角膜移植

角膜移植
角膜移植手術の約 1 週間後。複数の光の反射により角膜のしわが見られますが、後に解消されました。
その他の名前	角膜移植
ICD-9-CM	11.6
メッシュ	D016039
メドラインプラス	003008
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角膜移植は、角膜移植術とも呼ばれ、損傷または病変のある角膜を、提供された角膜組織（移植片）で置き換える外科手術です。角膜全体を置き換える場合は全層角膜移植術と呼ばれ、角膜の一部のみを置き換える場合は層状角膜移植術と呼ばれます。角膜移植術は、単に角膜の手術を意味します。移植片は、提供された組織の生存の可能性や受容者の健康に影響を与える可能性のある既知の疾患やその他の要因のない、最近死亡した個人から採取されます。

角膜は、虹彩、瞳孔、前房を覆う透明な眼球の前部です。外科手術は眼科医、つまり眼科を専門とする医師によって行われ、多くの場合は外来で行われます。ドナーは年齢を問わず誰でも可能で、 10歳で亡くなった後に眼球を提供したジャニス・バブソンさんの例がその好例です。^{[1] [2]}角膜移植は、薬物療法、円錐角膜の保存的手術、架橋結合で角膜を治癒できなくなった場合に行われます。

この外科手術は通常、角膜失明を治療するもので、^{[3] [4]} 2021年時点での成功率は少なくとも41％です。^{[5] [6] [7]}

適応症には以下のものがあります。

• 光学的：不透明または歪んだ宿主組織を透明で健康なドナー組織に置き換えることで視力を改善します。このカテゴリの最も一般的な適応症は偽水晶体性水疱性角膜症であり、次いで円錐角膜、角膜変性、球状角膜、角膜ジストロフィー、および角膜炎や外傷による瘢痕化が続きます。
• 構造的/再建的: 角膜実質の菲薄化およびデスメトヘルニアの患者の角膜の構造と完全性を保存するため、または角膜穿孔後などに眼の構造を再建するため。
• 治療：抗生物質や抗ウイルス薬による治療に反応しない炎症を起こした角膜組織を除去します。
• 美容：角膜に白っぽいまたは不透明な色合いを与えている角膜瘢痕を持つ患者の外観を改善します。

リスクは他の眼内手術と同様ですが、さらに移植片拒絶反応（生涯）、層状移植片の剥離またはずれ、および一次移植片不全が含まれます。移植片拒絶反応を予防するためのシクロスポリンA、タクロリムス、ミコフェノール酸モフェチル、シロリムス、およびレフルノミドなどの免疫抑制剤の使用は増加していますが、どの免疫抑制剤が優れているかを確認するための証拠は不十分です。^[8]低から中程度の質の証拠を含むコクランレビューでは、全身性ミコフェノール酸モフェチルでは副作用がよく見られましたが、局所性シクロスポリンAまたはタクロリムスではそれほど一般的ではありませんでした。

感染の危険性もあります。角膜には血管がないので（栄養分は房水から摂取します）、皮膚の切り傷よりも治りがずっと遅くなります。傷が治る間に、さまざまな微生物に感染する可能性があります。このリスクは、抗生物質予防（感染がない場合でも抗生物質点眼薬を使用する）によって最小限に抑えられます。

角膜拒絶反応のリスクがあり、症例の約10％で発生します。^[9]角膜移植後、数年または数十年後でも、いつでも移植の失敗が発生する可能性があります。原因はさまざまですが、通常は新しい怪我や病気が原因です。治療は個々の症例に応じて、薬物療法または外科手術のいずれかになります。失敗の初期の技術的な原因は、強膜を通る過度にきついステッチチーズワイヤーである可能性があります。

角膜移植による感染症の感染は極めて稀である。^[10]すべての角膜移植片は抗体または核酸検査によってHIVや肝炎などのウイルスの存在が検査されており、角膜移植手術によるHIV感染の報告例は​​ない。^[11]信頼性の高いHIV検査が開発される前は、多くの国が同性愛者による角膜提供を禁止していた。例えば、1994年5月20日、米国は、過去5年間に男性と性交した男性による角膜提供を、たとえHIV検査がすべて陰性であっても禁止した（この政策は現在も施行されている）。^[12]

手術当日、患者は手術が行われる病院または外来手術センターに到着します。患者は外科チームによる簡単な身体検査を受けた後、手術室に運ばれます。手術室では、患者は手術台に横たわり、全身麻酔、または局所麻酔と鎮静剤を投与されます。

麻酔が効いた状態で、手術チームは手術する目の準備をし、目の周りを顔で覆います。まぶたを開いたままにするために眼瞼鏡が置かれ、乾燥を防ぐために目に潤滑剤が塗られます。小児の場合、手術中に強膜を支えるために金属リングが強膜に縫い付けられます。

ほとんどの場合、患者は手術の数週間または数か月前に眼科医の診察を受けます。診察中、眼科医は目を検査し、症状を診断します。その後、医師は患者と症状について話し合い、利用可能なさまざまな治療オプションも検討します。医師はまた、さまざまなオプションのリスクと利点についても話し合います。患者が手術を受けることを選択した場合、医師は患者にインフォームドコンセントのフォームに署名してもらいます。医師は身体検査を実施し、血液検査、 X 線検査、心電図検査などの臨床検査を指示することもあります。

手術の日時も決定され、患者には手術が行われる場所が伝えられる。米国内では、角膜の供給は手術と研究目的の需要を満たすのに十分である。そのため、移植用の他の組織とは異なり、遅延や不足は通常問題にならない。^[13]

外科医は、角膜の円形ディスクを除去するトレフィン（円形の切断器具）を使用してドナー角膜を切断します。次に、2 番目のトレフィンを使用して、患者の角膜の同様の大きさの部分を除去します。その後、ドナー組織を縫合糸で所定の位置に縫い付けます。

抗生物質の 点眼薬が投与され、眼帯が付けられ、麻酔の効果がなくなるまで患者は回復室へ運ばれます。通常、患者はその後帰宅し、翌日に術後最初の診察のために医師の診察を受けます。

層状角膜移植には、角膜の健康な層を残したまま、病変層を選択的に置換する複数の技術が含まれます。主な利点は、眼の構造的完全性が向上することです。欠点としては、わずか 500  μmの厚さの構造の一部を置換するこの手術の技術的難しさや、全層角膜移植に比べてドナー/レシピエント界面の光学性能が低下することが挙げられます。

この手術では、角膜中央部の前層を除去し、ドナー組織に置き換えます。内皮細胞とデスメ膜はそのまま残します。この技術は、前角膜混濁、瘢痕、円錐角膜などの拡張性疾患の場合に使用されます。

内皮角膜移植術では、患者の内皮を後角膜実質/デスメ/内皮（DSEK）またはデスメ/内皮（DMEK）の移植ディスクで置き換えます。^[14]

この比較的新しい手術は、角膜の最も内側の層（内皮）の障害の治療に革命をもたらしました。全層角膜移植とは異なり、この手術は縫合なしで、または縫合なしで行うことができます。患者は数日から数週間で機能的な視力を回復しますが、全層移植では最大 1 年かかります。しかし、オーストラリアの研究では、その利点にもかかわらず、DSEK では透明性を維持する内皮細胞の損失が全層角膜移植よりもはるかに高いことが示されました。この研究は、その理由は手術中の組織操作が大きいためである可能性があると結論付けています。^[15]

手術中、患者の角膜内皮が除去され、ドナー組織に置き換えられます。DSEK の場合、ドナーには内皮だけでなく、薄い間質層が含まれており、通常 100～150 μm の厚さです。DMEK の場合、内皮のみが移植されます。手術直後は、眼球 (前房) 内に空気泡を入れてドナー組織を所定の位置に保持します。組織は短期間で自己接着し、空気は周囲の組織に吸収されます。

合併症には、ドナー組織のずれがあり、再配置（「再浮上」）が必要になります。これは、DSEK よりも DMEK でよく発生します。ドナー組織のひだにより視力の質が低下し、修復が必要になる場合があります。ドナー組織が拒絶されると、手順を繰り返す必要がある場合があります。時間の経過とともに内皮細胞密度が徐々に減少すると、透明度が失われ、手順を繰り返す必要があります。

内皮移植を受けた患者は、矯正視力が 20/30 から 20/40 の範囲になることが多いですが、20/20 に達する患者もいます。移植片と宿主の境界面の光学的な不規則性により、視力が 20/20 未満に制限されることがあります。

ボストン角膜プロテーゼは現在までに最も広く使用されている人工角膜であり、2008年には世界中で900件以上の手術が行われた。ボストンKProは、マサチューセッツ眼耳病院でクレス・ドールマンの指導の下で開発された。^{[16] [さらなる説明が必要]}

移植が何度も失敗したり、角膜移植のリスクが高い場合には、ドナー角膜の代わりに人工角膜をうまく代用することができます。このようなデバイスには、周辺スカートと透明な中央領域が含まれています。これら 2 つの部分は、ポリ 2-ヒドロキシエチルメタクリレート(pHEMA)で作られた相互浸透ポリマーネットワークによって分子レベルで接続されています。AlphaCor は、直径 7.0 mm、厚さ 0.5 mm の米国FDA承認の人工角膜です。人工角膜の主な利点は、生体適合性があり、部分とデバイス間のネットワークにより、それらの境界面で発生する可能性のある合併症を防ぐことです。ある大規模な研究では、2 年間の追跡調査で保持確率が 62% と推定されました。^[17]

最も障害のある患者を助けるために用いられる、非常に稀で複雑な多段階の外科手術では、患者の歯の薄板を眼球に移植し、移植片に人工レンズを装着します。^{[説明が必要]}

角膜移植による視力回復と眼の健康維持の予後は、一般的に非常に良好です。失敗や予後不良のリスクは多因子です。移植の種類、手術を必要とする病状、移植患者の眼の他の部分の健康状態、さらにはドナー組織の健康状態によって、予後は多少なりとも良好になる可能性があります。

角膜移植の大半は、長年または生涯にわたって視覚機能の大幅な改善をもたらします。拒絶反応や移植失敗の場合、通常、手術を繰り返すことができます。

角膜疾患の場合、角膜移植の必要性を遅らせたり、なくしたりするために、 さまざまな種類のコンタクトレンズが使用されることがあります。

角膜の表面のみに影響を及ぼす疾患は、光線療法角膜切除術（PTK）と呼ばれる手術で治療できます。エキシマレーザーの精度と眼球に塗布した調整剤により、表面の凹凸を取り除くことができます。ただし、角膜移植が推奨されるケースのほとんどでは、PTK は効果がありません。

コンタクトレンズを使用して視力矯正が不可能な角膜疾患では、角膜を平らにするために角膜実質内リングセグメントが使用されることがあり、これは近視と乱視を軽減することを目的としています。この手順では、眼科医が目の角膜を切開し、2つの三日月形または半円形のリングセグメントを瞳孔の両側に1つずつ、角膜実質の層の間に挿入します。^[18]角膜実質内リングは、眼鏡やコンタクトレンズで適切に視力を矯正できない円錐角膜の人のために、2004年に食品医薬品局によって承認されました。これらは人道的医療機器免除の下で承認されたため、^{[19] [20]}製造業者は有効性を実証する必要がありませんでした。

角膜コラーゲン架橋は、円錐角膜やLASIK後角膜拡張症における角膜移植の必要性を遅らせたり、なくしたりする可能性がある。^[21]

角膜移植は最も一般的な移植手術の一つです。^[22] 世界中で毎年約10万件の手術が行われていますが、ある推定では10,000,000人が角膜移植の恩恵を受けるであろう様々な疾患に罹患していると報告されています。^[23]

オーストラリアでは、毎年約2,000件の角膜移植が行われています。^[22] NHS血液・移植によると、英国では毎年2,300件以上の角膜移植手術が行われています。^[24] 2006年3月31日までの1年間で、英国では2,503人が角膜移植を受けました。^[25]

最初の角膜移植は1905年にエドゥアルド・ジルム（オロモウツ眼科クリニック、現在のチェコ共和国）によって行われ、成功した最初のタイプの移植手術の1つとなりました。この手術のもう1人の先駆者はラモン・カストロビエホです。ロシアの眼科医ウラジミール・フィラトフによる角膜移植の試みは1912年の最初の試みから始まり、徐々に改善され、1931年5月6日に死者からの角膜組織を使用して患者の移植に成功しました。^[26]彼は1936年に別の移植を広く報道し、その技術を詳細に公開しました。^{[27] 1936年、カストロビエホは進行した}円錐角膜の症例で最初の移植を行い、患者の視力を大幅に改善しました。^{[28] [29]}

ウェールズ国立医学部の臨床教師であったチューダー・トーマスは角膜移植のためのドナーシステムのアイデアを考案し、1955年にイーストグリンステッドに眼球バンクが設立されました。 ^[30]

手術用顕微鏡の進歩により、外科医は手術野をより拡大して観察できるようになり、材料科学の進歩により、人間の髪の毛よりも細い 縫合糸を使用できるようになりました。

角膜移植の成功に大きく貢献したのは、眼球バンクの設立でした。これらは世界中に拠点を置く組織で、外科医への寄付された角膜の分配を調整し、研究用に眼球を提供しています。一部の眼球バンクは、他の解剖学的寄贈品も分配しています。

外科手術の切開をより正確にするために、ブレードは高速レーザーに置き換えられつつあります。これらの改良された切開により、角膜の治癒が早まり、縫合糸の除去も早くなります。角膜は、標準的なブレード手術よりも強力に治癒します。これにより、視力の回復と治癒が劇的に改善されるだけでなく、視力の結果も改善される可能性があります。

2004 年以来、オランダのロッテルダムにある Amnitrans Eyebank は、DSEK、DSAEK、FS-DSEK、DMEK などの高度な角膜移植手術用に事前にカットされたドナー角膜を提供しています。2007 年には、世界有数の角膜組織バンクの 1 つであるシアトルを拠点とするSightLife が、フェムト秒レーザーを使用してドナー角膜組織を準備するプロセスを導入しました。このプロセスは、カスタム角膜組織として知られています。

内皮角膜移植術（EK）は1998年にメレスらによって導入されました。現在、EKには2つの形式があります。^[31]

• デスメ膜剥離（自動）角膜内皮移植（DSEK/DSAEK）では、病変のあるデスメ膜を除去し、健康なドナーの角膜後部移植片で置き換えます。移植組織は外科医の手で準備することも、手術用に準備済みのものを注文することもできます。Ocular Systemsは、2005年に手術用に準備された移植片を提供した最初の組織でした。^[32] DSEK/DSAEKでは、自動的に閉じるか、数本の縫合で閉じられる小さな切開のみを使用します。小さな切開には、全層角膜移植などの従来の角膜移植法に比べていくつかの利点があります。この手順は侵襲性が低いため、DSAEKでは全層移植よりも眼がはるかに強くなり、損傷しにくくなります。EndoSaver（特許出願中）などの新しい医療機​​器は、角膜に内皮組織を挿入するプロセスを容易にするように設計されています。^[33] さらに、DSAEKは視力回復の速度が速い。視力は通常1～2年ではなく1～6ヶ月で回復する。
• デスメ膜内皮角膜移植術（DMEK）は、デスメ膜を単独で移植する最新のEK技術です。DMEK手術は、角膜の病変部分を「同等の」方法で置換する手術で、最初の3か月以内に90％の症例で20/40以上の視力回復、60％の症例で20/25以上の視力回復がみられます。拒絶反応率は低く（1％）、視力回復は他の角膜移植よりも早いです。英国（2013年）では、ロイヤルシュルーズベリー病院、^[34]カルダーデール・ハダーズフィールドNHSトラスト、^[35]ワージング病院（ウェスタンサセックス病院NHS財団トラスト）で国民保健サービス下の患者にDMEKが提供されています。^[36]

角膜疾患のある患者全員が内皮角膜移植の対象となるわけではありません。この手術は角膜内皮不全を矯正しますが、角膜瘢痕、菲薄化、表面凹凸を矯正することはできません。現在、DMEK移植の長期生存に関するデータは限られていますが、初期の兆候は非常に良好です。今後のシステマティックレビューでは、フックス内皮ジストロフィーおよび偽水晶体水疱性角膜症による角膜不全患者におけるDMEKとDSAEKの安全性と有効性を比較する予定です。^[37]

幹細胞を使って角膜または角膜の一部を作り、それを眼球に移植するというバイオエンジニアリング技術があります。角膜幹細胞は健康な角膜から採取されます。採取された幹細胞は、実験室の手順で 5 ～ 10 層の細胞に作られ、患者の眼球に縫い付けられます。幹細胞は、損傷した角膜組織が除去された領域に配置されます。これは、通常の角膜移植では視力を取り戻せない人にとっては良い代替手段です。2007 年 5 月にシンシナティ大学医学部が発表した新しい開発では、骨髄幹細胞を使って角膜とその細胞を再生します。マウスの実験で効果が実証されたこの技術は、特に移植などの他の手段が実行できない場合に、遺伝性の角膜変性疾患を持つ人々に役立つでしょう。この技術は移植よりも効果的です。なぜなら、これらの幹細胞は分化と複製の能力を維持し、病気の再発をより長く、より良く防ぐからです。

2010 年 8 月 25 日、カナダとスウェーデンの研究者らが、世界で初めて生合成角膜で治療した 10 人の結果を報告しました。角膜移植から 2 年後、10 人のうち 6 人の視力が改善しました。10 人のうち 9 人は細胞と神経の再生を経験しました。つまり、角膜細胞と神経が移植片に成長したということです。この材料を作るために、研究者らはコラーゲンの自然な生成を制御するヒト遺伝子を特別にプログラムされた酵母細胞に組み込みました。次に、得られた材料を角膜の形に成形しました。この研究は、これらのバイオエンジニアリング角膜の可能性を示していますが、この研究の結果は、ヒトドナー角膜で達成されたものほど良好ではありませんでした。これは優れた技術になるかもしれませんが、現時点ではまだプロトタイプの段階であり、臨床使用の準備ができていません。結果は、Science Translational Medicine誌に掲載されました。^[38]

2013年に米国アイバンク協会のルーウィングループが行った費用便益分析では、角膜移植1回あたりの平均費用は16,500ドルと推定された。 ^[39]

• 眼球移植

• 角膜と角膜疾患に関する事実 国立眼研究所 (NEI)