I dispositivi viscoelastici oftalmici (ophthalmic viscosurgical device, OVD) sono solventi chirurgici ausiliari utilizzati nella chirurgia intraoculare per mantenere lo spazio, proteggere l’endotelio corneale, prevenire l’essiccamento corneale e assistere nella colorazione. Inizialmente considerati semplici coadiuvanti chirurgici, con lo sviluppo di formulazioni con proprietà diverse sono diventati equiparati agli strumenti chirurgici, e ora sono chiamati collettivamente sostanze viscoelastiche.
La storia dell’uso oftalmico dell’acido ialuronico inizia nel 1934 quando Karl Meyer e John Palmer isolarono l’acido ialuronico dal corpo vitreo bovino 1). Nel 1979, i Dr. Robert Stegmann e David Miller usarono per la prima volta clinicamente ialuronato di sodio all’1% durante un intervento di cataratta 1). Dal 1980 al 1983, Pharmacia ottenne l’approvazione della FDA statunitense e lanciò il prodotto sul mercato mondiale, rivoluzionando la moderna chirurgia della cataratta 1).
Attualmente, in Giappone, l’ialuronato di sodio è utilizzato principalmente come sostanza viscoelastica, e il condroitin solfato di sodio come agente combinato. L’ialuronato di sodio è un glicosaminoglicano con una struttura a catena lunga di disaccaridi ripetuti di N-acetilglucosamina e acido glucuronico. È una sostanza naturale presente nel tessuto connettivo, nella pelle, nel corpo vitreo, nella cartilagine e nel liquido sinoviale del corpo.
A causa dell’importanza del loro ruolo, le sostanze viscoelastiche sono passate da semplici solventi chirurgici ausiliari a strumenti chirurgici. Dato il loro impatto significativo sulla sicurezza e l’efficacia della chirurgia della cataratta, il chirurgo deve scegliere la sostanza viscoelastica comprendendo appieno le sue proprietà.
L’uso chirurgico delle sostanze viscoelastiche è determinato dalle loro proprietà fisiche. Le seguenti quattro proprietà sono direttamente correlate al loro utilizzo in chirurgia.
Viscosità
Viscosità: indica la resistenza al flusso di una sostanza. Maggiore è il peso molecolare e la concentrazione, maggiore è la viscosità. Le sostanze viscoelastiche ad alta viscosità hanno un maggiore effetto di spostamento dei tessuti e sono più difficili da eliminare dalla camera anteriore.
Pseudoplasticità
Pseudoplasticità: proprietà per cui la viscosità cambia in base alla velocità di taglio. A riposo mostra un’alta viscosità, ma sotto elevate velocità di taglio (come durante la manipolazione degli strumenti) la viscosità diminuisce, facilitando l’iniezione e l’eliminazione. L’ialuronato di sodio possiede proprietà di fluido non newtoniano, e più lunga è la catena molecolare, maggiore è il cambiamento di pseudoplasticità.
Elasticità
Elasticità: capacità di tornare alla forma originale dopo la deformazione. Maggiore è l’elasticità, migliore è la capacità di mantenere lo spazio. Tutte le sostanze viscoelastiche ripristinano la forma corneale e la camera anteriore dopo l’inserimento e la rimozione degli strumenti.
Rivestibilità
Rivestibilità (Coatability): determinata dalla tensione superficiale e dall’angolo di contatto. Minore è la tensione superficiale e più piccolo è l’angolo di contatto, maggiore è la rivestibilità, offrendo una migliore protezione dei tessuti, ma rendendo più difficile la rimozione dall’occhio.
Le sostanze viscoelastiche sono classificate in quattro categorie in base all’indice di coesione-dispersione (CDI).
| Classificazione | Indice di coesione-dispersione | Viscosità | Prodotti rappresentativi (Giappone) |
|---|---|---|---|
| Chesivo | ≥30% asp/mmHg | Alta (alto peso molecolare) | Opegan® Hi, Hylon® |
| Dispersivo | <30% asp/mmHg | Bassa (basso peso molecolare) | Viscoat®, Shellgan® |
| Dispersivo ad alta viscosità | Intermedia | Media–alta | DiscoVisc® |
| Viscoadattivo | ≥30% asp/mmHg | Molto alta | Hylon V® |
Il componente principale è l’ialuronato di sodio all’1%. Le catene molecolari sono lunghe e si intrecciano tra loro, conferendo elevata elasticità e coesione. Con l’aumento della pressione di aspirazione, tendono ad essere espulse in massa (paragonate agli spaghetti). Sono classificate in base al peso molecolare in tipo a basso peso molecolare, medio peso molecolare e alto peso molecolare, con proprietà diverse.
Un esempio rappresentativo è una combinazione di ialuronato di sodio al 3% e condroitin solfato sodico al 4%. Le molecole a catena corta hanno bassa viscosità e alto potere di rivestimento. Sotto elevato tasso di taglio si disperdono e rivestono sottilmente l’endotelio corneale (paragonate ai maccheroni). L’indice di coesione-dispersione è molto basso, circa 1/10 di quello del tipo coesivo, e sono difficili da rimuovere anche quando la pressione di aspirazione aumenta. A causa dei gruppi solfato, sono caricate negativamente e tendono ad aderire alle cellule endoteliali corneali caricate positivamente. Tuttavia, poiché aderiscono ai tessuti intraoculari, la rimozione completa è difficile e il loro residuo comporta un rischio di aumento della pressione intraoculare 1).
Prodotto rappresentativo: Healon V® (ialuronato di sodio ad alto peso molecolare al 2,3%). L’indice di coesione-dispersione è molto elevato, superiore a 70, e le catene molecolari sono ancora più intrecciate rispetto ai tipi coesivi ad alto peso molecolare, conferendo elevata elasticità e coesione. Una caratteristica è che vengono rimosse bruscamente quando la pressione di aspirazione supera una soglia (pseudo-dispersività). A una velocità di infusione inferiore a 25 mL/min mostrano elevata coesione e elevata capacità di mantenimento dello spazio; a una velocità di infusione superiore a 25 mL/min vengono facilmente aspirate e rimosse 1).
Prodotto rappresentativo: DisCoVisc® (ialuronato di sodio a basso peso molecolare all’1,65% + condroitin solfato sodico al 4%). Ha un indice di coesione-dispersione intermedio tra i tipi coesivo e dispersivo, offrendo facilità di rimozione dalla camera anteriore (simile al tipo coesivo) e protezione dell’endotelio corneale (simile al tipo dispersivo).
Il ruolo delle sostanze viscoelastiche in ogni fase della chirurgia della cataratta (facoemulsificazione) è il seguente.
Dopo la creazione dell’incisione, l’umore acqueo viene completamente sostituito da una sostanza viscoelastica per formare la camera anteriore. Durante la capsulotomia anteriore, la sostanza viscoelastica mantiene la forma a cupola della cornea e la profondità della camera anteriore, conferendo stabilità alla superficie della capsula anteriore, riducendo così la probabilità che la linea di incisione si estenda verso la periferia. Una sostanza viscoelastica ad alta viscosità e alta elasticità a basso tasso di taglio è ideale.
Durante la facoemulsificazione, la profondità della camera anteriore è mantenuta dalla pressione del fluido di irrigazione, ma l’endotelio corneale è suscettibile di danni causati dall’energia ultrasonica e dalla turbolenza del fluido. Sono necessarie sostanze viscoelastiche con elevata capacità di copertura (protezione endoteliale) ed elevata elasticità (assorbimento delle vibrazioni), e sono adatte le sostanze viscoelastiche dispersive.
Prima di rimuovere la punta ultrasonica dalla camera anteriore, l’iniezione simultanea di sostanza viscoelastica attraverso il port laterale previene un improvviso collasso della camera anteriore e protegge da danni alla capsula posteriore, all’iride e ai tessuti corneali. Nei casi con bassa densità di cellule endoteliali corneali, la sostanza viscoelastica impedisce il contatto diretto dei frammenti nucleari con l’endotelio corneale (tecnica del guscio morbido).
Dopo aver abbassato sufficientemente la capsula posteriore per gonfiare il sacco capsulare, viene inserita la lente intraoculare. A bassa velocità di taglio, quando la lente è ferma, un agente ad alta viscosità protegge l’endotelio dalla compressione della lente e fornisce un effetto ammortizzante durante il piegamento e lo spiegamento della lente. Sono adatte le sostanze viscoelastiche coesive ad alto peso molecolare.
Dopo l’inserimento della lente intraoculare, la sostanza viscoelastica rimasta nella camera anteriore viene rimossa mediante irrigazione-aspirazione. In particolare, se la sostanza viscoelastica rimane dietro la lente, i batteri possono facilmente colonizzarla, causando endoftalmite postoperatoria. È necessario pulire direttamente la superficie posteriore inserendo la punta di irrigazione-aspirazione dietro la lente (tecnica behind-the-lens).
Il tasso di perdita di cellule endoteliali corneali dopo chirurgia della cataratta è riportato tra il 4 e il 25%, e la causa principale è il trauma meccanico causato da strumenti chirurgici, frammenti nucleari e lente intraoculare 2). Le sostanze viscoelastiche sono il mezzo principale per ridurre questo trauma.
Hsiao et al. (2023) hanno condotto una revisione sistematica e meta-analisi di 12 studi randomizzati controllati dal 2000 al 2020, confrontando sostanze viscoelastiche contenenti condroitin solfato e acido ialuronico (VISCOAT®, DuoVisc®, DisCoVisc®) con sostanze viscoelastiche a base di solo acido ialuronico o prodotti a base di idrossipropilmetilcellulosa 2).
Secondo una meta-analisi con modello a effetti casuali, la sostanza viscoelastica contenente condroitin solfato e acido ialuronico ha mostrato un tasso di diminuzione della densità delle cellule endoteliali corneali a 3 mesi postoperatori significativamente inferiore rispetto alla sostanza viscoelastica a base di solo acido ialuronico (differenza media: -4,10%; IC 95%: da -5,81 a -2,40; p<0,0001; 9 studi)2). È stata inoltre osservata una differenza significativa rispetto ai prodotti a base di idrossipropilmetilcellulosa (differenza media: -6,47%; IC 95%: da -10,41 a -2,52; p=0,001; 2 studi)2).
Per quanto riguarda la variazione dello spessore corneale (24 ore postoperatorie), la sostanza viscoelastica contenente condroitin solfato e acido ialuronico ha mostrato un gonfiore corneale significativamente inferiore rispetto alla sostanza viscoelastica a base di solo acido ialuronico (differenza media: -3,22%; IC 95%: da -6,24 a -0,20%; p=0,04; 4 studi)2).
Si ritiene che il condroitin solfato sodico formi una triplice carica negativa con acido ialuronico-condroitin solfato, favorendo l’attrazione molecolare verso il tessuto endoteliale corneale, meccanismo alla base del superiore effetto di rivestimento e protezione endoteliale2).
In linea di principio, le sostanze viscoelastiche coesive vengono scelte per il mantenimento dello spazio, mentre quelle dispersive per la protezione dell’endotelio corneale. Nei casi ad alto rischio come cataratta a nucleo duro o distrofia endoteliale corneale, la tecnica del guscio molle che combina entrambe è particolarmente efficace. Nella chirurgia del glaucoma, le sostanze viscoelastiche coesive sono considerate vantaggiose in termini di facilità di rimozione tramite lavaggio della camera anteriore.
Si tratta di un metodo di combinazione rappresentativo descritto da Steve Arshinoff nel 19991). All’inizio dell’intervento, una sostanza viscoelastica dispersiva viene iniettata nella camera anteriore per formare un grumo sulla superficie anteriore del cristallino, quindi una sostanza viscoelastica coesiva viene iniettata al centro dietro il grumo dispersivo. Ciò spinge la sostanza dispersiva verso l’alto e verso l’esterno, formando uno strato liscio contro le cellule endoteliali corneali. Durante la facoemulsificazione e l’irrigazione/aspirazione, la sostanza coesiva ad alta viscosità viene rapidamente rimossa, mentre quella dispersiva a bassa viscosità rimane come strato protettivo per l’endotelio.
In particolare nei casi con nucleo duro, è stato dimostrato che questa tecnica riduce la perdita postoperatoria di cellule endoteliali corneali rispetto all’uso di sola sostanza coesiva o dispersiva1).
La sindrome dell’iride flaccida intraoperatoria (IFIS) è una nota complicanza associata all’uso di alfa-bloccanti (come la tamsulosina) per il trattamento della prostata1). La riduzione del tono muscolare dell’iride provoca miosi e prolasso dell’iride. La sostanza viscoelastica viscoadattiva (Healon V®) dilata meccanicamente la pupilla (dilatazione pupillare viscoelastica) e stabilizza l’iride, aiutando a prevenire il prolasso attraverso l’incisione1).
Nei casi più difficili, viene utilizzata una combinazione delle tecniche soft shell, ultimate soft shell e tri-soft shell1).
Le cataratte brune dure e le cataratte mature presentano un alto rischio di danno endoteliale corneale, caduta del nucleo e rottura della capsula posteriore1). Poiché manipolazioni chirurgiche più lunghe e un’elevata energia ultrasonica influenzano l’endotelio corneale, è appropriato l’uso di un viscoelastico dispersivo o di una preparazione combinata (tecnica soft shell)1).
La camera anteriore piatta dopo chirurgia del glaucoma è una complicanza comune della chirurgia della camera posteriore, e l’iniezione di viscoelastico nella camera anteriore è una delle opzioni terapeutiche1). È stato riportato che i viscoelastici adattativi viscosi sono efficaci1).
Nell’osservazione del fondo con un sistema di osservazione ad ampio angolo, è necessario avvicinare la lente di contatto a circa 1 cm dalla cornea, quindi un guscio umido con viscoelastico è utile per prevenire l’essiccamento corneale. Inoltre, mescolando il viscoelastico con un colorante per la membrana limitante interna (verde indocianina, blu brillante G), è possibile controllare l’estensione e la concentrazione della colorazione.
Le seguenti complicanze sono note in relazione ai viscoelastici.
VisThesia (lidocaina 2% + ialuronato di sodio 0,3%, Carl Zeiss Meditec), che combina una sostanza viscoelastica e lidocaina, è stato sviluppato per fornire un effetto anestetico e una funzione viscoelastica in un unico passaggio1). Sebbene sia stato riportato un miglioramento del controllo del dolore intraoperatorio, alcuni studi indicano una maggiore diminuzione della densità delle cellule endoteliali corneali rispetto alle sostanze viscoelastiche convenzionali, con risultati non coerenti1). Sono necessarie ulteriori ricerche in questo settore.
Pe-Ha-Blue® PLUS (Albomed), che combina ialuronato di sodio e blu tripano (colorante capsulare anteriore), mira a facilitare la capsulotomia anteriore proteggendo al contempo l’endotelio corneale1). Nei casi di scarsa dilatazione pupillare, come nella sindrome da pseudoesfoliazione, sono stati riportati una significativa riduzione del tempo operatorio e un miglioramento della soddisfazione del chirurgo1). Presenta anche il vantaggio di consentire la visualizzazione e la facile rimozione dei residui di sostanza viscoelastica blu.
