In-vitro-Studie mit subablativem Er:YAG-Laser und Diodenlaser vs. Thermokauter zur Therapie der mikrobiellen Keratitis

Zusammenfassung

Hintergrund Die Anwendung des Thermokauters bei mikrobieller Keratitis führt zu thermischen Nekrosen mit Keimreduktion. Alternativ kann die Hornhaut subablativ mittels Er:YAG-Laser oder Diodenlaser erwärmt werden. Es wurden sowohl der thermische Effekt als auch die Reproduzierbarkeit der Verfahren untersucht.

Material und Methoden Die thermische Wirkung wurde mittels Infrarotkamera aufgezeichnet und die Temperatur des Hornhautstromas enukleierter Schweineaugen gemessen. Die thermische Wirkung wurde histopathologisch untersucht und fotodokumentiert. Anhand eines Softagargewebemodells mit eingebrachten Escherichia-coli-Bakterien wurde mittels Fluoreszenzfärbung und Laser-Scanning-Mikroskopie die Keimreduktion gemessen.

Ergebnisse Die Schweinehornhäute zeigten nach der Thermokauterbehandlung mit einer Kontaktzeit von 1 – 3 s thermische Schädigungen bis in 110 – 250 µm Tiefe. Die Oberflächentemperatur betrug 70 – 80 °C. Nach Laserbestrahlung betrug die Tiefe der Nekrose 50 – 270 µm bei Temperaturen von 60 – 120 °C. Die subablative Behandlung des Softagarbakterienmodells mit dem CW-Er:YAG-Laser über eine Dauer von 25 s schädigte mehr als 40% der Bakterien bis in 100 µm Tiefe. Ein besserer Effekt war durch die Behandlung mit dem Diodenlaser zu erzielen, nach der mehr als 60% der Bakterien bis in eine Tiefe von 250 µm und mehr als 50% der Bakterien bis in 450 µm Tiefe abgetötet wurden.

Schlussfolgerung Alle Verfahren sind dazu geeignet, hohe Temperaturen in das Hornhautstroma einzubringen und so eine Keimreduktion herbeizuführen. Sowohl der Effekt als auch die Reproduzierbarkeit bei der Thermokauterbehandlung hängen von der Erfahrung des Chirurgen ab. Die Energiedosis und die damit verbundenen thermischen Effekte können für den Er:YAG-Laser und Diodenlaser besser kalkuliert werden, um das infizierte Gewebe selektiv zu behandeln.

Abstract

Background In microbial keratitis, thermal cautery leads to thermal necrosis associated with germ reduction. Subablative heating of the cornea using an Er : YAG laser or diode laser is an alternative option. Thermal effects and reproducibility of both procedures were investigated.

Material and Methods Thermal effects were monitored with an infrared imaging system. Temperature of stromal tissue of enucleated porcine eyes was measured. Effects of thermal injury were rated by microscopic photography and histopathologic examination. Reduction of living bacteria was visualized by laser scanning microscopy and fluorescent stain on stromal tissue models containing E. coli bacteria.

Results Corneal samples showed thermal damage depths of 110 – 250 µm after thermal cautery at contact times of 1 – 3 s. Superficial temperature ranged from 70 to 80 °C. Thickness of thermal necrosis after laser irradiation was between 50 and 270 µm. Temperature ranged from 60 to 120 °C. Laser scanning microscopy of a stromal tissue model, comprising Escherichia coli bacteria in soft agar, showed a mortification of bacteria over 40% up to 100 µm depth after treatment for 25 s. Treatment with diode laser showed an even better effect: more than 60% of bacteria were dead up to 250 µm depth and more than 50% up to 450 µm depth in the stromal tissue model.

Conclusions All procedures are able to induce high temperatures in tissue to achieve effective germ reduction in corneal stroma. Effect and reproducibility of the thermal cautery procedure depends on the surgeonʼs experience. Energy dose and thermal effect can be calculated for the Er : YAG and diode laser procedure to affect the infected stromal layer selectively.

Schlüsselwörter

Er:YAG-Laser - Diodenlaser - Dampfkauter - Keratitis

Key words

Er : YAG laser - diode laser - steam cautery - keratitis

^* Die Autoren Kampmeier und Werner tragen die Erstautorenschaft zu gleichen Teilen.

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