verbesserungen an 21 Augen. Der durchschnittliche UDVA verbesserte sich von 1,21 auf 0,61 logMAR, der CDVA von 0,63 auf 0,34 logMAR.
Die Komplikationen von CAIRS sind selten und geringfügig. Vorübergehendes trockenes Auge und intrakranielle Ablagerungen sind am häufigsten, aber klinisch nicht signifikant und nicht fortschreitend. Ein Fall von Segmentverschiebung wurde berichtet, aber innerhalb einer Woche nach der Operation erfolgreich reponiert. Bei einem Patienten mit schwerer Atopie wurde eine anteriore Stromaschmelze beobachtet. Blendung und Halos wurden in allen Studien nur bei einem Patienten berichtet, was im Vergleich zu synthetischen ICRS deutlich niedriger ist.
Die Komplikationsrate synthetischer ICRS wird mit bis zu 30 % angegeben 1). Für Komplikationen wie ICRS-Exposition, Migration in die Vorderkammer oder Hornhautschmelze wurden mehrere erfolgreiche Rettungen durch CAIRS berichtet 1). Nicht nur die CAIRS-Insertion nach ICRS-Entfernung, sondern auch die kombinierte CAIRS-Insertion bei verbleibendem ICRS (in einer anderen optischen Zone) erwies sich als wirksam 1).
Der vielversprechendste Fortschritt von CAIRS ist die Individualisierung der Segmente. Durch Anpassung von Bogenlänge, Dicke und Platzierung basierend auf der individuellen Topographie wird die Wirksamkeit bei asymmetrischen oder exzentrischen Kegeln verbessert. Die Standardisierung von Nomogrammen, die Verfeinerung von Gewebevorbereitungsprotokollen und groß angelegte Langzeitstudien sind zukünftige Herausforderungen.
Wirtschaftlich gesehen können aus einer einzelnen Spenderhornhaut mehrere Segmente hergestellt werden, wobei die zentrale Scheibe für DALK oder DMEK und der periphere Limbus für die Entnahme von Limbusstammzellen verwendet werden kann. Die manuelle Dissektionstechnik macht einen Femtosekundenlaser überflüssig, was sie auch in ressourcenbeschränkten Umgebungen durchführbar macht.
Die gleichzeitige Durchführung von Crosslinking variiert je nach Chirurg. Sie wird bei bestätigter Progression oder zur Verbesserung der Langzeitstabilität hinzugefügt. Gleichzeitiges Crosslinking hilft, die postoperative Hornhautabflachung aufrechtzuerhalten, aber es wird vermutet, dass präoperatives Crosslinking das Stroma verhärten und die abflachende Wirkung von CAIRS verringern könnte. Bitte besprechen Sie dies ausführlich mit Ihrem behandelnden Arzt.
- American Academy of Ophthalmology Corneal/External Disease Preferred Practice Pattern Panel. Corneal Ectasia Preferred Practice Pattern. San Francisco, CA: American Academy of Ophthalmology; 2024.
- Meyer JJ, Gokul A, Vellara HR, et al. Progression of keratoconus in children and adolescents. Br J Ophthalmol. 2023;107:176-180.
- Larkin DFP, Chowdhury K, Burr JM, et al. Effect of corneal cross-linking versus standard care on keratoconus progression in young patients: The KERALINK randomized controlled trial. Ophthalmology. 2021;128:1516-1526.
