Revista de Ingeniería Biomédica y Dispositivos Médicos
Acceso abierto

abstracto

Fórmulas analíticas para los problemas clínicos de un dispositivo de entrecruzamiento corneal activado por luz ultravioleta

Jui Teng Lin

Objetivo: modelar los problemas críticos de la dinámica del entrecruzamiento del colágeno corneal iniciado por luz ultravioleta, incluidos los nuevos criterios de seguridad, el tiempo de entrecruzamiento y la eficacia. Métodos: Se resuelve numéricamente una ecuación dinámica acoplada y se derivan fórmulas analíticas para tres parámetros críticos: la dosis de seguridad (E*), el tiempo de entrecruzamiento (T*) y la eficacia definida por el aumento de la rigidez corneal (S). Los aspectos críticos del entrecruzamiento corneal se exploran mediante nueve parámetros: los tres coeficientes de extinción, la concentración y la profundidad de difusión de la solución de riboflavina, la dosis de luz ultravioleta, la duración de la irradiación, el umbral de energía citotóxica de las células endoteliales y el espesor de la córnea. Resultados: La dosis de seguridad (E*) tiene un amplio rango de 3,5 a 12 (J/cm2) para concentraciones de RF de 0,1% a 0,2% y profundidad de difusión de 200 µm a 400 µm. Se muestra que T* y E* son una función exponencialmente creciente de la concentración de riboflavina, la profundidad de penetración y el grosor de la córnea. E* también es proporcional al umbral de energía citotóxica de las células endoteliales. Se ha descubierto que la tasa óptima de fotoiniciación y el aumento de la rigidez de la córnea son el resultado del parámetro competitivo entre la intensidad de la luz ultravioleta y la concentración del iniciador. Una intensidad de luz y un coeficiente de extinción más altos conducen a un tiempo de entrecruzamiento de la superficie más corto, mientras que T* aumenta con el grosor de la córnea (z). La dosis de luz ultravioleta propuesta convencionalmente de 5,4 J/cm2 debe reducirse a los valores óptimos de 1,0 a 2,0 J/cm2 para aumentar al máximo la rigidez de la córnea o la eficacia de la reticulación de la córnea. Conclusiones: Este estudio demuestra que la teoría lineal de la ley de Bunsen Roscoe requiere una revisión no lineal que muestre la dosis y concentración de UV óptimas para aumentar al máximo la rigidez. Las fórmulas analíticas proporcionan una guía útil para el diseño y la optimización de protocolos en la reticulación corneal.