The experimental rationale of new Schlemm canal implant application in glaucoma

PURPOSE: To develop an optimal device of our own design to expand and maintain Schlemm's canal volume and experimentally assess its application in practice. METHODS: To conduct the study we selected an equiatomic alloy composition of nickel and titanium - Nitinol. The implant is a hollow tube with multiple perforations of different sizes. Its outer diameter is 245 mkm, internal -150 mkm. Implant is shaped like an open ring with a diameter of 11 mm. We used Glaucolight for Schlemm's canal probing. The study of technical possibilities presented by the stent implantation was performed on two enucleated eyes with terminal glaucoma without previous surgery. NDPS was performed followed by probing and drainage implantation. RESULTS: During an attempt to implant the drainage as a whole ring we encountered difficulties that could be attributed to nitinol rigidity, residual septs inside Schlemm's canal, and the drainage insertion into collecting channel opening. In this case the ring was divided into two segments, which were implanted into the nasal and temporal side of the sinus venosus, starting from sclerectomy zone. In the experiment, there were no false passage formation, trabecular meshwork rupture and Descemet's membrane detachment. Macropreparations study revealed no damage through the trabecular meshwork and Descemet's membrane defects. In all cases, the whole implant was located in the Schlemm's canal lumen. Ultrasound biomicroscopy in both eyes revealed a correct placement of the implant throughout the channel. CONCLUSION: The experiment confirmed a possibility of NiTi drainage implantation into eyes with terminal glaucoma, with no previous surgical or conservative treatment. Stent implantation is possible after preliminary viscocanalostomy and Schlemm's canal probing. The findings may serve as a basis for further clinical trials to optimize glaucoma surgical treatment.

первичная открытоугольная глаукома, дренаж, никелид титана, имплантат, ультразвуковая биомикроскопия, primary open-angle glaucoma, drainage, titanium nickelide, implant, ultrasound biomicroscopy

1. Weinreb R.N., Aung T., Medeiros F.A. The pathophysiology and treatment of glaucoma: a review. JAMA 2014; 311(18):1901-1911. doi: 10.1001/jama.2014.3192.

2. Mansouri K., Medeiros F.A., Weinreb R.N. Global rates of glaucoma surgery. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol 2013; 251(11):2609-2615. doi: 10.1007/s00417-013-2464-7.

3. Mansouri K., Orguel S., Mermoud A., Haefliger I., Flammer J., Ravinet E. et al. Quality of diurnal intraocular pressure control in primary open-angle patients treated with latanoprost compared with surgically treated glaucoma patients: A prospective trial. Br J Ophthalmol 2008; 92(3):332-336. doi: 10.1136/bjo.2007.123042.

4. Либман Е.С., Шахова Е.В. Слепота и инвалидность вследствие патологии органа зрения в России. Вестник офтальмологии 2006; 122(1):35-37.

5. Ловпаче Д.Н. Опыт применения фиксированной комбинации дорзопт-плюс («Rompharm Company») у пациентов с различными клиническими разновидностями глаукомы. Срок наблюдения 18 месяцев. Российский офтальмологический журнал 2014; 7(1):69-72.

6. Еричев В.П., Асратян Г.К. Минишунтирование в хирургии глаукомы. Национальный журнал глаукома 2012; 11(2):68-71

7. Broadway D., Grierson I., O’Brien C., Hitchings R. Adverse of effects of topical antiglaucoma medications. The outcome of filtration surgery. Arch Ophthalmol 1994; 112(11):1437-1440. doi: 10.1001/archopht.1994.01090230051020.

8. Краснов М.М. Синусотомия при глаукоме. Вестник офтальмологии 1964; 80(2):37-41.

9. Федоров С.Н., Козлов В.И., Тимошкина Н.Т., Шарова А.Б., Ерескин Н.Н., Козлова Е.Е. Непроникающая глубокая склерэктомия при открытоугольной глаукоме. Офтальмохирургия 1989; 1(3):52-55

10. Tornqvist G., Drolsum L.K. Trabeculectomies. A long-term study. Acta Ophthalmol (Copenh) 1991; 69(4):450-454. doi: 10.1111/j.1755-3768.1991.tb02021.x.

11. Watson P.G., Jakeman C., Ozturk M., Barnett M.F., Barnett F., Khaw K.T. The complications of trabeculectomy (a 20-year follow-up). Eye 1990; 4(3):425-438. doi: 10.1038/eye.1990.54.

12. Johnson D.N., Matsumoto Y. Schlemm’s canal becomes smaller after successful filtration surgery. Arch Ophthalmol 2000; 118(9): 1251-1256. doi: 10.1001/archopht.118.9.1251.

13. Grieshaber M.C. Ab externo Schlemm’s canal surgery: viscocanalostomy and canaloplasty. Dev Ophthalmol 2012; 50:109-24. doi: 10.1159/000334793.

14. Stegmann R., Pienaar A., Miller D. Viscocanalostomy for open-angle glaucoma in black African patients. J Cataract Refract Surg 1999; 25(3):316-322. doi: 10.1016/s0886-3350(99)80078-9.

15. Grieshaber M.C., Pienaar A., Olivier J., Stegmann R. Canaloplasty for primary open-angle glaucoma: long-term outcome. Br J Ophthalmol 2010; 94 (11):1478-1482. doi: 10.1136/bjo.2009.163170.

16. Brandäo L.M., Grieshaber M.C. Update on minimally invasive glaucoma surgery (MIGS) and new implants. J Ophthalmol 2013; 2013:1-12. doi: 10.1155/2013/705915.

17. Le K., Saheb H. iStent trabecular micro-bypass stent for open-angle glaucoma. Clin Ophthalmol 2014; 8:1937-1945. doi: 10.2147/opth.s45920.

18. Richter G.M., Coleman A.L. Minimally invasive glaucoma surgery: current status and future prospects. Clin Ophthalmol 2016; 10: 189-206. doi: 10.2147/opth.s80490.

19. Kumar V., Frolov M.A., Bozhok E.V., Dushina G.N., Bezzabotnov A.I. A new stainless steel spiral schlemm's canal expander in surgical treatment open-angle glaucoma. Национальный журнал глаукома 2014; 13(3):43-51.

20. Гюнтер В.Э., Ходоренко В.Н., Ясенчук Ю.Ф, Чекалкин Т.Л., Овчаренко В.В., Клопотов А.А. и др. Никелид титана. Медицинский материал нового поколения. Томск: МИЦ 2006; 296 с.

21. Федоров А.В., Коллеров М.Ю., Рудаков С.С., Королев П.А. Применение нанотехнологически структурированного никелида титана в медицине. Хирургия 2009; 84(2):71-74

22. Grierson I., Saheb H., Kahook M.Y., Johnstone M.A., Ahmed II, Schieber A.T. et al. A novel Schlemm’s canal scaffold: Histologic observations. J Glaucoma 2015; 24(6):460-468. doi: 10.1097/ijg.0000000000000012.

23. Стеблюк А.Н., Могильная Г.М. Сравнительная морфо-гистохимическая характеристика тканей глаза при имплантации монолитного и пористого никелида титана в эксперименте на кроликах. Офтальмологические ведомости 2012; 5(3):29-35.

24. Горбунова Е.А., Кривошеина О.И., Запускалов И.В. Использование имплантата из никелида титана с аутологичными мононуклеарами крови для формирования орбитальной культи в эксперименте. Бюллетень сибирской медицины 2011; 10(4): 11-14

25. Yi W.S., Xu X.L., Ma J.R., Ou X.R. Reconstruction of complex orbital fracture with titanium implants. Int J Ophthalmol 2012; 5(4):488-92. doi: 10.3980/j.issn.2222-3959.

26. Медведев Ю.А., Шаманаев С.В., Шаманаева Л.С., Соловьева А.А., Ян Синь, Петрук П.С. Тактика хирургического лечения травматических повреждений средней зоны лица на основе применения имплантатов из сетчатого никелида титана. Тихоокеанский медицинский журнал 2013; 51(1):78-79.

27. Еременко А.И., Могильная Г.М., Гюнтер В.Э., Сахнов С.Н., Стеблюк А.Н. Новый метод микродренирования эндопротезом из пористого никелида титана в повторной хирургии некомпенсированной открытоугольной глаукомы. Вестник офтальмологии 2006; 122(5):12-14

28. Стеблюк А.Н., Колесникова Н.В., Гюнтер В.Э. Локальный цито-киновый статус лабораторных животных при экспериментальной интраокулярной имплантации материалов на основе никелида титана. Офтальмологические ведомости 2013; 6(4):4-8

29. Тойкулиев Т.К. Сравнительная оценка различных методов хирургического лечения врожденной глаукомы в возрастном аспекте. Казанский медицинский журнал 2013; 94(6):847-850

30. Gandolfi S.A., Ungaro N., Ghirardini S., Tardini M.G., Mora P. Comparison of surgical outcomes between canaloplasty and Schlemm’s canal scaffold at 24 months’ follow-up. J Ophthalmol 2016; 2016:1-5. doi: 10.1155/2016/3410469.

31. Pfeiffer N., Garcia-Feijoo J., Martinez-de-la-Casa J.M., Larrosa J.M., Fea A., Lemij H. et al. A randomized trial of a Schlemm’s canal microstent with phacoemulsification for reducing intraocular pressure in open-angle glaucoma. Ophthalmology 2015; 122(7): 1283-1293. doi: 10.1016/j.ophtha.2015.03.031.

32. Allemann R., Langner S., Witt M., Schmidt W., Schmitz K.P., Hosten N. et al. Ultra high-field magnetic resonance imaging of a glaucoma microstent. Curr Eye Res 2011; 36(8):719-26. doi: 10.3109/02713683.2011.587936.

33. Gulati V., Fan S., Hays C.L., Samuelson T.W., Ahmed II, Toris C.B. A novel 8-mm Schlemm’s canal scaffold reduces outflow resistance in a human anterior segment perfusion model. Invest Ophthalmol Vis Sci 2013; 54(3):1698-704. doi: 10.1167/iovs.12-11373.

34. Hays C.L., Gulati V., Fan S., Samuelson T.W., Ahmed II, Toris C.B. Improvement in outflow facility by two novel microinvasive glaucoma surgery implants. Invest Ophthalmol Vis Sci 2014; 55(3): 1893-1900. doi: 10.1167/iovs.13-13353.