A numerical CFD study to support clinical tests of graft-gas coverage after DMEK eye surgery

In the current literature of Descemet’s membrane endothelial keratoplasty (DMEK) little is known about the exact behaviour of the intraocular bubble in the post-operative period although it plays a crucial roll in the correct adherence and healing of the patient’s graft. This Thesis has characterized said bubble, by taking as representative its projection on the cornea, using computational fluid dynamics. Its shape, size and position as well as the percentage of the donor's graft being covered have been totally described as a function of the patient's anterior chamber geometry, two-degree-of-freedom position and post-operative period, with a series of simple coefficients. As an output of the research, the results are available in different forms for their clinical use. A priori formats such as contour graphs, time-averages and tables have been given to have insight about the consequences of certain decisions over the graft coverage after DMEK. A posteriori designs are also proposed such as heatmaps which can be utilized after the post-operative period to asses the quality of the treatment. It has been shown that for small anterior chambers –especially in phakic eyes- the surgeon's ability to inject the correct amount of gas dominates over what the patient can do with his or her position. However, as the size of the anterior chamber increases -especially in pseudophakic eyes– the position of the patient gains importance. Although different post-operative scenarios have been studied, if the patient is lying down facing up s/he will achieve an almost optimal graft coverage. However, this compromise does not always yield a homogeneous gas contact over all the graft, hindering the bottom quadrants. To resolve this situation, the given optimal positioning should be pursued. Monitoring the position becomes more critical as the anterior chamber increases and for patients with pseudophakic eyes, while more relaxed measures could be applied to small -especially phakic- anterior chambers.

Nell'attuale letteratura sulla Descemet's membrane endothelial keratoplasty (DMEK) poco si sa circa il comportamento esatto della bolla intraoculare nel periodo post-operatorio sebbene svolga un ruolo cruciale nella corretta aderenza e guarigione dell'innesto del paziente. Questa Tesi ha caratterizzato la bolla, prendendo come rappresentativa la sua proiezione sulla cornea, usando la fluidodinamica computazionale. La sua forma, dimensione e posizione, nonché la percentuale d'innesto del donatore coperto sono stati totalmente descritti come una funzione della geometria della camera anteriore del paziente, della posizione a due gradi di libertà e del periodo post-operatorio. Come risultato della ricerca, i risultati sono disponibili in diverse forme per il loro uso clinico. Formati a priori come curve di livello, medie temporali e tabelle sono stati dati per avere un'idea delle conseguenze di alcune decisioni sulla copertura dell'innesto dopo DMEK. Sono anche proposti grafici a posteriori come le mappe di calore che possono essere utilizzate dopo il periodo post-operatorio per valutare la qualità del trattamento. È stato dimostrato che per le piccole camere anteriori --specialmente negli occhi fachici-- la capacità del chirurgo d'iniettare la corretta quantità di gas domina ciò che il paziente può fare con la propria posizione. Tuttavia, poiché la dimensione della camera anteriore aumenta --specialmente negli occhi pseudofachici, la posizione del paziente acquista importanza. Sebbene siano stati studiati diversi scenari post-operatori, se il paziente è sdraiato rivolto verso l'alto, otterrà una copertura dell'innesto quasi ottimale. Tuttavia, questo compromesso non sempre produce un contatto omogeneo del gas su tutto l'innesto, ignorando i quadranti inferiori. Per risolvere questa situazione, deve essere perseguito il posizionamento ottimale dato del paziente. Il monitoraggio della posizione diventa più critico con l'aumentare della profondità della camera anteriore e per i pazienti con occhi pseudofachici, mentre misure più rilassate potrebbero essere applicate a piccole -specialmente fachiche- camere anteriori.