vormveranderingen van de lens op den duur niet meer mogelijk. Om dichtbij scherp te kunnen zien heeft men dan een leesbril nodig.

Transcriptie

1 Samenvatting 200

2 Rond het vijftigste levensjaar hebben veel mensen een leesbril nodig om details dichtbij nog goed te kunnen zien. Het niet meer scherp kunnen zien op korte afstand noemt men presbyopie. Dit wordt veroorzaakt doordat men niet meer kan accommoderen. Accommodatie is de verandering van de optische sterkte van het oog waardoor scherp zien dichtbij mogelijk wordt. Wat gebeurt er tijdens accommodatie? Nagenoeg gelijktijdig met Anthonie Cramer, een Groninger fysioloog, ontdekte von Helmholtz in Berlijn rond 1853 de veranderingen die hierbij in het oog plaatsvinden. Tijdens de accommodatie contraheert de ciliair spier die rondom de lens gelegen is (figuur 1). De lens is aan deze ciliairspier opgehangen met dunne zonulavezels. Door de contractie van de ciliairspier bewegen de ophangpunten van de zonulavezels naar binnen toe. Hierdoor wordt er minder sterk aan de zonulavezels getrokken en door de elasticiteit van het lenskapsel en lensinhoud kan de lens een bollere vorm aannemen, met name aan de voorzijde. Tijdens desaccommodatie neemt de spanning op de zonulavezels weer toe waardoor de lens in de oorspronkelijke, plattere vorm getrokken wordt. Door ouderdomsveranderingen in het accommodatiemechanisme, zoals o.a. het stijver worden van de lens, zijn 201

3 vormveranderingen van de lens op den duur niet meer mogelijk. Om dichtbij scherp te kunnen zien heeft men dan een leesbril nodig. Het ligt het voor de hand om te proberen de stijve lensinhoud te vervangen door een zacht, helder materiaal waardoor accommodatie wellicht weer mogelijk wordt. Hiervoor is echter een operatie aan het oog nodig. Enigszins vergelijkbare operaties worden bij veel mensen verricht wegens ouderdomsstaar; er is dan sprake van een door ouderdom vertroebelde lens. Bij de staaroperatie wordt de vertroebelde lens verwijderd en vervangen door een kunstlensje. De sterkte van de kunstlens wordt zo gekozen dat de patiënt zonder bril veraf scherp ziet omdat met de huidige kunstlenzen niet geaccommodeerd kan worden. Voor lezen zal nog een bril nodig zijn. Voor de patiënt zou het aantrekkelijk zijn als de kunstlens niet alleen het gezichtsvermogen hersteld maar het ook weer mogelijk maakt om op meerdere afstanden scherp te stellen. Dit proefschrift gaat over de ontwikkeling van een accommoderende kunstlens. De opzet is om de troebele lensinhoud door een klein gaatje (1-1,5mm) in de lenskapsel te verwijderen om vervolgens de lenskapsel met een zacht helder materiaal te vullen. Het Groningse bedrijf Pharmacia (dat kunstlenzen produceert en tegenwoordig als gevolg van een bedrijfsovername AMO Groningen BV heet) heeft hiervoor een op siliconen gebaseerd polymeer ontwikkelt dat zou kunnen dienen als vulmateriaal voor de lenskapsel. Om het vulmateriaal toe te kunnen passen was het nodig om eerst een geschikte operatietechniek te ontwikkelen. Hierbij moest de lensinhoud uit de lenskapsel verwijderd worden en het vulmateriaal in de lenskapsel geïnjecteerd worden, zonder dat dit er weer uit lekte. Hiervoor werd een plug bedacht die de opening in de lenskapsel kon afsluiten zodat het geïnjecteerde materiaal in de lenskapsel bleef. Hoofdstuk 2 is het patent dat de ontwikkelde plug beschrijft. Door de plug ontstond de mogelijkheid om de lenskapsel met meer of minder materiaal te vullen en kon ook het effect van verschillende vulgraden bestudeerd worden. Na het ontwikkelen van de plug en nadat een bruikbare operatietechniek ontwikkeld was, werden experimenten verricht met menselijke donorogen die afkomstig waren van de corneabank van het interuniversitair oogheelkundig instituut (hoofdstuk 3). Deze ogen werden afgestaan voor hoornvliestransplantatie maar afgekeurd voor dit doel. In 10 oudere ogen werd de lens gevuld met het siliconen materiaal en afgesloten met behulp van het plugje. Vervolgens werd deze lens, 202

4 samen met zonulavezels en ciliairspier uit het oog verwijderd en aan hechtingen opgehangen in een ring. Accommodatieve veranderingen werden gesimuleerd door naar buiten toe aan de ciliairspier te trekken met hechtingen, die met behulp van een motor aangespannen werden. De optische sterkte van de lenzen werd gemeten tijdens deze gesimuleerde accommodatie. De veranderingen van de optische sterkte in de hervulde lenzen werd vergeleken met de veranderingen in niet geopereerde lenzen van donorogen. Het bleek dat de natuurlijke lenzen van oudere donoren niet veranderen onder invloed van de trekkrachten terwijl de met siliconen gevulde lenzen van vergelijkbare leeftijd wel veranderingen van de optische sterkte lieten zien. Dit ondersteunt het idee dat het hervullen van de lenskapsel bij mensen zou kunnen resulteren in herstel van accommodatie. Bij elke operatie waarbij een lens in het oog geplaatst wordt is vooraf gemeten wat de optische sterkte van de kunstlens voor dat oog moet zijn. Kunstlenzen worden door de fabrikant in stappen van een halve tot een hele dioptrie gemaakt. Bij een injecteerbare lens kan de chirurg de sterkte van de resulterende kunstlens bepalen. In hoofdstuk 4 werd onderzocht of de sterkte van de met siliconen gevulde lens beïnvloed kon worden door het variëren van de hoogte van het infuus dat tijdens de hervuloperatie toegepast werd. De experimenten werden verricht met varkensogen verkregen uit het slachthuis. Ook werd gekeken naar verschil in afmetingen van hervulde lenzen in een groep waarbij de in hoofdstuk 2 beschreven plug gebruikt werd en een groep waarbij deze niet gebruikt werd. De conclusie was dat de hoogte van het infuus inderdaad de sterkte van de geïnjecteerde lens beïnvloedt maar dat het bereik waarover optische sterkte gevarieerd kon worden zeer beperkt was. Het gebruik van de plug om de kapselzak af te sluiten resulteerde in lenzen met afmetingen die vergelijkbaar waren met afmetingen van natuurlijke varkenslenzen. De optische sterkte van een lens die door injecteren van siliconen in de kapselzak ontstaat wordt bepaald door de hoeveelheid geïnjecteerd materiaal. In hoofdstuk 5 werd in varkensogen bestudeerd wat de relatie was tussen de hoeveelheid geïnjecteerd siliconen materiaal en de optische sterkte van de lens, de relatie met de dikte van de lens en de relatie met accommodatieve veranderingen bij trekkrachten op de ciliair spier. De gevonden correlatie tussen hervulvolume en optische sterkte (0,04 ml/d -1 ) geeft een indicatie van de nauwkeurigheid waarmee het hervullen moet gebeuren. De gevonden relatie tussen lensdikte en optische lenssterkte (0,54 mm/d -1 ) kan 203

5 belangrijk zijn bij het hervullen omdat tijdens deze chirurgie lensdikte misschien eenvoudiger te bepalen zal blijken te zijn dan de optische sterkte van de lens. In de testopstelling waarbij accommodatie gesimuleerd werd met behulp van trekkrachten aan de ciliairspier werd gevonden dat een grotere mate van vulling van de lenskapsel resulteerde in een afname van de accommodatie amplitude. Deze bevinding komt overeen met die van eerdere experimenten door een andere onderzoeker. Na implantatie van een kunstlens treedt nagenoeg altijd nastaar op. De oorzaak van nastaar is het feit dat er na de verwijdering van de lensinhoud cellen achterblijven op de binnenzijde van de lenskapsel. Deze lensepitheelcellen veranderen van eigenschappen na de operatie en zorgen voor vertroebeling en krimp van het lenskapsel. Hierdoor neemt het gezichtsvermogen van de patiënt af. De behandeling van nastaar na implantatie van de huidige kunstlenzen bestaat uit een laserbehandeling waarbij het centrale deel van het vertroebelde lenskapsel wordt verwijderd. De laserbehandeling is echter niet toepasbaar bij een zachte geïnjecteerde lens. Het kapsel moet immers intact blijven om het zachte materiaal binnen het lenskapsel te houden. Hoofdstuk 6 beschrijft experimenten gericht op het voorkomen van nastaar door het doden van de achtergebleven lensepitheelcellen tijdens de operatie. Huidige lensoperaties in verband met staar duren tussen vijf tot dertig minuten. Daarom was het uitgangspunt dat een behandeling gericht op het voorkomen van nastaar niet langer dan vijf minuten mocht duren. In een laboratoriumstudie werden gekweekte lens epitheelcellen gedurende deze tijd in een milieu met toxische stoffen of in een watermilieu geplaatst en er werd gekeken of de cellen hierna nog verder konden groeien. Deze experimenten werden herhaald in een experiment waarbij varkenslenzen afkomstig van verse varkensogen uit het slachthuis geopereerd werden en na de behandeling gericht op het doden van de lensepitheelcellen gevuld werden met siliconen materiaal. Hierna werden de varkenslenzen gedurende enige tijd in een kweekmilieu gehouden en het aantal lensepitheelcellen werd met de microscoop bekeken. Een behandeling van vijf minuten met een oplossing van actinomycine D was effectief in het doden van gekweekte lensepitheelcellen en actinomycine D resulteerde ook in de laagste aantallen lensepitheelcellen aan de binnenzijde van de lenskapsel in het experiment met de gevulde varkenslenzen. Actinomycine D lijkt dus een geschikte kandidaat om nastaar te voorkomen. 204

6 De natuurlijke lens heeft een gradiënt brekingsindex. De brekende sterkte van de lens neemt toe vanaf het lens oppervlak tot aan de lenskern. Het verwijderen van de lensinhoud en het vullen van de lenskapsel met het siliconen materiaal resulteert daarom in een verandering van de optische eigenschappen van de lens omdat het siliconen materiaal een homogene brekingsindex heeft. Na het hervullen kan er ook een verandering in lenskromming optreden, welke tot veranderingen van de optische eigenschappen leidt. Bij het hervullen van de lenskapsel is niet alleen de sterkte van de resulterende lens van belang, maar er mogen ook geen andere optische aberraties ontstaan welke tot een onaanvaardbare optische kwaliteit zouden kunnen leiden. In hoofdstuk 7 werd de invloed van verandering van gradiënt brekingsindex en verandering van lenskromming onderzocht. De optische sterkte van de lens en de mate van sferische aberratie werden bepaald in varkenslenzen voor en na hervullen. Sferische aberratie is een brekingsfout die ontstaat wanneer lichtstralen, die door de rand van de lens gebroken worden, een andere brandpuntsafstand hebben dan de centrale lichtstralen. Gevonden werd dat, in varkenslenzen, vervangen van de gradiënt brekingsindex door een homogene brekingsindex een grote invloed had op de sferische aberratie. Hoe dit bij mensen die een injecteerbare lens krijgen zal uitpakken is nog onduidelijk. De afmetingen van een humane lens verschillen sterk van die van een varkenslens, daarom zijn deze resultaten niet zonder meer te extrapoleren naar de humane situatie. Omdat resusapen een accommodatiemechanisme hebben dat sterk met dat van mensen overeenkomt, werden experimenten verricht met dit proefdier (hoofdstuk 8). Evenals de mens ontwikkelen ze op middelbare leeftijd presbyopie. In een oog werd de lensinhoud verwijderd en de lenskapsel werd gevuld met het siliconenmateriaal. Ter voorkoming van postoperatieve ontstekingsreacties en ter voorkoming van nastaar werd een speciaal protocol gericht op het voorkomen hiervan toegepast. De binnenzijde van het kapsel werd tijdens de operatie behandeld met onder andere actinomycine D omdat uit het onderzoek dat beschreven is in hoofdstuk 6 gebleken was dat het een goede kandidaat stof was ter voorkoming van nastaar. Om te voorkomen dat deze toxische stof zich buiten het kapsel zou begeven en schade aan andere oogstructuren zou veroorzaken werd de actinomycine in een viscoelastisch materiaal (natriumhyaluronaat) opgelost. Het actinomycine bevattende viscoelastische materiaal werd in het kapsel gebracht en door de viscositeit van het natriumhyaluronaat bleef het gelokaliseerd in de lenskapsel. Na de operaties werd de 205

7 accommodatie gestimuleerd met pilocarpine of carbachol dat lokaal op het geopereerde oog aangebracht werd en de ciliairspier deed samentrekken. De optredende veranderingen in optische sterkte van het oog werden gemeten. Een zekere mate van accommodatie kon postoperatief gemeten worden. Gedurende de follow-up periode van 37 weken ontwikkelde zich geleidelijk enige nastaar, hoewel de optische sterkte van de geopereerde ogen gedurende de gehele follow-up periode gemeten kon worden. Tot slot. In dit proefschrift zijn een aantal voorbereidende studies verricht met een injecteerbaar materiaal ten behoeve van een accommoderende kunstlens. Hoopgevend is het feit dat een dergelijke lens in humane donorogen geïmplanteerd kon worden en dat er accommodatieve veranderingen gemeten konden worden (hoofdstuk 3). Het is belangrijk dat er daadwerkelijk accommodatie gemeten kon worden bij resusapen waarbij de lens geïmplanteerd werd en dat de optische sterkte gedurende langere tijd meetbaar was (hoofdstuk 8). Hoe de accommodatie in oudere (presbyope) proefdieren zal blijken te zijn moet nog onderzocht worden. De preventie van het optreden van kapselvertroebelingen zal van groot belang zijn bij de verdere ontwikkeling van een injecteerbare accommoderende kunstlens. Daarnaast zijn er nog andere, meer technische kwesties, die om een oplossing vragen. Een daarvan is hoe de sterkte van de geïnjecteerde lens tijdens de operatie gemeten en gecontroleerd kan worden. In dit proefschrift kon tijdens de experimenten de natuurlijke lens meestal verwijderd worden door deze eenvoudig op te zuigen. Een andere vraag is hoe bij oudere staarpatiënten de natuurlijke harde, stijve lensinhoud door een opening in de lenskapsel van 1-1,5 mm verwijderd kan worden. Hier zal ook technische ontwikkeling plaats moeten vinden. Gezien de grote belangstelling die er binnen de oogheelkundige wereld bestaat voor presbyopie correctie zijn de vooruitzichten voor verdere ontwikkeling van accommoderende lenzen gunstig. 206