Anatomia dell` occhio

Anatomia dell’ occhio
Segmento anteriore
Segmento posteriore
Segmento anteriore
Cornea
Iride
Cristallino
Cornea
Potere diottrico
Circa +42 D
Angolo
Lente (+19 - +33 D)
Retina
Retina
Vie ottiche
Se si rompe qualcosa ???
Applications sites for biomaterials
in Ophthalmology





Contact lenses, drug delivery sistems, artificial
cornea, lachrymal canalicular repair
Conduits for aqueous drainage in glaucoma
(Valve)
Intraocular lenses
Artificial vitreous (Silicone)
Artificial retina
I MATERIALI
delle IOL
Dott.Michele Palla
U.O.Chirurgia Oftalmica, Pisa
La cataratta
Video
Ma esiste davvero
il materiale perfetto?
Il materiale che non altera o modifica il
metabolismo cellulare e non induce
processi degenerativi, apoptotici o
necrotici a carico delle cellule con cui
è in contatto.
Biocompatibilità , non è solo Materiale
inserimento
contatto capsulare
lunghezza
angolazione
zona ottica
bordo
forma delle anse
materiale delle anse
I MATERIALI DELLE IOL
Esente
Dr.Stefano
IOL PIEGHEVOLI
25%
Acrilico
Silicone
idrofobo
75%
idrofilo
(hydrogel)
Da APPLE
SILICONE
I MATERIALI DELLE IOL
Esente
Dr.Stefano
SILICONE 1°, 2°, 3° generazione

VANTAGGI
CHIMICI materiale facile lavorazione a costi più bassi del PMMA
 MICROBIOLOGICI sterilizzazione in autoclave
 BIOLOGICI ottima biocompatibilità
 CLINICI maneggevole, minimo danno endoteliale


SVANTAGGI
Decentramento
 Basso indice di refrazione (spessore !!)
 Sensibilità YAG laser
 Interazione con olio di silicone
I MATERIALI DELLE IOL
Dr.Stefano

Esente
ACRILATI
IDROFILI
(Hydrogel)
I MATERIALI DELLE IOL
Esente
Dr.Stefano
Dystrophic Calcification of Hydrophilic Acrylic Designs
Source: Liliana Werner, MD, PhD, Moran Eye Center
Hydroview
MemoryLens
SC60B-OUV
Aqua-Sense
Designs
I MATERIALI DELLE IOL
Esente
Alizarin red stain
Dr.Stefano
SEM
ACRILICO IDROFOBO






Disponibile monopezzo o 3 pezzi
Alto indice di refrazione (poco spessore)
Pieghevoli o iniettabili
UV Blocker
Struttura chimica fluorinata
Angolo di contatto con acqua variabile
Materiale Acrilico Idrofobo
Materiale più usato per le lenti pieghevoli
(Leaming DV,J Cataract Refract Surg2002;28:1681-1688)
INERZIA BIOLOGICA
UTILIZZABILE in TUTTE le
PATOLOGIE
Acrilico vs Silicone




Maggiore indice refrazione
= minore spessore IOL 21
dpt Acrysof = 0.75mm
Ottimo controllo della
piegatura e dello
svolgimento anche
“bagnata”
Ottima performance ottica
PCO rate /=/ bordo


21 dpt = 1.82 mm
Difficoltà nel prendere,
piegare, scarso controllo,
ancora peggio se
“bagnata”

Buona performance ottica

PCO rate /=/ bordo
IOL Thickness Based on Refractive Index
IOL Thickness Comparison for Several Materials
(Biconvex @ 21.0 Diopters)
Biocompatibilità / Clinica

PCO


YAG laser %
PATOLOGIA DEL “SACCO”
Contrazione
 Fimosi
 Decentramento IOL


QUALITA’ della VISIONE

Glare, Glistening
PLURIFATTORIALITA’ proliferazione dell’epitelio
capsulare = PCO
Surgeon Factors
Position
Capsular
Clean-Up
CCC
Square Edge
Material
Adhesion
I MATERIALI DELLE IOL
Esente
Lens Factors
Dr.Stefano
Stato della capsula posteriore a 3 anni
ACRILICO
PMMA
I MATERIALI DELLE IOL
Esente
SILICONE
Dr.Stefano
AcrySof® Nd:YAG Capsulotomy Data
January 1988 to January 2000
Conclusions: “…we noted that the Alcon AcrySof® IOL
has the lowest Nd:YAG laser…rate of all lenses
studied…”
David Apple, M.D.
May 4, 2000
Danni da Nd YAG laser

Acrylic compares favourably to Silicone and
PMMA after Nd:YAG Laser treatment
Silicone
1.2 MJ
PMMA 1.2 Mj
AcrySof
1.6 Mj
Materiale acrilico
Contrazione Capsulare /Fimosi
Conclusions: “…the anterior capsule fibrosis over the soft
acrylic optic was extremely slight.”
Hayashi, et al
A.J.O. Volume 123
1997
Biocompatibilità

Contrazione della capsula anteriore / Fimosi
Silicone
AcrySof®
Stesso paziente a 4 mesi con CCC dello stesso diametro intra-op
ACRILICO IDROFOBO
+ sicurezza
- reattività
Non è solo il materiale che
cambia le prestazioni….
Courtesy of Rupert Menapace
La
BIOCOMPATIBILITA’
non è solo legata al
MATERIALE, ma
anche e soprattutto ai
particolari
Il cambio di un
particolare migliora le
qualità cliniche e
diminuisce le
complicazioni
QUALITA’ VISIONE
Glare - Glistening

IOL design superficie ant.ottica, bordo dell’ottica

PUPILLA

DECENTRAMENTO della IOL

MATERIALI biocompatibilità
I MATERIALI DELLE IOL
Esente
Dr.Stefano
ACRYSOF MA
ALLERGAN AR-40
I MATERIALI DELLE IOL
Esente
AMO Opti Edge
Dr.Stefano
Scelta di IOL = CUSTOM

IOL MONOFOCALI

IOL MULTIFOCALI

IOL PERFORMANTI

IOL ACCOMODATIVE
IOL MULTIFOCALI
Array multifocal AMO
5 zone ottiche

Acrysof Multifocal Restor
Diffrattiva

Acrilico idrofobo
I MATERIALI DELLE IOL
Esente
Dr.Stefano
IOL PERFORMANTI
Tecnis AMO
Silicone, ZO=6 mm, 12 mm
Bordo IOL rilevato, biconvessa
Correzione aberrazione sferica
Aumento contrasto e qualità visiva
Natural Acrysof
Acrilico idrofobo, ZO = 6 mm, 13 mm
Biconvessa anteriore
Complanare
Cromoforo
Protezione retina
ACCOMODATIVE
IOL “VITREALI”
IOL COMPRESSIBILI
IOL DEFORMABILI
IOL INIETTABILI
VITREALI
CRYSTAL = silicone 3°(Biosil),
zona ottica 4.5mm,A.L. 10.5mm,
1 CU =acrilico idrofilo, UV inibitori,
biconvesso, diametro ottica 5.5 mm,
diametro totale 9.8mm. IR=1.46
I MATERIALI DELLE IOL
Esente
Dr.Stefano
COMPRESSIBILI

Synchrony (Visiogen)
Monopezzo, silicone, parte
anteriore positiva , posteriore
negativa ,con braccia molto
elastiche

Sarfarazi (Bausch&Lomb)
entrambe le lenti, con aptiche
molto flessibili, sfruttano un
telescopio galileiano formato
da una lente negativa
posteriore e una positiva
I MATERIALI DELLE IOL
anteriore
Esente
Dr.Stefano
COMPRESSIBILI

Power Vision (Power Vision)=
ha un fluido che in stato non
accomodativo è in periferia, e
si sposta al centro
nell’accomodazione

NuLens (Herzliya)= polimero
mobile (pistone) che in stato
accomodativo aumenta il
potere della IOL spingendo
un gel siliconato che aumenta
il potere diottrico
I MATERIALI DELLE IOL
Esente
Dr.Stefano
DEFORMABILI
Power Vision
 FlexOptic IOL (Quest)
in asse antero post,
e in “toto”

I MATERIALI DELLE IOL
Esente
Dr.Stefano
INIETTABILI
Smart Injectable IOL
Lente “termo regolata” Polimero Iniettabile
A T° organica = gel stabile
A T° sala op = si trasforma in un sottile cono iniettabile
nel sacco capsulare dove si trasforma in “gel”
accomodativo
INIETTABILI
Smart Injectable IOL
Polimero iniettabile, acrilico idrofobo ,gelatinoso,
termodinamico (stabile a T°organica) Inserita
attraverso 2mm, riempie il sacco capsulare e si lega
alla fibronectina attaccandosi alla capsula
posteriore.
I MATERIALI DELLE IOL
Esente
Dr.Stefano
Artificial Vision
Introduzione
•
La visione è una complessa forma di trasmissione dati che processa
informazioni che dipendono da un importante neuro-processore: la
retina umana.
•
Le informazioni visive ottenute dalla retina (circa130 milioni di
fotorecettori ) sono compresse e trasformate in segnali elettrici
veicolati da circa 1.2 milioni di cell ganglionari , neuroni specializzati i
cui assoni formano il nervo ottico.
Chi ha bisogno di una
retina artificiale?
Retinal diseases affect different
layers
Retinal diseases affect different
layers
Outer Retinal &
RPE Diseases
Retinite Pigmentosa

Nella RP, la degenerazione
periferica dei fotorecettori causa
la riduzione del campo visivo,
mentre l’acuità visiva è
inizialmente conservata

Si sviluppa così l’aspetto classico
del fondo con pigmento a spicole
ossee
Successivamente anche i fotorecettori
centrali degenerano, causando la perdita
totale della visione
Developed Countries
30,000,000
People with Outer Retinal Diseases
Che cos’è la retina artificiale?
Sistema che elabora il segnale luminoso
trasformandolo in segnale elettrico che viene
trasmesso alle cellule gangliari della retina e, di
conseguenza, alle vie ottiche.
Vengono bypassati i fotorecettori
Che cos’è la retina artificiale?
Attualmente 2 diversi impianti:
-Epiretinico
-Sottoretinico
Doheny – USC
& Second Sight
Los Angeles, CA
Mark Humayun, MD PhD
Meccanismo di Azione
University of
Tübingen
Tübingen,
Germany
Subretinal Implant
Project
Prof. Dr. med. Eberhart Zrenner
University of Tübingen
Come Funziona?
•
Impianto ATTIVO con elementi sensibili alla luce capaci di
sostituire in parte la funzione dei fotorecettori danneggiati
lavorando a livello del corrispondente strato retinico.

Ogni fotocellula sulla superficie del chip trasforma l’energia
luminosa in energia elettrica in modo da stimolare la retina sulla
base della intensità di stimolazione luminosa locale
72
Dove si inserisce il CHIP
ALPHA?
chip
Spessore: 100 microns (1/10 mm), come un capello umano
73
The complete subretinal implant
•
Chip: 1500 Microphotodiodes, Amplifiers and
TiN electrodes,
74
Come si alimenta ?
L’energia necessaria raggiunge il chip
attraverso un cavo di silicone che è inserito
sotto il muscolo massetere e connesso a una
scatoletta di ceramica dietro l’orecchio sotto
la cute
All’esterno non si vede niente
75
Schema completo dell’impianto
76
Tubingen sub-retinal implant
Prospective pilot study
2005 -2008
(after 10 years of preclinical work)
testing subretinal electrode arrays safety and efficacy



Patients with hereditary retinal degeneration
Blind, no useful vision (possibly light perception
without localization)
Implant testing period: 4 weeks, Pat. 1-8
3 months, Pat. 9-12
The Pilot Study results
•
11 patients have been implanted
•
no significant negative effect on surrounding tissue
could be detected
•
.

subretinal implant
OP
Patient 7
8
9
10
11
12
Pre-OP
Post-OP
------------------------------------- IMPLANTATION ----------------------------------
1-9d
9 – 20d
20 – 40d
------------------------------------- EXPLANTATION ----------------------------------
>40d
vitrectomy
subretinal bleb
preparation of the choroid
Transchoroidal
implantation
Extraocular fixation
Tests performed with the light stimulation of the „chip“
7 pictures per second, 0,5 ms duration, 1500 pixels
Continous perception of:
M
• Stripe patterns
• Landolt rings
• Objects
• Letters
Four alternative forced choice test
With chip „ON“ and chip „OFF“
Video lettura
83
Conclusions

It is apparently necessary to place the chip right under the macula,
utilizing all the power of the papillomacular bundle that is highly
represented in the brain

It can be estimated that at least 1000 electrodes in a 10 degree field
are necessary to achieve such spatial resolution

Subretinal active implant is the only device worldwide so far that is
able to provide this high spatial resolution to patients
Optobionics, Inc
Chicago, IL
Subretinal Artificial Silicon Retina
Microchip for Treatment of
Retinitis Pigmentosa:
10 Patient Pilot Study – 2 ½ to 5 Yr Update
1,2,*A.Y.Chow, 2,*K.H.
1Optobionics
Packo, 2,*J.S. Pollack, 3R. Schuchard
Corporation
2Rush University Medical Center
3 Atlanta VA Medical Center
Emory University
* Financial Interest
25µ Thick
2 mm Diameter
5000 isolated
microphotodiodes
Subretinal Implantation
Retinal Prosthesis Implantation
Prosthesis partially introduced through retinotomy
ASR chip well tolerated after 4.5 - 5 years (Patients 1-3)
1
2
3
Optical Coherence Tomography
Patient 7
Patient 8
Normal retinal thickness over ASR
Patient 9
Patient 10
High reflectivity artifact
Reading ETDRS Chart
Zero Letters Read Preoperatively
Grazie per
l’attenzione