Internal limiting membrane peeling in macular hole

Abstract

Macular hole (MH) is a full-thickness defect in the fovea, the central part of the neurosensory retina. As the fovea is the site responsible for central vision, the main clinical manifestation of MH is central visual field defect and metamorphopsia. Descriptions of MH in the medical literature are available since the 19th century. However, these only aroused renewed interest after Kelly and Wendel had shown that surgery of pars plana vitrectomy (PPV), combined with vitreous cortex detachment and fluid–gas exchange could close MH in a significant proportion of cases, although it was assumed that the retina would be unable to heal. With time, the success rate of MH surgery gradually increased and this surgery is now one of the most successful vitreoretinal surgeries. A recent innovation was the introduction of internal limiting membrane (ILM) peeling, which leads to a reduction in tangential traction and a higher rate of closure, with less recurrence. In the last 10 years, ILM peeling during MH surgery has thus become a routine step and is nowadays performed by most retinal surgeons. With the advent of modern spectral-domain (SD) optic coherence tomography (OCT), however, one can now see abnormal structural changes to the inner retinal surface after surgery with ILM peeling, suggesting that the procedure can cause retinal damage, even though vision improves. Moreover, some clinical studies found adverse functional events that have given rise to concerns regarding the safety of ILM peeling. The purpose of the present PhD thesis was to examine anatomical and functional effects of ILM peeling in MH surgery. We conducted a prospective study in 72 patients with MH, (stages 2, 3 and 4). MH surgery consisted in PPV, ILM peeling, intraocular gas and face down position. Morphologic and functional outcomes were assessed, 3, 6 and 12 months after surgery. The results reveal the presence of microstructural alterations in the different macular layers after MH surgery with ILM peeling, when compared to pre-operative measurements. Thinning of the Ganglion Cell Layer (GCL) and Inner Plexiform Layer (IPL) on both sides of the fovea were the main structural alterations, in particular at the temporal region. In addition, nasal Internal Retinal Layer (IRL) thickening and shortening of papilo-macular distance could also be detected in cases of successful MH surgery with ILM peeling. Multifocal electroretinography (mf ERG) is a noninvasive method that analyses multiple retinal locations around macular area, and was used in this work to provide a topographic map of electrophysiological activity in central retina. Before surgery, mf ERG showed almost undetectable retinal response in foveal and parafoveal areas, in ring 1 and ring 2. After surgery, the improvement in the retinal response density of mf ERG in the same ring seems to be consequent to closure of the MH, with realignment of photoreceptor cells and glial cell activation. Resolution of the central scotoma could be attributed to anatomical repair and, in our study, we found a statistically significant increase in N1 and P1 in ring 1. This increase was dependent on the integrity of Outer Retina Layers (ORL), External Limiting Membrane (ELM) and Elipsoide Zone (EZ). To study the contribution of the peeled ILM to the outcome of MH surgery, the final position of the ILM after surgery was assessed. This analysis reveals that when the ILM flap ended buried into the hole after surgery, no realignment of external layers could be observed. In contrast, when the ILM flap remained over the hole, ELM and EZ were realigned, and vision was improved. In this study, duration of MH and ORL integrity were studied and we concluded that duration of symptoms of MH seem to relate to integrity to these layers. The ultrastructure and behavior of peeled ILM was studied by using light and transmission electron microscopy. We found that when both ILM vitreous sides are in apposition, there are signs of fibrotic activity, producing a basal membrane with collagen microfibrils between the two sides. This suggests that the two ILM surfaces may adhere, flanking the hole and establish a bridge that contributes to better hole closure after MH surgery. Based on the above findings, we conclude that ILM peeling performed in cases of FTMH surgery allows hole closure and vision improvement, even though anatomical differences as seen in OCT, reveals thinning of inner retinal layers and nasal displacement of the closed hole. Multifocal ERG revealed a functional alteration that is dependent on integrity of the ORL. Also, the position of ILM over the hole may have consequences on integrity of ORL and, consequently, BCVA.

XIX Sumário A retina é um tecido neuronal transparente composto de várias camadas e que forra os dois terços posteriores do globo ocular. A mácula, responsável pela visão central, visão de cores e de alta resolução, está situada no chamado polo posterior, entre as arcadas vasculares da retina. Tem um diâmetro de cerca de 5,5mm estando o seu centro a 3,5 mm do bordo do disco óptico e 1mm abaixo do centro do disco, em olhos emétropes. A fóvea corresponde ao centro da mácula. Na retina encontramos duas camadas básicas, a mais posterior, camada de epitélio pigmentar e a interna, camada neurossensorial. Esta retina neurossensorial é composta por 9 camadas, sendo do lado vítreo para o lado coroideu: Membrana limitante interna (MLI) Camada de células nervosas (CCN) Camada de Células ganglionares (CCG) Camada plexiforme interna (CPI) Camada nuclear interna (CNI) Camada plexiforme externa (CPE) Camada nuclear externa (núcleo dos fotorreceptores) Membrana limitante externa (MLE) Camada de fotorreceptores (zona elipsoide, ZE) Assim, a retina neurossensorial é composta de 3 camadas de corpos celulares neuronais e duas camadas de sinapses. A camada nuclear externa contém corpos celulares dos cones e bastonetes, a camada nuclear interna contém corpos celulares das células bipolares, horizontais e amácrinas. A camada de células nervosas é constituída por células ganglionares e algumas células amácrinas. Entre estas camadas de células neuronais, existem as camadas plexiformes em que ocorrem contactos sinápticos. Na camada plexiforme externa, ocorrem contactos entre cones, bastonetes e células bipolares e células horizontais. A camada plexiforme interna, permite a comunicação entre células XX bipolares e células ganglionares, assim como informações das células amácrinas e horizontais sobre as células ganglionares. A membrana limitante interna é camada mais interna da retina e faz fronteira com o humor vítreo pelo que forma uma barreira de difusão entre a retina neuronal e humor vítreo. É considerada a membrana basal das células de Müller, formada pelos podócitos destas células, colagénio e proteoglicanos, que permite a adesão da MLI à retina e adesão do vítreo cortical à MLI. A membrana limitante externa forma a barreira para o espaço subretiniano, onde se projectam as porções internas e externas dos fotorreceptores para permitir associação com a camada de epitélio pigmentado atrás e a própria retina neuronal. O Buraco Macular é um defeito retiniano na fóvea, zona central da retina neurossensorial. Sendo a fóvea responsável pela visão central, o buraco macular pode originar metamorfopsia e defeito central nos campos visuais. O diagnóstico de Buraco Macular existe desde o século 19. No entanto, o seu interesse tem sido maior desde que Kelly e Wendell revelaram que era possível a resolução cirúrgica do buraco macular com vitrectomia via pars plana, descolamento posterior do vítreo e trocas fluido/ar. Apesar de se considerar que a retina não tivesse capacidade regenerativa, esta técnica permitia encerrar os Buracos Maculares em grande parte dos doentes. A taxa de sucesso no encerramento do Buraco Maculares foi gradualmente melhorando e, hoje em dia, é considerada a patologia vítreo-retiniana com maior sucesso cirúrgico. Com a introdução de delaminação da MLI, reduziu-se a tracção tangencial o que permitiu uma maior taxa de encerramento do buraco e menos recidivas. Nos últimos 10 anos a delaminação da MLI na cirurgia de buraco macular tornou-se rotina e é praticada pela maioria de cirurgiões vítreo-retinianos. Com o advento da Tomografia de Coerência Óptica (OCT) de domínio espectral (SD), conseguem-se observar alterações estruturais da retina interna com a delaminação, sugerindo possível lesão retiniana, mesmo que se verifique que o buraco encerre e a visão melhore. Por outro lado, a maior ou menor integridade da MLE e ZE observados no OCT após encerramento do buraco, parecem ter relação com a recuperação da função visual. No entanto, alguns estudos revelaram alterações adversas que originaram preocupação sobre a segurança desta manobra. O objectivo da presente tese foi observar efeitos anatómicos e funcionais desta delaminação na cirurgia do buraco macular. Fizemos um estudo prospectivo em 72 doentes com buraco macular de estadio 2, 3 ou 4, submetidos a cirurgia de vitrectomia via pars plana, delaminação da membrana limitante interna, trocas fluído/ar, gaz e decúbito ventral. Os resultados pós-operatórios foram registados aos 3, 6 e 12 meses após a cirurgia. Quanto a alterações anatómicas, os resultados revelaram alterações microestruturais nas diferentes camadas maculares após delaminação da MLI na cirurgia de buraco macular comparativamente aos dados pré-operatórios. Um estreitamento da camada de células ganglionares (CCG) e camada plexiforme interna (CPI), em ambos os lados, nasal e temporal da fóvea, parecem ser as maiores alterações. Mas a diferença de estreitamento das camadas, em cada um dos lados, nasal e temporal, são igualmente importantes, sendo a espessura total nasal maior que a espessura total temporal. Encontrou-se, ainda, um aumento da espessura do sector interno das camadas internas da macula nasal, assim como um encurtamento da distância entre o disco óptico e a mácula, após cirurgia com pelagem da MLI e encerramento do buraco. Assim, o buraco macular encerra modificando a sua posição inicial, aproximando-se do disco óptico e aumentando a espessura nasal da mácula. Utilizou-se o ERG multifocal para estudo de alterações funcionais da mácula antes e depois da pelagem da MLI na cirurgia do buraco macular. Trata-se de um método não invasivo que seleciona múltiplas zonas à volta da área macular, de modo a permitir um mapa topográfico de actividade eletrofisiológica na retina central. Após cirurgia eficaz, passa a haver um buraco encerrado, com ou sem integridade da membrana limitante externa, zona elipsoide e epitélio pigmentado. Neste estudo funcional, o ERG multifocal revelou, antes da cirurgia, uma resposta retiniana indetectável na área foveal e parafoveal nos anéis 1 e 2. Após encerramento do buraco, a melhoria da resposta retiniana nos dois anéis referidos parecem ser consequência do encerramento do buraco com realinhamento dos fotorreceptores. A resolução do escotoma central parece ser devida a reparação anatómica do buraco. No nosso estudo houve um aumento das ondas N1 e P1 no anel 1. Este aumento foi dependente da integridade das camadas externas da mácula, MLE e EZ. Em buracos maculares de dimensão elevada, superior a 400 micras, a MLI é delaminada até ao bordo do BM, reservando uma porção maior que é dobrada sobre si própria e colocada sobre o buraco, permitido o seu encerramento. Comprovámos que o resultado funcional e a integridade dos fotorreceptores dependiam da posição final da porção de MLI sobre o BM. Neste estudo, verificámos que se um fragmento de MLI ficasse enterrada no buraco, havia encerramento do buraco, mas não realinhamento dos fotorreceptores. Se o fragmento de MLI se mantivesse sobre o BM, o BM encerrava e a camadas de fotorreceptores, traduzida pela membrana limitante externa e zona elipsoide, revelavam integridade em grande parte dos casos. Para esta integridade também tinha importância o tempo de evolução do BM. Quanto menor tempo de evolução do BM, melhor a taxa de realinhamento das camadas externas da macula. Sempre que possível, durante a cirurgia macular, depois da delaminação da MLI e de colocada uma porção evertida de MLI sobre o buraco, eram excisados dois outros pedaços de MLI e estes enviados para estudo. A ulta estrutura e o comportamento da membrana limitante interna excisada foram estudadas por microscopia óptica e electrónica. Verificou-se que, em meio rico, e estando as duas faces vítreas da MLI em contacto, havia sinais de actividade fibrótica com produção de membrana basal, o que permitia a aderência destas duas faces de MLI. Sugerimos no nosso estudo que células epiretinianas na MLI pudessem ter capacidade proliferativa, com formação de microfibrilhas entre as duas faces adjacentes de MLI. Este facto poderia explicar a aderência observada entre o folheto de ILM e os bordos do buraco macular, depois da cirurgia, o que contribuiria para o encerramento do BM. Baseados nos resultados encontrados, poderemos concluir que a delaminação de MLI em todos os casos de cirurgia de BM permite o encerramento do buraco e melhoria da visão, apesar de se verificar alterações importante na anatomia, medidas pela tomografia de coerência óptica, antes e depois da cirurgia. As alterações anatómicas mais importantes são diminuição da espessura das camadas internas da mácula, nasal e temporal, um aumento da espessura total da porção nasal da mácula e uma diminuição da espessura temporal. E, ainda, um desvio nasal do BM depois do seu encerramento. O ERG multifocal revela alterações funcionais na mácula depois de cirurgia com pelagem da MLI e, esta alteração, depende da integridade das camadas externas da mácula. A integridade das camadas externas, MLE, ZE e EP determinam a função visual final. Para ser possível esta integridade, a posição da porção de MLI sobre o BM é muito importante, dependendo se esta fica enterrada no meio do buraco ou se fica sobre o buraco. Por fim, na análise por microscopia electrónica da MLI excisada, encontrámos microfibrilhas de colagénio entre as duas faces vítreas da membrana, que poderão contribuir para o mecanismo de encerramento do Buraco macular.