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Hintergrund: Seit Jahrzehnten wird in Europa die Organkultur zur Konservierung der Spenderhornhäute bevorzugt. Serologie, Mikrobiologie, Spaltlampenbiomikroskopie und insbesondere Endothelzellzahl sind die klassischen Kriterien, um die Tauglichkeit einer Spenderhornhaut festzustellen. Jeder high-volume Keratoplastik-Mikrochirurg hat schon ‚steile‘ Spender mit Keratokonus oder ‚flache‘ Spender nach refraktiver Myopie-Korrektur unbeabsichtigt transplantiert. Darüber hinaus zeigen neuere Studien, dass trotz hoher Qualitätsstandards in den deutschen Hornhautbanken bis zu 15% Spender mit Cornea guttata unbeabsichtigt transplantiert werden, weil sie mit der invertierten Spiegelmikroskopie von geübten Eyebankern nicht erkannt wurden.

Zielsetzung: 1. Reduktion der Verwerfungsrate in der Hornhautbank, 2. Erkennen von Krümmungs- und Dickenanomalien in der Hornhautbank unter sterilen Routine-Bedingungen, 3. Sicheres Erkennen von Guttae in der Hornhautbank unter sterilen Routine-Bedingungen.

Methoden und Ergebnisse: Seit 2010 wurde in der LIONS Hornhautbank Saar-Lor-Lux, Trier/Westpfalz ein Qualitätsmanagement-System nach DIN ISO 9001:2008 eingeführt. Danach nahm die Verwerfungsrate bezüglich der Endothelqualität (24,2% vs. 30,1%) sowie bezüglich der Kontamination (5,0% vs. 10,5%) signifikant ab (p<0.0001).

Seit 2018 wurden fast 1000 routinemäßig organkultivierte Spenderhornhäute, die in sterilen Zellkulturflaschen befestigt waren, mittels VA-OCT CASIA 2 mindestens 24 Stunden nach Zugabe von 6% Dextran T-500 (Medium 2) untersucht. Die Flaschen wurden auf einem eigens konstruierten Halter befestigt. Das OCT-System wurde von der Rückseite des Korneoskleralscheibchens auf dessen optisches Zentrum (zentrale Zone von 7 mm) ausgerichtet und darauffolgend 3-dimensionale Volumendaten in horizontaler und vertikaler Scanrichtung erzeugt. Nach der Vorverarbeitung der Daten wurde eine Kanten-Detektion der Vorder- und Rückfläche der Spenderhornhaut mit MATLAB durchgeführt. Anschließend wurde ein sphäro-zylindrisches Oberflächenmodell an die detektierten Oberflächen angepasst, um die Radien von Vorder- und Rückseite zu bestimmen. Der mittlere steile/flache Vorderflächenradius betrug 7,5±0,2 (6,8–7,9) / 7,7±0,2 (7,3–8,8) mm, die entsprechenden Werte für die Rückfläche waren 6,6±0,2 (5,9–7,1) / 6,7±02 (6,2–7,5) mm und die mittlere zentrale Dicke betrug 585,6±43,9 (454,9–678,9) µm. Anomalien (jenseits ± 3 Standardabweichungen) wurden bei 1,9% bezüglich der Vorderflächenkrümmung, bei 2,3% bezüglich der Rückfläche und bei 1,2% bezüglich der Dicke gefunden. Diese Spenderhornhäute werden nicht für DALK/PKP aber für DASEK/DMEK benutzt.

Seit 2021 werden mittels semiquantitativer Kriterien und auch mittels Künstlicher Intelligenz (KI) Kriterien erforscht, die mit verschiedenen Schwergraden von Guttata in den Spendergeweben korrelieren. Zum Einsatz kommt hierbei u.a. das Case Based Reasoning (CBR), bei dem ein beliebiges neu hochgeladenes Endothelzellmosaik mit den ähnlichsten Bildern der Datenbank verglichen wird, deren späterer klinischer Guttata-Grad (0, +, ++, +++) bekannt ist. Die weiteren KI-Ansätze, die die Forscher am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) derzeit testen, sind Convolutional Neural Networks und Random Forests.

Schlussfolgerungen: Die Einführung eines funktionierenden QM-Systems, die sterile Spendertomographie und ein KI-basiertes Screening auf Guttae scheinen in der Lage zu sein die Spenderauswahl in der Hornhautbank unter sterilen Bedingungen im Routinebetrieb zu optimieren.