Pars-plana-Vitrektomie – von Saug-Schneide-Systemen bis hin zur Ultraschalltechnik

Robert Machemer, sein Ingenieur Dyson Hickinbotham und Jean Marie Parel [9] entwickelten Anfang der 70er-Jahre die „geschlossene“ Pars-plana-Technologie (PPV), eine Antwort auf die vielfältigen Risiken der bis dahin durchgeführten Open-sky-Strategie [2], bei der – allen voran – Hypotonie, Aderhautschwellung und Blutungen in die Augenwand und das Augeninnere zu desaströsen Komplikationen zählten. Damals tat David Kasner den entscheidenden Ausspruch, der wahrscheinlich Antriebe für die Entwicklung der Vitrektomie im „geschlossenen“ Auge war: „Der Glaskörper ist der größte Feind des Kataraktchirurgen“ [8]. Auch erübrigten sich damit Manipulationen an der Hornhaut, wie die Verwendung einer temporären Keratoprothese sowie das Procedere der Keratoplastik. Das Verfahren der Vitrektomie war somit deutlich weniger invasiv für den Bulbus. Unter Machemers Führung wurden die Entwicklungen auch klinisch angewandt, und zwar zunächst unter Einsatz eines Schneidegeräts, in welches ein Infusions- und ein Aspirationskanal integriert wurden, der sog. „vitreous infusion suction cutter“ (V.I.S.C). Dass zuvor bzw. parallel hierzu offenbar ähnliche Entwicklungen in Japan stattgefunden hatten und dass Anton Banko ein Gerät mit diesem Prinzip hatte patentieren lassen, ist für uns heute von untergeordneter Bedeutung, denn erst durch die kommerzielle Verbreitung des „V.I.S.C.“ kam es zur angewandten Revolution der PPV. Hält man sich vor Augen, dass wir heute in 2020 Schalltechnologie für die Glaskörperentfernung entwickeln, ist es umso bemerkenswerter, dass Banko in den 70ern neben der Aspiration/Infusion für einen Glaskörpercutter damals die Fluidics für die initiale Phakomaschine von Charles Kelman zu verantworten hatte. Im Rahmen mechanischer Linsenoperationssysteme sowie zu Beginn des Einsatzes von Phakotechnologie wurde ihm nur allzu häufig die Problematik mit dem unerwünschten Kontakt zu Glaskörper im Rahmen von Linsenchirurgie vorgeführt. Dennoch blieb Schallenergie noch lange Zeit den Vorderabschnittschirurgen vorbehalten. Zur Komplettierung des V.I.S.C.-Schneidegeräts entwickelte Jean Marie Parel fiberoptische Endoilluminatoren und den (infusions- und aspirationsunabhängigen) Membran-Peeling-Cutter (MPC), ein vertikal arbeitendes Schneidegerät, welches elektronisch angetrieben und später auch in Varianten manuell zum Einsatz kam. Dadurch, dass sich mit dem MPC „nur“ hervorragend Gewebeschnitte durchführen lassen konnten und Infusion und Aspiration über weitere Zugänge und zusätzliche Gerätschaften stattfanden, mussten mehrere Augenöffnungen angelegt werden. Aber statt einer Öffnung für ein Gerät mit Außendurchmesser von bis zu 2,3 mm konnten nun Öffnungen von weniger als 1 mm angelegt werden. Schnell wurde klar, dass mehrere kleine Öffnungen mit einer deutlich besseren Tonisierung des Augapfels einhergehen. Da der V.I.S.C. als „rotierender Cutter“ durch das Rotationsprinzip eine Aufspulung von Glaskörperfasern vor deren Schnitt – und damit eine unerwünschte Traktion des Glaskörpers an der Netzhaut – erzeugen konnte, schuf Nicholas Douvas in Zusammenarbeit mit Machemer den sog. „RotoExtractor“ – ähnlich multifunktionell wie der V.I.S.C. –, aber mit einem Oszillations-Mode ausgestattet, der die Glaskörperaufwicklungs- und -spannungsgefahr reduzieren sollte. Conor O’Malley und Ralph Heinz stellten der 3‑Port-PPV eine leichten, wiederverwendbaren, pneumatischen, sich „axial“ bewegenden Cutter zu Verfügung, welcher auf der sog. Ocutome 800 Konsole (Berkley Bioengineering, 1972) betrieben wurde. Zeitgleich kam es dann zur Einführung elektrischer, axial arbeitender Guillotinen – Schneidegeräte – durch Gholam Peyman und R. Klöti, deren Arbeitsweise und Größenmaße lange Zeit den Goldstandard der 20-Gauge-3-Port-Pars-plana-Vitrektomie darstellten.

Die Errungenschaften im Bereich der Materialkunde sind Ausgangspunkt für weitere Schritte auf dem Weg zur Minimalisierung des chirurgischen Traumas, erzielt durch eine Mehr-Port-Pars-plana-Vitrektomie:

Durch Verbesserung der Stabilität – v. a. des Instrumentenschafts – lässt sich der Standard der Glaskörperchirurgie von 0,9 mm auf 0,6 und 0,5 mm (und kleiner) reduzieren – wobei die Maße nach Einführen der transkonjunktivalen „nahtlosen Glaskörperchirurgie“ [7] dem Außendurchmesser von Kanülen entsprechen. Somit müssen die Instrumente noch etwas kleiner gestaltet sein, um durch den jeweiligen Kanülenstandard (gemäß der jeweiligen Gauge-Angabe, z. B. 23 Gauge) in das Augeninnere eingeführt werden zu können.

Die anfänglich hierdurch erschwerten Schneide- und Transportabläufe wurden durch Veränderungen des Klingendesigns und der Portgeometrie in den Schneidegeräten kompensiert. Durch Wahl hoher Schneidefrequenzen wird bei Einsatz von Vitrektomiegeräten mit Venturi-Pumpe die Aggressivität des Schnitts in direkter Nähe der Netzhaut herabgesetzt und besser kontrollierbar, der Einsatz neuer Klingendesigns steigert die Effizienz der Glaskörperentfernung in einer gleichzeitig sicheren Umgebung. Vordergründiges Ziel hierbei ist, bei steigender Geschwindigkeit der Schneide keinen Verlust der Flussraten in Kauf zu nehmen, sodass bei kleineren Schnitten die gleichen Flussraten und damit Zu- und Abflussgeschwindigkeiten gewährleistet sind.

Der MID Labs Bi-Blade™ Vitrektomie-Cutter (Bausch&Lomb, St. Louis, MO, USA) hat eine zusätzliche Schneide, die es ermöglicht, in einer einzigen Bewegung 2‑mal zu schneiden (7500 cpm × 2). Die Schneideöffnung ist weitgehend kontinuierlich offen und die Aspirationsrate somit unabhängig von der Schneidrate: Das schafft Geschwindigkeit, Sicherheit und Stabilität für das gesamte Verfahren.

Der Ursprung der Entwicklung der Vitesse™ Technologie geht zurück auf das Jahr 2011, in welchem Dr. Blinder [1] in Zusammenarbeit mit Bausch & Lomb die Perkins-Multiportnadel näher evaluierte. Hier zeigte sich, dass die Ultraschalltechnologie auch für die Entfernung von Glaskörpergewebe attraktiv sein könnte und die präklinische Forschung begann, um u. a. Fragen wie der idealen Lage der Aspirationsöffnung, deren Form sowie den vielfältigen Sicherheitsaspekten nachzugehen. Die erste klinische Studie wurde dann erfolgreich in Indien im Jahr 2017 durchgeführt. Kurz darauf erfolgte die FDA-Zulassung und die erste klinische Anwendung in den USA im September 2018. Im gleichen Jahr erfolgte die CE-Zertifizierung für den europäischen Anwendungsbereich.

Bei dem derzeitigen Goldstandard in der Vitrektomie wird der Glaskörper mittels eines pneumatisch betriebenen Vitrektoms zuerst in ein Saug- und Schneidrohr aspiriert und danach zerkleinert (Guillotinen-Prinzip). Bauartbedingt soll mit Vakuumwerten von ca. 200 mm Hg bis 600 mm Hg gearbeitet werden, damit dies effektiv durchgeführt werden kann, und die Zerkleinerung findet im Saug-Schneid-Rohr statt. Dies hat zur Folge, dass gerade bei der Entfernung des kompletten Glaskörpers an der Glaskörperbasis Traktion entstehen kann bis hin zur Erzeugung von iatrogenen Foramina.

Die Vitesse™ wendet ein neuartiges Verfahren der Liquifizierungstechnik an. Hier wird durch Schwingungen einer Hohlnadel (0–60 µm bei 28,5 kHz) und Erzeugung von Scherkräften in deren Umfeld der Glaskörper bereits vor der Aspirationsöffnung liquifiziert und kann somit bei wesentlich niedrigeren Vakuumwerten (0–150 mm Hg) abgesaugt werden. Durch diese reduzierten Vakuumwerte verringert sich die Traktion, und da die Liquifizierung bereits vor der Portöffnung stattfindet, kann in der Peripherie an der Glaskörperbasis der Glaskörper sicherer und vollständiger entfernt werden.

Die Liquifizierungstechnik mittels Vitesse™ kann bei allen Vitrektomien als Alternativverfahren zur herkömmlichen Saug-Schneide-Technik angewendet werden.

In Zukunft könnte die Option genutzt werden, aufgrund des Einkanalsystems (Innenvolumen größer als bei Guillotine-Cutter) die Instrumentensonde auch in gebogenem Zustand zum Einsatz kommen zu lassen. Weil Vitesse™ jedes Gewebe in jedem Medium (z. B. Linsenanteile, egal wie hart, etc.) beseitigen kann, wird sie so zunehmend unabhängig von weiteren Instrumenten: Das bedeutet, dass die weiteren Zugänge bei einer 4‑Kanal PPV für andere Instrumente mit neuen Zusatzfunktionen freigestellt werden bzw. statt einer 4‑ evtl. eine 3‑ oder sogar 2‑Kanal-Technologie gewählt werden kann. Ob die geringeren Vibrationsauswirkungen und die „schweigsamere“ Geräuschkulisse der Vitesse vs. z. B. des Bi-Blade-Cutters tatsächlich vorteilhaft sein werden, könnte von ChirurgIn zu ChirurgIn unterschiedlich bewertet werden. Die oben aufgeführten „Tipps und Tricks“ sollten von allen Benutzern wahrgenommen und berücksichtigt werden – erst dann werden wir lernen, welche Neuartigkeiten die Vitesse-Ultraschalltechnik tatsächlich hervorbringt und welche davon klinisch relevant sein werden. Unsere eigenen langjährigen Studien haben in 2018 erlaubt, basierend auf herkömmlichen „Schnitt-Liquifizierungstechnologien“, bestimmte SOPs für die Netzhaut- und Glaskörperchirurgie zu entwickeln, welche vor allem bei aufwändigeren Fällen wie Proliferativer (Diabetischer) VitreoRetinopathie (PVR, PDVR) mit zum Gelingen des Operationsergebnis beitragen [6]. Wir gehen davon aus, dass mithilfe bestehender Evaluationsverfahren bei Analyse der neuartigen Vitesse-Schall-Technologie neue „Key-Factors“ für den Erfolg der Glaskörperchirurgie erarbeitet werden können.

Ob mittel- bis langfristig die Vitesse™-Technologie weiter subsumiert werden sollte unter „Vitrektomie“ (lateinisch „vitreus“ „gläsern“, griechisch „ek“ „heraus“ und „tomein“ „schneiden“) oder die wörtliche Übersetzung des „Glaskörper herausschneiden“ durch eine neue Begrifflichkeit abzulösen ist, wird abzuwägen sein. „Glaskörper-Verflüssigung mittels Vitesse™“ würde der Tatsache gerecht, dass es zu keinem Zeitpunkt zu Zugauswirkungen auf nicht aufbereitete Glaskörperstränge kommt.