Artículo Especial Cambios biomecánicos con relación a procedimientos quirúrgicos refractivos lasik, femtosegundo y prk
Carlos Palomino
David Carmona
Alfredo Castillo
Marta Romero
España
Contacto
Carlos Palomino
cpalomino@oftalmos.es
Resumen
El concepto de la biomecánica de la córnea ha tomado auge con la cirugía refractiva. Los descriptores histéresis corneal (CH) y factor de resistencia corneal (CRF) medidos con el analizador de respuesta ocular ORA, se ven afectados claramente tras todos los procedimientos quirúrgicos refractivos analizados en este estudio (LASIK mediante femtosegundo, LASIK con microqueratomo y PRK con mitomicina-C). La importancia de considerar el factor biomecánico en los modelos de cirugía refractiva ha ido creciendo en los últimos tiempos hasta postularse que la biomecánica de la córnea es una variable más que debe considerarse en los algoritmos de ablación. En procedimiento quirúrgicos cornéales no sabemos actualmente cuales son los valores frontera de histéresis y de resistencia corneal a partir de los cuales la córnea tiene un alto riesgo de perder su equilibrio biomecánico y ectasiarse, porque probablemente en la ecuación necesitemos introducir además variables como el nomograma o perfil de ablación, volumen de tejido estromal eliminado, patrón de redistribución tisular, espesores corneales y la presión intraocular. En este estudio se han buscado modelos matemáticos correlacionando distintos parámetros quirúrgicos, con la viscoelasticidad corneal, mostrándose como los más robustos los dependientes del equivalente esférico preoperatorio. De este modo se puede predecir el descenso de los valores de CH y CRF postoperatorios con bastante seguridad, explicando la posibilidad de excesiva afección estructural corneal y por tanto el incremento del riesgo de padecer una ectasia corneal iatrogénica.
Material Y Metodos
Presentamos un estudio en el que hemos analizado en tres procedimientos quirúrgicos refractivos distintos, la biomecánica corneal a través de dos descriptores medidos con ORA, CH y CRF a los dos años de realizar las cirugías. Los grupos corresponden respectivamente a pacientes intervenidos de LASIK mediante femtosegundo, Intralase (AMO, Illinois, Estados Unidos) (grupo I). Operados con técnica LASIK pero con microqueratomo mecánico Zyoptix XP (Bausch & Lomb, Nueva York, Estados Unidos) (grupo II) y el último de pacientes a los que se les ha hecho una PRK con mitomicina-C al 0.02% durante 15-30 segundos (grupo III). Se seleccionó una muestra poblacional para cada grupo de 25 ojos.
El láser excímer empleado en todos los grupos fue un MEL-80 (Zeiss, Jena, Alemania).
Por otro lado procedimos a medir el grosor del flap en los grupos I y II intraoperatoriamente con el mismo parquímetro ultrasónico. También como datos intraoperatorios para la correlación posterior se decidió observar la zona óptica empleada y la profundidad de ablación. En todos los grupos y por tanto en todos los procedimientos quirúrgicos empleamos el mismo perfil de ablación que los nomogramas del software nos ofrecían, nos decantamos por un TSA (Tissue Saving Ablation) que es menos asférico y por tanto más conservador en la eliminación de tejido estromal, presuntamente menos influyente en los parámetros biomecánicos.
El estudio y análisis estadístico se realizó con la aplicación SPSS v17.0 para WindowsÒ.
Resultados
En la tabla 1 se muestra la distribución por sexo según los grupos del estudio. La edad promedio de la muestra distribuida por grupo se muestra en la tabla 2.
Todos los datos medidos pre, intra y postoperatorios se presentan en las tablas 3, 4 y 5 organizados por grupos.
Tal y como expresamos en el apartado anterior, nuestro primer objetivo es el de comprobar que la diferencia negativa encontrada en las variables CH y CRF medidas con ORA pre y postquirúrgicamente (tabla 6) es estadísticamente significativa. Empleando un test paramétrico t para muestras apareadas para cada una de los tres grupos, los resultados muestran que estos valores de ORA son significativamente menores (p<0.001) después del tratamiento quirúrgico que antes.
Como se aprecia en la tabla 6 tanto la histéresis corneal (CH) como el factor de resistencia corneal (CRF) sufren un decremento independientemente del procedimiento quirúrgico empleado, siendo este último el que más variación negativa muestra (28.44%, 21.89% y 32.28% respectivamente). Como se puede comprobar, los valores medidos con ORA preoperatorios en el grupo III intervenido con PRK, son más bajos de inicio, relacionando este hecho probablemente con el espesor corneal prequirúrgico inferior a los otros dos grupos, 50.51 y 43.43 micras respectivamente.
En una segunda fase analizamos si existen diferencias estadísticamente significativas en las variables medidas con ORAÒ postoperatorias de los tres grupos, o lo que es lo mismo, se valoró de las variaciones producidas en la biomecánica corneal tras los procedimientos quirúrgicos como ya expusimos en el epígrafe anterior, si hay diferencias estadísticamente significativas entre dichos tratamientos quirúrgicos, así veremos cuál de las tres técnicas es “menos agresiva” en términos biomecánicos.
Los resultados muestran que el grupo III obtiene resultados significativamente más bajos que las otras dos técnicas quirúrgicas en el coeficiente de resistencia corneal, siendo esta diferencia estadísticamente significativa al 95% (p<0.05)respecto al grupo I y al 99% (p<0.001)respecto al grupo II aplicando un test de Bonferroni para comparaciones múltiples de medias. Sin embargo para el coeficiente de histéresis si bien la media es más baja en PRK (1.83) ésta no es significativamente menor que en las otras dos técnicas. Entre Grupo I y II no existen diferencias estadísticamente significativas. Con estos resultados, podemos decir que la PRK (Grupo III) respecto a las otras dos técnicas quirúrgicas es menos agresiva teniendo en cuenta variables como la histéresis y la resistencia a la deformación corneal. Seguramente el fundamento teórico sobre el que apoyamos este argumento, es el de que en procedimientos quirúrgicos refractivos de superficie como la PRK, la profundidad de ablación estromal en el tratamiento siempre es menor respecto al ápex corneal que en técnicas con flap dónde la arquitectura corneal se ve
más modificada.
Por último, se quiso determinar que variables medidas influían y cómo lo hacían en los valores postquirúrgicos de CH y CRF en cada una de las tres técnicas empleadas. Para ello se estimaron tres modelos de regresión lineal para explicar los resultados obtenidos por cada técnica. Con esta modelización se pretendía predecir los valores de histéresis y resistencia corneal postquirúrgicos en función del tipo de tratamiento, la graduación esferocilíndrica y el estado biomecánico corneal de partida.
Dado que no disponemos de un modelo que a priori establezca una relación causal entre las variables previas a la intervención y la variable después de la intervención se estiman distintos modelos para cada técnica y variable dependiente. Los modelos de regresión múltiple que resultaron más robustos fueron los recogidos en la tabla 7.
Los tres modelos propuestos permiten concluir que el equivalente esférico tiene una influencia estadísticamente significativa sobre el coeficiente de resistencia corneal postquirúrgico CRF (al 99% para FEMTOSEGUNDO y LASIK, siendo al 95% para PRK). A mayor equivalente esférico en valor absoluto menor será el resultado en CRFpost. La influencia del equivalente esférico es mayor en Lasik, seguido de FEMTOSEGUNDO y de PRK que presentan valores parecidos. Además la variable CRFpre resulta también clave para predecir el valor de CRFpost.
Los modelos para FEMTOSEGUNDO y LASIK explican un alto porcentaje de la varianza de la variable CRFpost lo que supone un alto poder predictivo, un 77% y un 88% respectivamente. Sin embargo este resultado es del 67% para PRK. El resto de la varianza quedaría explicado por otras variables que no aparecen en el modelo y que formarían parte del término de error.
Un mayor CHpre supone un mayor valor postoperatorio independientemente de la técnica utilizada. El equivalente esférico aparece nuevamente con significación estadística (99%) en INTRALASE y LASIK, pero deja de ser significativa para explicar CHpost en PRK. En los tres casos llama notablemente la atención el elevado porcentaje de varianza explicada (más del 85%) de la variable dependiente, lo que sugiere que en este caso estamos ante modelos sólidos, si cabe más incluso que los obtenidos para CRFpost. De hecho nuestros modelos de regresión respecto a los revisados en la literatura1 explican mejor las variables biomecánicas postoperatorias.
En una última fase de nuestro estudio realizamos la validación clínica de todos los modelos de regresión propuestos. En la revisión postoperatoria los datos de CH y CRF obtenidos con ORA™ se compararon con los de las fórmulas de los modelos de regresión, obteniéndose los siguientes resultados expresados en la tabla 8. En esta tabla se observa que las diferencias de medias obtenidas por regresión se aproximan a los valores obtenidos postquirúrgicamente con ORA™.
Conclusiones
Según los estudios revisados2,3,4 los valores que se consideran normales de CH y CRF en una población sana sin patología ocular independientemente de su estado refractivo, oscilan 7.24 y 15.8 mm de Hg siendo el promedio de 11.19 ± 1.63 mm de Hg en cuanto la histéresis corneal, y entre 5.37 y 15.74 mm de Hg siendo el promedio 10.46 ± 1.75 mm de Hg en CRF. En la línea de esto, según la Tabla 9 los valores de CH y CRF prequirúrgicos en todos los Grupos de nuestro estudio respectivamente fueronlos siguientes:
El trabajo presentado pone de manifiesto que ante cualquier procedimiento quirúrgico corneal de los estudiados, LASIK con femtosegundo, LASIK con microqueratomo mecánico y PRK con MMC para pacientes miopes, los valores de histéresis (CH) y de resistencia corneal (CRF) sufren un decremento de entre el 17.89% y el 32.28% en términos absolutos, siendo además esta variación negativa estadísticamente significativa (p<0.001). Por tanto cabe destacar en este sentido que en términos biomecánicos la córnea se ve afectada según sus descriptores por estas técnicas tal y como reflejan trabajos de la literatura oftalmológica revisada5,6,7. Si bien es cierto que de los tres procedimientos valorados en pacientes miopes el que menos afecta al coeficiente de resistencia corneal (CRF) es la técnica de superficie PRK (p<0.001) no habiendo diferencias significativas en el otro parámetro medido, la histéresis. En cualquier caso como ya destacamos anteriormente en pacientes que serán intervenidos con PRK el espesor central corneal de partida es menor, lo que implica unas condiciones biomecánicas originales prequirúrgicas distintas a la de los otros procedimientos.
La importancia de considerar el factor biomecánico en los modelos de cirugía refractiva ha ido creciendo a partir de diversos trabajos8,9,10,11 hasta que finalmente se postula abiertamente que la biomecánica de la córnea es una de estas variables no considerada hasta el momento en los algoritmos de ablación. En procedimiento quirúrgicos cornéales no sabemos actualmente cuales son los valores frontera de histéresis y de resistencia corneal a partir de los cuales la córnea tiene un alto riesgo de perder su equilibrio biomecánico y ectasiarse, porque probablemente en la ecuación necesitemos introducir además variables como el nomograma o perfil de ablación, volumen de tejido estromal eliminado, patrón de redistribución tisular, espesores corneales y la presión intraocular, porque CH y CRF no son los únicos caracterizadores de estos cambios12.
Hemos buscado unos modelos matemáticos correlacionando distintos parámetros de todos los estudiados; profundidad de ablación, zona óptica del tratamiento, equivalente esférico, paquimetría prequirúrgica y flap, con la viscoelasticidad corneal. Los más robustos fueron los dependientes únicamente del equivalente esférico preoperatorio, que además validamos en una última fase del estudio obteniendo resultados satisfactorios. De modo que podemos predecir los valores CH y CRF postoperatorios con bastante seguridad, explicando la posibilidad de excesiva afección estructural corneal y por tanto el incremento del riesgo de padecer una ectasia corneal iatrogénica.
En conclusión, el concepto de la biomecánica de la córnea ha tomado auge con la cirugía refractiva. Tal y como muestran el presente estudio y los de la literatura oftalmológica revisada los descriptores CH y CRF medidos con ORA, se ven afectados claramente tras todos los procedimientos quirúrgicos expuestos y estudiados. No pudiendo distinguir a priori cuál de ellos es menos agresivo en términos estructurales, biomecánicos o reológicos. De igual manera, los cambios patológicos progresivos que se pudieran producir en la arquitectura corneal tras aplicar algún tratamiento quirúrgico, no solo se describen a través de estos dos parámetros determinados con ORA, sería necesario profundizar más en el conocimiento de esta subespecialidad aportando luz con nuevas teorías fisiológico-matemáticas que permitan esclarecer otros aspectos del comportamiento corneal ante estímulos externos. El futuro a medio corto plazo prevé sistemas modelados artificialmente que expliquen estas tesituras, pudiendo predecir con mucha más fiabilidad estos posibles cambios estructurales y por tanto previniéndolos.
- Lavilla,L et al. Influencia de las propiedades biomecánicas corneales preoperatorias en el tratamiento LASIK. Facoelche 2011.
- David Luce and David Taylor. Reichert Ocular Response Analyzer Measures Corneal Biomechanical Properties an IOP. Provides new indicators of corneal specialties and glaucoma management. March 2006.
- Shah S, Laiquzzaman M, Cunliffe I, Mantry S. the use of the Reichert ocular response analyzer to establish the relationship between ocular hysteresis, corneal resistance factor and central corneal thickness in normal eyes. Cont Lens Anterior Eye 2006; 29: 257-62.
- Kotecha A, Elsheikh A, Roberts CR, Zhu H, Garway – Heath DF. Corneal thickness and age – related biomechanical properties of the cornea measured with the ocular response analyzer. Invest Ophtalmol Vis Sci 2006; 47: 5337-47.
- Chen MC, Lee N, Bourla N, Hamilton DR..Corneal biomechanical measurements before and after laser in situ keratomileusis. J Cataract Refract Surg. 2008 Nov;34(11):1886-91.
- Hamilton DR, Johnson RD, Lee N, Bourla N. Differences in the corneal biomechanical effects of surface ablation compared with laser in situ keratomileusisusing a microkeratome or femtosecond laser. J Cataract Refract Surg. 2008 Dec;34(12):2049-56.
- Kamiya K, Shimizu K, Ohmoto F. Comparison of the changes in corneal biomechanical properties after photorefractive keratectomy and laser in situ keratomileusis. Cornea. 2009 Aug;28(7):765-9.
- Bryant MR, McDonnell PJ. Constitutive laws for biomechanical modeling of refractive surgery. J Biomech Eng 1996; 118: 473-481.
- McPhee TJ, Bourne WM, Brubaker RF. Location of the stress-bearing layers of the cornea. Invest Ophthalmol Vis Sci 1985; 26: 869-872.
- Wray WO, Best ED, Cheng LY. A mechanical model for radial keratotomy: toward a predictive capability. J Biomech Eng 1994; 116: 56-61.
- Pinsky PM, Datye DV. A microstructurally-based finite element model of the incised human cornea. J Biomech 1991; 24: 907-922.
- Uzbek AK, Kamburoğlu G, Mahmoud AM, Roberts CJ. Change in biomechanical parameters after flap creation using the Intralase femtosecond laser and subsequent excimer laser ablation.Curr Eye Res. 2011 Jul;36(7):614-9
