Corneal recovery after uncomplicated and complicated PRK and LASIK

Refractive errors, especially myopia, seem to increase worldwide. Concurrently, the number of surgical refractive corrections has increased rapidly, with several million procedures performed annually. However, excimer laser surgery was introduced after a limited number of studies done with animals and to date there still are only few long-term follow-up studies of the results. The present thesis aims to evaluate the safety and functional outcome of, as well as to quantify the cellular changes and remodelling in the human cornea after, photorefractive keratectomy (PRK) and laser assisted in situ keratomileusis (LASIK). These procedures are the two most common laser surgical refractive methods. In Study I, myopic ophthalmic residents at Helsinki University Eye Hospital underwent a refractive correction by PRK. Five patients were followed up for 6 months to assess their subjective experience in hospital work and their performance in car driving simulator and in other visuomotor functions. Corneal morphological changes were assessed by in vivo confocal microscopy (ivCM). Study II comprised 14 patients who had undergone a PRK operation in 1993-1994. Visual acuity was examined and ivCM examinations performed 5 years postoperatively. In Study III 15 patients received LASIK refractive correction for moderate to high myopia (-6 - -12 D). Their corneal recovery was followed by ivCM for 2 years. Diffuse lamellar keratitis (DLK) is a common but variable complication of LASIK. Yet, its aetiology remains unknown. In Study IV we examined six patients who had developed DLK as a consequence of formation of an intraoperative or post-LASIK epithelial defect, to assess the corneal and conjunctival inflammatory reaction. In the whole series, the mean refractive correction was -6.46 diopters. The best spectacle corrected visual acuity (BSCVA) improved in 30 % of patients, whereas in four patients BSCVA decreased slightly. The mean achieved refraction was 0.35 D undercorrected. After PRK, the stromal scar formation was highest at 2 to 3 months postoperatively and subsequently decreased. At 5 years increased reflectivity in the subepithelial stroma was observed in all patients. Interestingly, no Bowman s layer was detected in any patient. Subbasal nerve fiber bundle(snfb) regeneration could be observed already at 2 months in 2 patients after PRK. After 5 years, all corneas presented with snfb, the density of which, however, was still lower than in control corneas. LASIK induced a hypocellular area on both sides of the flap interface. A decrease of the most anterior keratocyte density was also observed. In the corneas that developed DLK, inflammatory cell-type objects were present in the flap interface in half of the patients. The other patients presented only with keratocyte activation and highly reflective extracellular matrix. These changes resolved completely with medication and time. Snfb regeneration was first detected at one month post-LASIK, but still after two years the density of snfb, however, was only 64 % of the preoperative values. The performance of ophthalmological examinations and microsurgery without spectacles was easier postoperatively, which was appreciated by the residents. Both PRK and LASIK showed moderate to good accuracy and high safety. In terms of visual perception and subjective evaluation, few patients stated any complaints in the whole series of studies. Instead, the majority of patients experienced a marked improvement in everyday life and work performance. PRK and LASIK have shown similar results, with good long term morphological healing. It seems evident that, even without the benefit of over-20-year follow-up results, these procedures are sufficiently safe and accurate for refractive corrections and corneal reshaping.

Taittovirheet, erityisesti likitaitteisuus, yleistyvät suuressa osassa maailmaa. Samanaikaisesti taittovirhekirurgia on yleistynyt räjähdysmäisesti: vuosittain maailmassa tehdään miljoonia PRK- ja LASIK-toimenpiteitä, jotka ovat viimeisten 15 vuoden ajan olleet yleisimmät taittovirheiden korjausmenetelmät. Näissä toimenpiteissä laser-energian avulla kudosta poistamalla sarveiskalvoa muotoillaan taittovoimakkuuden muuttamiseksi. Kuitenkin näiden menetelmien taustalla olevat kudostason mekanismit ja solubiologiset haavan paranemista käsittelevät tutkimukset perustuvat pääasiassa havaintoihin, jotka on tehty koe-eläimillä, ja edelleenkään ei yli 10 vuoden seurantatutkimuksia sarveiskalvojen toipumisesta ole olemassa. Väitöskirjatutkimuksessa on pyritty arvioimaan menetelmien turvallisuutta, sarveiskalvon solutason muutoksia ja näkökyvyn toiminnallista palautumista sekä normaali- että ongelmatilanteissa PRK- ja LASIK-leikkausten jälkeen. Tutkimuksessa olemme erityisesti käyttäneet in vivo konfokaalimikroskooppia, jolla pystytään sarveiskalvoa tarkastelemaan solutasolla niin, että yksittäiset solut ja hermot voidaan havaita sarveiskalvon eri kerroksista elävältä potilaalta. Tutkimus koostui neljästä osatyöstä, joissa yhteensä 19 potilaalle tehtiin PRK- ja 21 potilaalle LASIK-leikkaus. Keskimääräinen taittovirheen korjaus oli -6.5 diopteria. Neljä potilaista oli HYKS Silmäklinikan sairaalalääkäreitä, joiden näönkäytön toiminnallista palautumista erityisesti seurattiin. Seuranta-ajat olivat PRK-potilailla 6 kk -5 v, LASIK-potilailla 2 vuotta. Taittovirheleikkaukset aiheuttivat sarveiskalvon solutasolla muutoksia, jotka olivat selkeästi näkyvissa vielä 5 vuotta PRK:n ja 2 vuotta LASIKin jälkeen. Sarveiskalvon pintaosan subbasaalihermojen regeneraatio oli havaittavissa jo 1-2 kk toimenpiteiden jälkeen, mutta vielä 5 vuotta PRK:sta hermotiheys oli kontrolliryhmää alhaisempi, ja kahden vuoden kohdalla LASIKista vain 64 %:a verrattuna leikkausta edeltävään määrään. PRK:n aiheuttama arpimuodostus ei missään vaiheessa häirinnyt potilaiden näkökykyä, mutta oli voimakkaimmillaan havaittavissa 2-3 kk leikkauksesta ja väheni tämän jälkeen. LASIK aiheutti sarveiskalvon keratosyyttisolujen hitaan vähenemisen sarveiskalvon etuosassa, ja niukkasoluisen alueen läppätason molemmille puolille. Komplikaatiotilanteissa muutokset paranivat hoidon aikana eivätkä aiheuttaneet pitkäaikaismuutoksia, lukuunottamatta taittovirheen voimakasta palautumista yhdellä potilaalla. Koko aineistossa kolmanneksella potilaista paras laseilla korjattu näöntarkkuus parani, neljällä havaittiin lievää laskua. Suurin osa potilaista koki lasitarpeen vähenemisen merkittävästi helpottaneen jokapäiväisiä toimintoja ja esimerkiksi mikrokirurgisia työtehtäviä erikoistuvilla sairaalalääkäreillä. Molemmat menetelmät osoittautuivat melko tai hyvin tarkoiksi ja turvallisiksi. Vaikkakaan solutason muutokset eivät seurannan päättyessä olleet pysähtyneet, muutokset olivat vähäisiä ja on ilmeistä, että PRK- ja LASIK-menetelmät ovat riittävän turvallisia taittovirheiden korjaamiseksi.