Biomecánica en FEMTOLASIK vs SMILE
Dr. Joaquín Fernández Pérez España
La controversia acerca del impacto biomecánico de distintas técnicas de cirugía refractiva láser permanece presente en la actualidad. En 2018 publicamos la revisión Corneal biomechanics after laser refractive surgery: Unmasking differences between techniques en Journal of Cataract & Refractive Surgery, cuya lectura recomendamos como base para entender los problemas que se presentan a la hora de evidenciar las diferencias del impacto biomecánico de las distintas técnicas de cirugía refractiva láser.1 En el presente documento realizaremos una pequeña revisión de lo que sabíamos en la fecha de la redacción de dicha revisión y los hallazgos que se han producido en estos dos últimos años.
Modelos matemáticos han hipotetizado la superioridad biomecánica de SMILE frente a LASIK y PRK.2,3 Experimentos de laboratorio, con sus importantes limitaciones, presentan resultados controvertidos. Ya hablamos en la revisión anteriormente citada1 de los estudios de laboratorio4 llevados a cabo por Kling et al., quienes utilizando córneas porcinas no encontraron una importante afec-
tación biomecánica en SMILE y PRK en el retratamiento de córneas ya operadas frente a un grupo control.
Sí, reportaron, por el contrario, una mayor afectación en LASIK. Los autores esperaban encontrar diferencias en torno a SMILE y PRK teniendo en cuenta que SMILE preserva la membrana de Bowman, sin embargo hay que resaltar que esta membrana no está tan desarrollada en córneas porcinas como en primates.4 A mediados de 2018, el mismo grupo encontró, en córneas humanas,5 diferencias mayores entre SMILE y LASIK a las reportadas previamente con el uso de córneas porcinas,4 siendo explicables por el mayor desarrollo de la membrana de Bowman en humanos.5 Este trabajo ha sido cuestionado porque las condiciones de presión intraocular en las cuales se encontraron las diferencias esta-ban muy por encima de los valores de normalidad.6 Los resultados de este grupo de investigación no están en acuerdo con los reportados por Kanellopoulos,6 quien no encontró diferencias entre SMILE y LASIK para correcciones de -8 D y una menor afectación biomecánica para -3 D en LASIK que podría ser explicable por la mayor reducción del espesor corneal en SMILE en correcciones de errores refractivos bajos. Como comentábamos en nuestro review,1 es muy importante tener en cuenta que estas técnicas de laboratorio valoran la córnea de forma global y, en estos casos, el espesor corneal, como en las técnicas de medida en la práctica clínica, tiene un importante impacto frente a mantener intactas estructuras de muy pequeño espesor y mayor rigidez como la membrana de Bowman.1,7 La complejidad de este tipo de estudios se incrementa considerablemente si tenemos en cuenta otros aspectos como el que la biomecánica corneal se ve afectada en gran medida por la hidratación de la córnea,8,9 y que la córnea sufre una remodelación diferente tras LASIK que tras SMILE, existiendo en SMILE un mayor incremento del espesor del estroma frente a un menor espesor epitelial observado en la técnica LASIK.10,11 Como primera conclusión, los trabajos desarrollados en animales presentan limitaciones y a día de hoy los resultados son controvertidos.
El instrumento comercial que a día de hoy aporta mayor información relativa a los cambios producidos en la biomecánica de la córnea es el CorvisST (Oculus Optikgeräte GmbH, Wetzlar, Alemania). La combinación de los parámetros de este instrumento junto con los de tomografía corneal a través de algoritmos de inteligencia artificial (tomographic and biomechanical index, TBI) ha mejorado las áreas bajo la curva de diagnóstico (curvas ROC) en queratoconos subclínicos.12,13 El valor de corte del TBI para el diagnóstico de queratocono subclínico oscila entre 0.11 y 0.29 en función del estudio clínico.12–16 Este avance ha supuesto incrementar los criterios de seguridad y, por lo
ectasia poscirugía, aunque es importante resaltar que el porcentaje de falsos positivos se incrementa conforme menor sea el corte y que este parámetro debería ser estudiado a futuro junto con otras variables, como la técnica de cirugía refractiva láser llevada a cabo o la cantidad de error refractivo corregido.
Mientras que CorvisST se afianza a pasos agigantados como herramienta clínica útil en la práctica clínica, algo que no llegó a conseguir el primer
instrumento clínico propuesto para la medida de la biomecá- nica corneal (Ocular Respon- se Analyzer, ORA), su utilidad para detectar las posibles di- ferencias en la alteración de la biomecánica corneal produci- das por las distintas técnicas de cirugía refractiva láser es todavía cuestionable. El moti- vo reside, de nuevo, en con- siderar los cambios biome- cánicos de forma global o, lo que es lo mismo, considerar la córnea en su totalidad, lo que produce que los parámetros que nos ofrece el instrumento se encuentren altamente in- fluenciados por el cambio de espesor corneal o la presión intraocular (PIO), con excep- ción del Stiffness-Parameter que es el único que no ha mostrado correlación con el cambio de espesor corneal.7,17
En nuestro review,1 propusimos algunas consideraciones impores importante resaltar que el porcentaje de falsos positivos se incrementa conforme menor sea el corte y que este parámetro debería ser estudiado a futuro junto con otras variables, como la técnica de cirugía refractiva láser llevada a cabo o la cantidad de error refractivo corregido.
tantes para estudios de comparativas entre técnicas, entre ellas: (1) llevar a cabo medidas previas y posteriores y evaluar los cambios relativos en los distintos parámetros en función del cambio de espesor corneal, (2) medir a los pacientes en los mismos intervalos de tiempo para las distintas visitas de seguimiento y (3) excluir pacientes que puedan estar en tratamiento farmacológico que pueda afectar a la PIO o al espesor corneal.1 No obstante, pese a tener en cuenta las consideraciones propuestas para reducir el efecto de las variables de confusión, estudios recientes con simulaciones por elementos finitos sugieren que parámetros como la amplitud de deformación, habitualmente utilizada en estudios clínicos, no son útiles para detectar diferencias entre técnicas que sí son detectables con simulaciones a través de modelos de ingeniería inversa.18
Teniendo en cuenta que prácticamente todos los estudios clínicos actuales que comparan técnicas fallan en las consideraciones anteriormente descritas y que la utilidad de los parámetros que ofrecen CorvisST y ORA para la detección de diferencias entre técnicas de cirugía refractiva láser es cuestionable, no es de extrañar la gran disparidad obtenida en las conclusiones de múltiples estudios. Tras revisar 24 estudios clínicos,1 tres de cuatro coincidían en una mayor afectación en los parámetros ofrecidos por ORA19,20 o CorvisST21,22 en LASIK/ FS-LASIK que en PRK/LASEK.
y FS-LASIK fueron más controvertidas, ningún estudio apoyó la hipótesis de que FS-LASIK produce menos cambios en los parámetros de ambos dispositi- vos, mientras que prácticamente la mil tad sugería que no existían diferencias entre técnicas22–26 frente a la otra mitad que sugería una mayor preservación de la biomecánica en SMILE.27–30 r La controversia aumenta en la comparación de SMILE y PRK/LASEK sin ninguna tendencia clara a favor de una de las dos técnicas.22,31–34
Como conclusión final, las ventajas de e SMILE en torno a la preservación de la biomecánica corneal tienen una base teórica sólida si se toma en cuenta que la córnea anterior y la membrana de Bowman son estructuras más rígidas. n No obstante, estas ventajas podrían e desaparecer si consideramos la necen sidad de eliminar una mayor cantidad e de tejido que en LASIK o PRK, especialmente en bajas ametropías. Considerando que los estudios de laboratorio y los estudios clínicos tienen en cuenta la s biomecánica global, es difícil demostrar s las ventajas de una técnica sobre otra, especialmente en cuanto a reducir el riesgo de desarrollo de ectasia secundaria tras cirugía refractiva láser, ya que la biomecánica de la córnea en su totalir dad se encuentra afectada por múltiples a parámetros. Tampoco sabemos si preservar la biomecánica de forma localis zada, o para alguna de las estructuras, e como la membrana de Bowman, podría reducir el riesgo de ectasia secundaria, s algo que solo podremos responder em/ pleando instrumentos de medida locar lizada de la biomecánica corneal para cada una de las estructuras.
Referencias
- Fernández J, Rodríguez-Vallejo M, Martínez J, Tauste A, Piñero DP. Corneal biomechanics after laser refractive surgery: Unmasking differences between techniques. J Cataract Refract Surg. 2018;44(3):390-398.
- Reinstein DZ, Archer TJ, Randleman JB. Bio- mecánica Corneal PRK vs LASIK vs ReLEx SMILE: Modelo matemático. J Refract Surg. 2013;29(7):454-460.
- Sinha Roy A, Dupps WJ, Roberts CJ. Comparison of biomechanical effects of small-incision lenti- cule extraction and laser in situ keratomileusis: Finite-element analysis. J Cataract Refract Surg. 2014;40(6):971-980.
- Kling S, Spiru B, Hafezi F, Sekundo W. Biome- chanical Weakening of Different Re-treatment Options After Small Incision Lenticule Extraction (SMILE). J Refract Surg. 2017;33(3):193-198.
- Spiru B, Kling S, Hafezi F, Sekundo W. Biome- chanical Properties of Human Cornea Tested by Two-Dimensional Extensiometry Ex Vivo in Fellow Eyes: Femtosecond Laser–Assisted LASIK Versus SMILE. J Refract Surg. 2018;34(6):419-423.
- Garcia-Gonzalez M, Teus MA, Spiru B, Kling S, Ha- fezi F, Sekundo W. Comments on “Biomechanical Properties of Human Cornea Tested by Two-Di- mensional Extensiometry Ex Vivo in Fellow Eyes.” J Refract Surg. 2018;34(11):783-783.
- Fernández J, Rodríguez-Vallejo M, Martínez J, Tauste A, Piñero DP. Corneal Thickness After SMI- LE Affects Scheimpflug-based Dynamic Tonome- try. J Refract Surg. 2016;32(12):821-828.
- Xia D, Zhang S, Hjortdal JØ, et al. Hydrated hu- man corneal stroma revealed by quantitative dy- namic atomic force microscopy at nanoscale. ACS Nano. 2014;8(7):6873-6882.
- 9. Hatami-Marbini H, Etebu E. Hydration depen- dent biomechanical properties of the corneal stro- ma. Exp Eye Res. 2013;116:47-54.
- Elsheikh A, Alhasso D, Rama P. Assessment of the epithelium’s contribution to corneal biomecha- nics. Exp Eye Res. 2008;86(2):445-451.
- Knox Cartwright NE, Tyrer JR, Jaycock PD, Mars- hall J. Effects of Variation in Depth and Side Cut Angulations in LASIK and Thin-flap LASIK Using a Femtosecond Laser: A Biomechanical Study. J Refract Surg. 2012;28(6):419-425.
- Ambrósio R, Lopes BT, Faria-Correia F, et al. Integration of Scheimpflug-Based Corneal To- mography and Biomechanical Assessments for Enhancing Ectasia Detection. J Refract Surg. 2017;33(7):434-443.
Referencias
- Ferreira-Mendes J, Lopes BT, Faria-Correia F, Sa- lomão MQ, Rodrigues-Barros S, Ambrósio R. Enhan- ced Ectasia Detection Using Corneal Tomography and Biomechanics. Am J Ophthalmol. 2019;197(6):7-16.
- Chan TCY, Wang YM, Yu M, Jhanji V. Comparison of Corneal Tomography and a New Combined Tomogra- phic Biomechanical Index in Subclinical Keratoconus. J Refract Surg. 2018;34(9):616-621.
- Kataria P, Padmanabhan P, Gopalakrishnan A, Pad- manaban V, Mahadik S, Ambrósio R. Accuracy of Scheimpflug-derived corneal biomechanical and to- mographic indices for detecting subclinical and mild keratectasia in a South Asian population. J Cataract Refract Surg. December 2018:1-9.
- Steinberg J, Siebert M, Katz T, et al. Tomographic and Biomechanical Scheimpflug Imaging for Keratoconus Characterization: A Validation of Current Indices. J Refract Surg. 2018;34(12):840-847.
- Fernández J, Rodríguez-Vallejo M, Martínez J, Taus- te A, Salvestrini P, Piñero DP. New parameters for evaluating corneal biomechanics and intraocular pressure after small-incision lenticule extraction by Scheimpflug-based dynamic tonometry. J Cataract Refract Surg. 2017;43(6):803-811.
- Francis M, Khamar P, Shetty R, et al. In Vivo Predic- tion of Air-Puff Induced Corneal Deformation Using LASIK, SMILE, and PRK Finite Element Simulations. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2018;59(13):5320-5328.
- Kirwan C, O’Keefe M. Corneal hysteresis using the Reichert ocular response analyser: findings pre- and post-LASIK and LASEK. Acta Ophthalmol. 2008;86(2):215-218.
- Kamiya K, Shimizu K, Ohmoto F. Comparison of the changes in corneal biomechanical properties after photorefractive keratectomy and laser in situ kerato- mileusis. Cornea. 2009;28(7):765-769.
- Hassan Z, Modis L, Szalai E, Berta A, Nemeth G. Exa- mination of ocular biomechanics with a new Sche- impflug technology after corneal refractive surgery. Cont Lens Anterior Eye. 2014;37(5):337-341.
- Shen Y, Chen Z, Knorz M, Li M, Zhao J, X Zhou. Comparison of corneal deformation parameters after SMILE, LASEK, and femtosecond laser-assisted LA- SIK. J Refract Surg. 2014;30(5):310-318.
- 2Pedersen IB, Bak-Nielsen S, Vestergaard AH, Ivar- sen A, Hjortdal J. Corneal biomechanical properties after LASIK, ReLEx flex, and ReLEx smile by Sche- impflug-based dynamic tonometry. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2014;252(8):1329-1335.
- Agca A, Ozgurhan EB, Demirok A, et al. Comparison of corneal hysteresis and corneal resistance factor after small incision lenticule extraction and femtose- cond laser-assisted LASIK: A prospective fellow eye
study. Cont Lens Anterior Eye. 2014;37(2):77-80.
25. Sefat SMM, Wiltfang R, Bechmann M, Mayer WJ, Kampik A, Kook D. Evaluation of changes in hu- man corneas after femtosecond laser-assisted LASIK and Small-Incision Lenticule Extraction (SMILE) using non-contact tonometry and ultra- high-speed camera (Corvis ST). Curr Eye Res. 2016;41(7):917-922.
26. Zhang J, Zheng L, Zhao X, Xu Y, Chen S. Corneal biomechanics after small-incision lenticule extrac- tion versus Q-value–guided femtosecond laser- assisted in situ keratomileusis. J Curr Ophthalmol. 2016;28(4):181-187.
27. Wang D, Liu M, Chen Y, et al. Differences in the corneal biomechanical changes after SMILE and LASIK. J Refract Surg. 2014;30(10):702-707.
28. Wu D, Wang Y, Zhang L, Wei S, Tang X. Corneal biomechanical effects: Small-Incision Lenticule Extraction versus Femtosecond Laser-Assisted la- ser in situ Keratomileusis. J Cataract Refract Surg. 2014;40(6):954-962.
29. Osman IM, Helaly HA, Abdalla M, Shousha MA. Cor- neal biomechanical changes in eyes with small in- cision lenticule extraction and laser assisted in situ keratomileusis. BMC Ophthalmol. 2016;16(1):123.
30. Wang B, Zhang Z, Naidu RK, et al. Comparison of the change in posterior corneal elevation and cor- neal biomechanical parameters after small incision lenticule extraction and femtosecond laser-assisted LASIK for high myopia correction. Contact Lens An- terior Eye. 2016;(2015).
31. Dou R, Wang Y, Xu L, Wu D, Wu W, Li X. Com- parison of corneal biomechanical characteris- tics after surface ablation refractive surgery and novel lamellar refractive surgery. Cornea. 2015;34(11):1441-1446.
32. Yıldırım Y, Ölçücü O, Başcı A, et al. Comparison of Changes in Corneal Biomechanical Properties after Photorefractive Keratectomy and Small In- cision Lenticule Extraction. Türk Oftalmol Derg. 2016;46(2):47-51.
33. Chen M, Yu M, Dai J. Comparison of biomechani- cal effects of small incision lenticule extraction and laser-assisted subepithelial keratomileusis. Acta Ophthalmol. 2016;94(7):e586-e591.
34. Al-Nashar H, Awad A. Comparison of corneal hys- teresis and corneal resistance factor after small- incision lenticule extraction and photorefractive keratectomy. Delta J Ophthalmol. 2017;18(1):1.