the role of tomography and confocal … · the structural characteristics of filtering blebs post...

Year 1 ı Number 2 ı 2015 85

INTRODUCTION

The goal of this study is to evaluate

the structural characteristics of filtering

blebs post glaucoma surgery from

an anatomical perspective using an

Ex-Press drainage implant with Optical

Coherence Tomography and Confocal

Microscopy. The Ex-Press drainage

implant is an aqueous shunt designed

to reduce intraocular pressure by

draining the aqueous humour from the

anterior chamber into a sub-Tenon's-

subconjunctival space. Once the

aqueous humour has been drained

to this virtual space it is continuously

discharged in three ways: transvenous,

transconjunctival or lymphatic. The

transconjunctival passage, which

was first cited by Kronfeld1 in 1952,

has recently been studied by Labbè

et al2 who have suggested that

aqueous transconjunctival transport is

carried by the conjunctival epithelium

goblet cells. In fact, it appears that

conjunctival microcysts are formed

due to the confluence of “modified”

goblet cells, meaning those cells

with reduced mucin due to aqueous

humour dilution (both being hydrophilic

molecules).

MATERIALS AND METHODSEighty-six eyes were examined. The

study involved 81 Caucasian patients

who had undergone glaucoma surgery

INTRODUZIONE

Lo scopo di questo studio è valutare da

un punto di vista anatomico l’aspetto

strutturale delle bozze post intervento

di glaucoma con impianto Ex-Press

mediante l’utilizzo della Tomografia a

Coerenza Ottica e della Microscopia

Confocale. L’impianto Ex-Press fa parte

degli impianti drenanti, ovvero shunts

dell’acqueo progettati per ridurre la

pressione intraoculare attraverso il

drenaggio dell’umore acqueo dalla

camera anteriore ad uno spazio

sottotenoniano-sottocongiuntivale. Una

volta deviato in questa area virtuale

l’umore acqueo viene continuamente

evacuato da questo spazio mediante tre

vie: via transvenosa, via transcongiuntivale

e via linfatica. La via transcongiuntivale,

evidenziata per la prima volta da Kronfeld1

nel 1952, è stata recentemente studiata

da Labbè e coll2 i quali hanno ipotizzato

che il passaggio transcongiuntivale

dell’acqueo avvenga tramite le cellule

mucipare dell’epitelio congiuntivale.

Le microcisti congiuntivali infatti

sembrerebbero costituite dalla confluenza

di cellule mucipare “modificate”, cioè a

scarso contenuto di mucina poiché diluita

dall’umore acqueo che viene richiamato

dalla stessa in quanto molecola idrofilica.

MATERIALI E METODISono stati esaminati 86 occhi di 81

pazienti di razza caucasica operati di

THE ROLE OF TOMOGRAPHY AND CONFOCAL MICROSCOPY IN THE EVALUATION OF FILTERING BLEBS POST GLAUCOMA SURGERY USING THE Ex-Press™ GLAUCOMA FILTRATION DEVICE

Il ruolo della tomografia e della microscopia confocale nella valutazione delle bozze filtranti dopo intervento chirurgico di glaucoma mediante impianto Ex-Press™

Luca Martini, Maria Pia Bartolomei, Michele Figus, Marco NardiOphthalmology Unit, Department of Neurosciences, University of Pisa, Italy

CORRESPONDING AUTHORLuca Martini

Via P. B. Shelley n°1

56127 Pisa

Tel. +39 3473719554

email:

[email protected]

KEY WORDSEX-press

POAG

Glaucoma

Anterior Segment OCT

Confocal Microscopy

Filtering bleebs

Bleeb

Glaucoma Surgery

PAROLE CHIAVEEx-press

POAG

Glaucoma

OCT segmento anteriore

Microscopia confocale

Bozze filtranti

Bozza

Chirurgia del Glaucoma

86The role of tomography and confocal microscopy in the evaluation of filtering blebs post glaucoma surgery using the ex-press™ glaucoma filtration device

glaucoma mediante impianto Ex-Press,

fra il 2011 e il 2013.

I soggetti inclusi nello studio erano

pazienti affetti da glaucoma primario

ad angolo aperto che nonostante

la terapia farmacologica massimale

presentavano una progressione del

danno glaucomatoso con peggioramento

del campo visivo.

I criteri di esclusione utilizzati sono stati

i seguenti: glaucoma ad angolo stretto,

glaucoma congenito, uveite, glaucoma

neovascolare, pregressi interventi

chirurgici per glaucoma (trabeculectomia,

impianto valvolare, ecc.), pregressi

interventi parachirurgici (Argon Laser

Trabeculoplastica, Laser trabeculoplastica

Selettiva).

Il tono endoculare è stato misurato prima

e dopo l'intervento con il tonometro di

Goldmann. Come criterio di successo

dell’intervento è stata presa una riduzione

di almeno un terzo della tensione

endoculare preoperatoria (senza utilizzo di

farmaci).

Nel corso della visita post-operatoria i

pazienti sono stati osservati alla lampada

a fessura e sono stati sottoposti ad

analisi in vivo con microscopia confocale

e tomografia a coerenza ottica del

segmento anteriore. Dopo aver eseguito

questi esami sono state formate delle

ulteriori sottocategorie in base all’aspetto

morfologico delle bozze.

Tomografia a Coerenza OtticaIl tomografo utilizzato in questo lavoro

è l’OCT Topcon 3D 1000, un OCT

Spectral Domain, che grazie al software

per il segmento anteriore è in grado

di delineare le strutture interne delle

bozze in base alle differenti proprietà

ottiche dei tessuti analizzati. Si tratta di

un esame non invasivo, non a contatto

(elemento importante in quanto non si

alterano meccanicamente le strutture più

delicate e si riduce il rischio di infezioni

with an Ex-Press implant between 2011

and 2013.

The participants included in the study

were patients with primary open-angle

glaucoma which, notwithstanding

maximal drug therapy, showed

progressive glaucomatous damage with

worsening visual field.

The exclusion criteria applied were

the following: narrow-angle glaucoma,

congenital glaucoma, uveitis,

neovascular glaucoma, prior glaucoma

surgery (trabeculectomy, valve implant,

etc.), prior parasurgical interventions

(Argon Laser Trabeculoplasty, Selective

Laser Trabeculoplasty).

Intraocular pressure was measured

before and after surgery with the

Goldmann tonometer. Accepted

criterion for considering the intervention

successful was at least a third

reduction in pre-operative intraocular

pressure (without the use of drugs).

During post-operative examinations

patients were examined using the slit

lamp and underwent in vivo confocal

microscopy and anterior segment

optical coherence tomography analysis.

Following these examinations patients

were divided into further subcategories

based on the morphological

appearance of the blebs.

Optical coherence tomographyThe tomography system used in

this study was the Topcon 3D OCT

1000, a Spectral Domain OCT system

which, thanks to its anterior segment

imagining software, can outline the

interior structure of the bleb based on

the different optical properties of the

analysed tissue. It is a non-invasive,

non-contact (an important factor as it

does not mechanically alter the highly

delicate structures and reduces post-

operative infection risk), allows rapid

execution, is non operator-dependent,


Vertical scan

Horizontal scan

Coronal scan

Ex-Press plate Scleral flap Bleb wall

Microcyst

Scleral flap

Cornea

Ex-Press plate

Peripheral

Mid-peripheral

Limbus


Fig. 1Scanning techniques used

and images obtained

Tecniche di scansione

utilizzate e relative immagini

ottenute

post-operatorie), di rapida esecuzione,

non operatore dipendente, in grado

di fornire immagini ad alta risoluzione

e che consente una ricostruzione

tridimensionale della zona di tessuto

analizzata.

Sono stati utilizzati due metodi di

scansione: il metodo radiale, con centro

di rotazione a livello del flap sclerale,

capable of providing high resolution

images offering a three-dimensional

reconstruction of the analysed tissue area.

Two scanning techniques were used:

radial line scan, with rotation centre at

the scleral flap, 6.0 mm radial scan line;

and scan resolution of 1024 and 3D

grid with radial line scan of 6.0x6.0mm

and scan resolution of 512x128. Using

1Fig.

88

linea di scanning di 6.0 mm e scan

resolution di 1024, ed il metodo a griglia

3D con linea di scanning di 6.0 x 6.0 mm

e scan resolution di 512 x 128. Il metodo

a griglia 3D consente l’elaborazione

tridimensionale della bozza e permette

l’estrapolazione di immagini verticali

(asse Y), orizzontali (asse X) e coronali

(asse Z) (Fig. 1).

Nelle scansioni radiali che intercettano

il limbus e nelle scansioni lungo l’asse

y possiamo osservare: la posizione

del piatto dell’Ex-Press, il flap (quando

visibile), l’accumulo di liquido sopra il flap

(se presente) e la struttura della parete

della bozza. Grazie a queste scansioni

possiamo vedere inoltre se a livello del

flap si è sviluppata una reazione fibrotica

oppure se esso è adeso o meno alla

parete della bozza. Mano a mano che le

scansioni si spostano dal limbus verso la

periferia il piatto del dispositivo Ex-Press

non viene più visualizzato e si possono

apprezzare le altre componenti della

bozza ottenendo informazioni importanti

in caso di bozza diffusa con filtrazione

posteriore.

Grazie alle scansioni coronali (lungo

l’asse z) ricavate dalla ricostruzione

tridimensionale siamo in grado di valutare

soprattutto la lunghezza e la larghezza

del flap ed eventuali reazioni fibrose che

si possono sviluppare a questo livello;

inoltre si può osservare come varia lo

spessore della parete della bozza a vari

livelli di altezza partendo dalla base e

proseguendo verso l’apice della stessa.

Con l’ausilio del software incorporato

nello strumento abbiamo effettuato varie

misurazioni; in accordo con quanto

suggerito dalla letteratura in termini di

significatività3-4, i parametri misurati sono

stati i seguenti: lo spessore della parete

della bozza, la massima altezza interna e

la riflettività della parete.

Lo spessore della parete è stato calcolato

nel punto più spesso posizionando il

the 3D grid technique it is possible to

create a three-dimensional rendering

of the bleb and to extrapolate vertical

(Y-axis), horizontal (X-axis) and coronal

(Z-axis) images (Fig. 1).

From the radial scans that cross-

section the limbus and scan along the

Y-axis, we can observe: the position

of the Ex-Press plate, the flap (when

visible), the accumulation of liquid

over the flap (if present) and the

structure of the bleb walls. This scan

also makes it possible to identify if

a fibrotic reaction has developed on

the flap or if it has coated the bleb

walls. As the scan moves from the

limbus towards the periphery, the

Ex-Press plate is no longer visible and

other components of the bleb can be

studied, thereby garnering important

information if there is posterior bleb

filtration.

The coronal scan (along the Z-axis)

obtained from the three-dimensional

reconstruction, makes it is possible to

evaluate the length and width of the

flaps and possible fibrous reactions

that can develop. Furthermore, the

bleb wall thickness can be observed

at different levels starting from the

base and continuing towards the

apex.

The software incorporated in the

instrument facilitates the gathering of

various measurements. In accordance

with significant published works3-4,

the features measured were: bleb wall

thickness, maximum internal height

and wall reflectivity.

The wall thickness was calculated

at the thickest point by placing the

calliper between the outer and inner

edge (the one towards the scleral

flap). The maximum height of the bleb

is the distance from the inner edge

of the wall and the scleral flap. Wall

reflectivity was examined by analysing

The role of tomography and confocal microscopy in the evaluation of filtering blebs post glaucoma surgery using the ex-press™ glaucoma filtration device


calibro fra la faccia esterna e la faccia

interna (quella che guarda verso il liquido

soprasclerale). La massima altezza interna

della bozza è la distanza che intercorre fra

la faccia interna della parete e lo sportello

sclerale. Per quanto riguarda la reflettività

della parete sono state analizzate le

immagini a falsi colori ottenute dal

tomografo; come in altri studi4 abbiamo

stabilito un grading: da nero a blu assenza

di reflettività o bassa reflettività (Grado

1), da verde a giallo moderata reflettività

(Grado 2), rosso alta reflettività (Grado 3).

Le misurazioni sono state effettuate sulla

miglior immagine radiale intercettante

il limbus ottenuta su una serie di tre

scansioni.

Microscopia confocaleLo strumento utilizzato in questo studio

è un microscopio confocale a scansione

laser: Heidelberg Retina Tomograph

3 (HRT3) con il Rostock Cornea

Module (RCM) con ottica 300 x 300

microns. Gli occhi analizzati sono stati

precedentemente anestetizzati mediante

l’instillazione di Oxibuprocaina Cloridrato

allo 0,4% (Novesina®, Novartis Farma spa,

Roma, Italia). Lo strumento consente di

analizzare la cornea e la congiuntiva da

un punto di vista ultrastrutturale valutando

le strutture cellulari ed extracellulari sia

da un punto di vista qualitativo che da un

punto di vista quantitativo.

Sono state eseguite molteplici scansioni

al fine di esaminare la maggior parte della

superficie della bozza procedendo dal

limbus superiore verso l’alto, fin tanto

che è stato possibile ottenere immagini

qualitativamente soddisfacenti. In ogni

regione esaminata le scansioni sono

state effettuate partendo dall’epitelio

congiuntivale ed andando in profondità

verso la sclera (focalizzando manualmente

i vari strati) procedendo a steps di 1-2

microns fin quanto è stato possibile

acquisire immagini dettagliate.

the false-colour images collected

using the tomograph. As with other

studies4, we established a grading

system: from black to blue with lack

of reflectivity or low reflectivity (Grade

1); from green to yellow with moderate

reflectivity (Grade 2); red with high

reflectivity (Grade 3).

The measurements were performed

on the best radial images cross-

sectioning the limbus chosen from a

series of three scans.

Confocal microscopyThe instrument used in this study

was a confocal scanning microscope:

Heidelberg Retina Tomograph 3

(HRT3) with the Rostock Cornea

Module (RCM) with 300x300 micron

optical. The eyes were anesthetised

prior to analysis using Oxybuprocaine

Hydrochloride 0.4% (Novesina®,

Novartis Farma SpA, Rome, Italy). It

is possible to analyse the cornea and

conjunctiva from an ultrastructural

perspective using this instrument,

thereby evaluating the cellular

and extracellular structure from

both a qualitative and quantitative

perspective. Multiple scans were

carried out in order to capture as

much of the bleb surface as possible,

the scanning proceeded from the

superior limbus upwards until the

capturing of qualitatively-viable images

was no longer feasible. In each section

examined, the scans started from the

conjunctival epithelium and moved

deeply inwards towards the sclera

(manually focusing on the different

layers), proceeding at 1-2micron

intervals until the most detailed images

possible were captured.

The images which were captured at

approximately 2 mm from the limbus,

in the virtual centre of the bleb, were

the ones selected for our calculations.


90

Fig. 2Diffuse epithelial microcysts

on the conjunctival

epithelium visible after

filtering surgery

Microcisti epiteliali diffuse

a livello dell’epitelio

congiuntivale visualizzabili

dopo intervento di chirurgia

filtrante

Fig. 3The different grades of

connective tissue attributed

to the subepithelial

connective tissue in terms

of reflectivity

I vari gradi di connettività

attribuiti al connettivo

subepiteliale in base alla

reflettività Le immagini che sono state utilizzate per

i nostri calcoli sono quelle acquisite a 2

mm circa dal limbus, nel centro virtuale

della bozza.

Le strutture esaminate con attenzione

sono state l’epitelio congiuntivale ed il

tessuto connettivo subepiteliale.

L’aspetto dell’epitelio superficiale della

congiuntiva bulbare alla microscopia

confocale in soggetti sottoposti ad

interventi di chirurgia filtrante mostra

delle lacune iporiflettenti ovalari di

aspetto irregolare definite “microcisti

epiteliali”5 (Fig. 2). In questo studio

abbiamo valutato il numero di microcisti

per campo, ovvero per ogni scansione

eseguita rispettivamente vicino al limbus,

al centro della bozza ed in periferia,

abbiamo selezionato l’immagine con il

maggior numero di microcisti ed abbiamo

calcolato la media tra le tre.

Per quanto riguarda il tessuto connettivo

subepiteliale, in accordo con studi

precedenti4-5, il parametro che abbiamo

analizzato è la densità stessa del

connettivo valutata in termini di reflettività:

grado 0 scarsa densità, grado 1 media,

grado 2 moderata, grado 3 elevata (Fig. 3).

Analisi statisticaL’analisi statistica utilizzata in questo

The structures which were examined

with particular attention were the

conjunctival epithelium and the sub-

epithelial connective tissue.

The confocal microscopy showed

that the superficial epithelial layer

of the bulbar conjunctiva in patients

who had undergone ocular filtering

surgery displayed oval-shaped hypo-

reflective cells defined as “epithelial

microcysts”5. (Fig. 2) In this study the

number of microcysts was evaluated

per area. By this, it is meant that for

each scan done near the limbus,

the centre and the periphery of the

bleb respectively, the image with

the greatest number of microcysts

was selected and the average was

calculated between the three.

In accordance with previous studies4-5,

with regards to the subepithelial

connective tissue, the parameters

chosen to analyse were the connective

tissues own density in terms of

reflectivity: Grade 0 - low density,

Grade 1-average, Grade 2 - moderate,

Grade 3 – high. (Fig. 3)

Statistical analysisThe statistical analysis employed in

this study served to establish which of


2Fig. 3Fig.


lavoro è servita a stabilire quali dei

parametri misurati con l’OCT e con

la microscopia confocale fossero

dirimenti in termini di significatività nella

distinzione fra bozze funzionanti e non.

Il Mann-Whitney U Test si è rivelato

il test più idoneo in questo tipo di

analisi in quanto consente il confronto

delle medie di due gruppi di campioni

indipendenti in cui non si può supporre

una distribuzione di tipo gaussiana.

Un ulteriore vantaggio di questo test è

che i due campioni in considerazione

non devono necessariamente avere lo

stesso numero di osservazioni.

L’ipotesi nulla assunta in questo caso è

che i due campioni siano stati estratti

dalla stessa popolazione (cioè che

tra i due non ci sia una differenza

statisticamente significativa).

Il valore di P utilizzato è stato 0.05.

Per P ≤ 0.05 si respinge l’ipotesi nulla.

Se P è > di 0.05 possiamo accettare

l’ipotesi nulla.

RISULTATIDei pazienti esaminati 35 erano

donne e 51 erano uomini con una età

compresa fra i 51 e gli 80 anni.

I valori di pressione endoculare prima

dell’intervento variavano fra i 24 ed i 37

mmHg.

In base alle misurazioni tonometriche

ottenute gli 86 occhi esaminati sono

stati divisi in 2 gruppi: Gruppo 1

(bozze funzionanti) composto da 39

bozze dove l'obiettivo pressorio dopo

l'intervento è stato raggiunto e Gruppo

2 (bozze non funzionanti) composto da

47 bozze nelle quali il tono endoculare

non è sceso fino al target pressorio

stabilito.

L'esame OCT ha consentito di effettuare

un'ulteriore classificazione degli occhi

esaminati creando delle sotto-categorie

in base all'aspetto morfologico delle

strutture analizzate4-6.

the parameters measured with OCT

and confocal microscopy were void in

terms of significance in the distinction

between functioning and non-

functioning blebs. The Mann-Whitney

U Test proved to be the most suitable

test for this type of analyse as it permits

comparison between outcomes of two

independent sample groups wherein

a Gaussian-type distribution cannot

be assumed. A further advantage

of this test is that the two samples

being considered do not necessarily

have to undergo the same number of

observations.

The null hypothesis adopted in this case

is that the two samples are from the

same population (i.e. that between the

two, there is not a statistically significant

difference).

The p-value used was 0.05.

A ≤ 0.05 p-value disproves the null

hypothesis, while a > 0.05 p-value

supports the null hypothesis.

RESULTSThere were 35 women and 51 men in

the patient group ranging in age from

51 to 80.

Pre-operative intraocular pressure was

measured between 24 and 37 mmHG.

Based on the tonometric

measurements gathered the 86 eyes

which were examined were divided

into 2 groups: Group 1 (functioning

bleb) included 39 blebs where post-

operative target intraocular pressure

was reached; Group 2 (non-functioning

blebs) included 47 blebs in which the

intraocular pressure didn’t drop to the

pre-established target pressure.

The OCT exam made it possible to

execute a further classification of

the examined eyes, consequently

creating sub-categories based on

the morphological appearance of

the analysed structure4-6. The 39


92

Le 39 bozze funzionanti (Gruppo 1)

sono state divise in 14 bozze diffuse e

25 bozze cistiche.

Le 47 bozze non funzionanti (Gruppo 2)

sono state divise in 10 bozze piatte e 37

bozze incapsulate (Tabella 1). Ognuno

di questi gruppi presentava delle

caratteristiche peculiari anche all'esame

con il microscopio confocale (Tab. 1).

BOZZE DIFFUSE All'esame con la lampada a fessura

queste bozze appaiono molto estese e

poco elevate rispetto al piano sclerale.

L'esame tomografico presenta le

seguenti caratteristiche: uno spazio

iporeflettente sopra il flap, ristretto ma

continuo, compreso fra 0.05 e 0.19

mm (media 0.17±0.2); lo spessore della

parete della bozza compreso fra 0.15

e 0.26 mm (media 0.20±0.4); la media

della reflettività della parete di 1.1±0.1.

Alla microscopia confocale si

apprezzano microcisti epiteliali diffuse, in

media in numero di 28±10.2 per campo

e si osservavano poche fibre connettivali

scarsamente arrangiate con una densità

media di 1.3±03. In tutte le scansioni il

functioning blebs (Group 1) were

split into 14 diffuse blebs and 25

cystic blebs. The 47 non-functioning

blebs (Group 2) were divided into 10

flattened blebs and 37 encapsulated

blebs. (Table 1) Each of these

groups also presented particular

characteristics in the confocal

microscopy (Table 1).

DIFFUSE BLEBSUnder examination with the slit lamp,

these blebs appeared very extensive

and not very elevated relative to the

scleral surface.

The tomographic exam presented the

following characteristics: hypo-reflective

cells above the flap, which were small

but continuous, ranging from 0.05 to

0.19 mm (average 0.17±0.2); bleb wall

thickness ranging from 0.15 to 0.26 mm

(average 0.20±0.4); the average reflectivity

of the walls was 1.1±0.1.

The confocal microscopy revealed diffuse

epithelial microcysts, with an average of

28±10.2 per area and few connective

fibres were observed. Those that were,

were sparsely arranged and had an


TOTAL86 BLEBS

GROUP 1(FUNCTIONING)

GROUP 2(NON-FUNCTIONING)

DIFFUSE14 BLEBS

CYSTIC25 BLEBS

FLATTENED10 BLEBS

ENCAPSULATED37 BLEBS

Tab. CLASSIFICATION BASED ON TONOMETRIC MEASUREMENTS AND ON THE TOMOGRAPHIC APPEARANCE OF THE BLEBS - LE CLASSIFICAZIONI EFFETTUATE IN BASE AI VALORI TONOMETRICI ED IN BASE ALL’ASPETTO TOMOGRAFICO DELLE BOZZE1


piatto del dispositivo Ex-Press risulta ben

visualizzabile ed a stretto contatto sia

con lo sportello sclerale (superiormente)

che con il letto sclerale (inferiormente);

a volte è presente una sottile area

allungata iporiflettente fra le due strutture

(Fig. 4).

BOZZE CISTICHEAlla lampada a fessura appaiono

mediamente rilevate rispetto al letto

sclerale, con caratteristiche molto

variabili per quanto riguarda l'estensione.

All’OCT si apprezza un accumulo di

liquido sopra il flap con altezza variabile

da 0.45 a 2.25 mm (media 1.81±0.6),

lo spessore della parete è compreso

fra 0.12 e 0.44 mm (media 0.29±0.3)

con una riflettività media di 1.2±0.3.

Si evidenziano inoltre multipli spazi

iporiflettenti stratificati a più livelli nella

parete delle bozza.

Alla microscopia confocale si osservano

numerose microcisti epiteliali (in media

32±0.98 per campo) ed il connettivo

risulta scarsamente arrangiato con una

densità media di 1.2±0.4.

Il piatto Ex-Press appare ben

average density of 1.3±03. In all of the

scans, the Ex-Press plate was clearly

visible and in close contact with both the

scleral flap (above) and the scleral bed

(below). At times, a thin area of elongated

hypo-reflective cells was present between

the two structures (Fig. 4).

CYSTIC BLEBSUnder the slit lamp, they were detected

relative to the scleral bed with widely

varying features with respect to the

extension.

The OCT revealed an accumulation

of fluid on the flap with height varying

from 0.45 to 2.25 mm (average 1.81±0.6),

wall thickness ranging from 0.12 to 0.44

mm (average 0.29±0.3) with an average

reflectivity of 1.2±0.3. In addition, many

stratified hypo-reflective cells were identified

at different levels of the bleb walls.

Confocal microscopy found numerous

epithelial microcysts were observable

(on average 32±0.98 per area) and

the connective tissue was scarcely

arranged with an average density of

1.2±0.4.

The Ex-Press plate was clearly visible


Fig. 4Diffuse bleb: A) horizontal

tomography scan near the

limbus; B) conjunctival

epithelium; C) conjunctival

connective tissue

Bozza diffusa: A) scansione

tomografica orizzontale in

prossimità del limbus; B)

epitelio congiuntivale; C)

connettivo congiuntivale

Fig. 5Cystic bleb: A) vertical

tomographic section

intersecting the cornea;

B) conjunctival epithelium;

C) conjunctival connective

tissue

Bozza cistica: A) sezione

tomografica verticale

intercettante la cornea; B)

epitelio congiuntivale; C)


4Fig. 5Fig.

94

visualizzabile al di sotto del flap sclerale e

tra la faccia superiore del dispositivo e la

faccia inferiore del flap è sempre visibile

una sottile area iporiflettente (Fig. 5).

BOZZE INCAPSULATEAlla lampada appaiono poco estese,

rilevate e piuttosto localizzate. All’OCT

si apprezza un grande accumulo di

liquido sopra il flap, altezza compresa

fra 1.55 e 2.50 mm (media 1.9±0.4),

circondato da una parete con spessore

molto variabile compreso fra 0.29 e

0.52 mm (media 0.38±0.5) e reflettività

media di 2.2±0.4.

Alla microscopia confocale si

evidenziano poche microcisti isolate

(in media 19±6.3 per campo) ed

il connettivo risulta densamente

arrangiato (in media 2.0±0.5).

Il piatto Ex-Press nel 35% dei casi non

appare individuabile nelle scansioni

orizzontali a causa dell’effetto schermo

causato dall’alta reflettività della parete

della bozza; in alcuni casi a causa

dell’eccessiva altezza della bozza

l’immagine non risulta visualizzabile per

intero nello schermo (Fig. 6).

under the scleral flap and a thin hypo-

reflective area was visible between the

top of the device and the lower edge of

the flap (Fig. 5).

ENCAPSULATED BLEBSUnder the lamp, they didn’t appear

very extensive or apparent, and quite

localised. The OCT showed a large

accumulation of fluid on the flap,

between 1.55 and 2.50 mm high

(average 1.9±0.4), surrounded by a

wall with variable density, between

0.29 and 0.52 mm (average 0.38±0.5)

and average reflectivity of 2.2±0.4.

In the confocal microscopy a few

isolated microcysts were visible

(average 19±6.3 per area) and the

connective tissue was densely

arranged (average 2.0±0.5).

In the horizontal scan, the Ex-Press

plate was not detectable in 35% of

cases due to the effect of the high

bleb wall reflectivity on the screen.

In some cases, due to the excessive

height of the bleb, the image couldn’t

be seen in its entirety on the screen

(Fig. 6).


Fig. 6Encapsulated bleb: A)

horizontal tomographic

images which highlight

the variable density of this

bleb walls; B) conjunctival


connective tissue

Bozza incapsulata: A)

immagini tomografiche

orizzontali che evidenziano

la variabilità dello spessore

della parete in queste bozze;

B) epitelio congiuntivale; C)


Fig. 7Flattened bleb: A)

tomographic image, vertical

section intercepting the

cornea; B) conjunctival


connective tissue

Bozza piatta: A) immagine

tomografica,sezione

verticale che intercetta

la cornea; B) epitelio

congiuntivale; C) connettivo

congiuntivale

6Fig. 7Fig.


BOZZE PIATTEAlla lampada a fessura appaiono

poco estese e senza una significativa

elevazione rispetto al piano sclerale.

All’esame OCT non si apprezza un

vero e proprio strato di liquido sopra

il flap oppure è assente, il piatto del

dispositivo Ex-Press risulta sempre

ben visualizzabile e la parete è molto

spessa (tra 0.32 e 0.48 mm con media

di 0.39±0.3) ed iperriflettente (in media

2.7±0.2).

Alla microscopia confocale non si

apprezzano microcisti, il connettivo si

mostra densamente organizzato e le

fibre connettivali appaiono iperriflettenti

(in media 2.5±0.4) (Fig. 7).

I dati relativi alle misurazioni effettuate

con l’OCT e la microscopia confocale

sono riportati nella tabella 2. I valori

riguardanti l’altezza e lo spessore della

parete sono espressi in millimetri (è

riportato sia l’intervallo massimo fra le

misurazioni che la media con relativa

deviazione standard), il numero delle

microcisti è riferito alla media per

campo e la reflettività della parete e del

connettivo fanno riferimento ai criteri di

FLATTENED BLEBUnder the slit lamp. they do not appear

particularly spread and without a

significant elevation in relation to the

scleral surface. The OCT revealed a

barely visibly or possibly absent fluid

layer on the flap. The Ex-Press plate

was always highly visible and the wall

was very dense (between 0.32 and

0.48 with an average of 0.39±0.3) and

hyperreflective (average 2.7±0.2).

In the confocal microscopy no

microcysts could be seen. The

connectivity tissue was densely

organised and the connective fibres

appeared hyper-reflective (average

2.5±0.4) (Fig. 7).

The data related to the measurements

gathered using the OCT and confocal

microscopy are presented in Table 2.

The values regarding wall height and

density are expressed in millimetres

(both the maximum range between

measurements and the average

with relative standard deviation are

presented). The number of microcysts

refers to the average per area and

reflectivity of the wall and connective


OCT PARAMETERS CONFOCAL PARAMETERS

TYPE OF BLEB Height Wall densityWall

reflectivityNumber of microcysts

Connective tissue

Diffuse Bleb0.05-0.190.17 ± 0.2

0.15-0.26 0.20 ± 0.4

1.1 ± 0.1 28 ± 10.2 1.3 ± 0.3

Cystic bleb0.45-2.251.81 ± 0.6

0.12-0.440.29± 0.3

1.2± 0.3 32 ± 9.8 1.2± 0.4

Encapsulated bleb1.55-2.501.98 ± 0.4

0.29-0.520.38 ± 0.5

2.2± 0.4 19 ± 6.3 2.0 ± 0.5

Flattened bleb0.32-0.480.39 ± 0.3

2.7 ± 0.2 2.5± 0.4

Tab. DATA COLLECTED WITH OCT AND CONFOCAL MICROSCOPY ON VARIOUS TYPES OF BLEBSDATI ACQUISITI TRAMITE OCT E MICROSCOPIA CONFOCALE NEI VARI TIPI DI BOZZE2

96XXXX

tissue refer to formerly mentioned

evaluation criteria.

Statistical analysis of the data obtained

through the OCT was carried out

using the Mann-Whitney U Test. The

wall height, wall density and wall

reflectivity of Group 1 (functioning)

were compared with those of Group

2 (non-functioning). The results were

presented in Table 3. It can be noted

that the only statistically significant

parameter in terms of bleb functionality

was wall reflectivity.

Wall height and density were not

significant.

The parameters gathered using

the confocal microscopy were also

analysed statistically. Between the two

groups, both the number of microcysts

and connective tissue reflectivity

produced significant data for bleb

functionality (Table 4).

CONCLUSIONOver the years many published studies

have used ultrasound biomicroscopy

(UBM) to evaluate numerous post-

trabeculectomy filtering blebs; many

studies present reflectivity as the most

important criteria in the evaluation

of the bleb functionality7: heightened

valutazione enunciati in precedenza.

Nell’analisi statistica dei dati ottenuti con

l’OCT, effettuata con il Mann-Whitney

U Test, sono stati messi a confronto

l’altezza della bozza, lo spessore della

parete e la reflettività della parete fra

il Gruppo 1 (bozze funzionanti) ed il

Gruppo 2 (bozze non funzionanti).

I risultati ottenuti sono riportati nella

tabella 3. Possiamo osservare come

il solo parametro statisticamente

significativo in termini di funzionalità della

bozza sia la reflettività della parete.

L’altezza e lo spessore della bozza non

risultano significativi.

Anche i parametri ottenuti con la

microscopia confocale sono stati

sottoposti ad analisi statistica; fra i due

gruppi sia il numero delle microcisti

che la reflettività del tessuto connettivo

risultano essere dati significativi per la

funzionalità della bozza (Tab. 4).

CONCLUSIONICon l’UBM nel corso degli anni in

letteratura sono state valutate numerose

bozze filtranti post-trabeculectomia;

vari studi riportano come criterio più

importante nella valutazione della

funzionalità della bozza la sua reflettività7:

ad una maggiore reflettività corrisponde


OCT PARAMETERSMANN-WHITNEY U TEST

FUNCTIONING NON-FUNCTIONING P VALUE ≤0.05

Height 1.13 ± 0.8 1.98 ± 0.4 Insignificant

Wall density 0.26 ± 0.5 0.38 ± 0.6 Insignificant

Wall reflectivity 1.1 ± 0.3 2.3 ± 0.2 < 0.001

Tab. STATISTICAL ANALYSIS OF PARAMETRES MEASURED WITH OCT IN THE COMPARISON OF FUNCTIONING AND NON-FUNCTIONING BLEBS - ANALISI STATISTICA DEI PARAMETRI MISURATI CON L’OCT NEL CONFRONTO FRA BOZZE FUNZIONANTI E NON FUNZIONANTI3

Year 1 ı Number 2 ı 2015 97xxxxxxx

reflectivity leads to impaired filtration

ability. Today, thanks to anterior

segment OCT, it is possible to have

more detailed evaluation using a non-

invasive technique that eliminates

contact with the internal bleb structure.

Previous studies, which were also

carried out on post-trabeculectomy

blebs6-8, presented multicyst areas, thin

wall and low reflectivity as the principal

characteristics of bleb functionality.

On the other hand, flattened or

encapsulated non-functioning blebs

appear to be characterised by denser

walls and higher reflectivity.

Today’s published papers do not

include post Ex-Press blebs studies

which present data measured using

anterior segment OCT. In accordance

with what Ciancaglini et al4 observed

in post-trabeculectomy blebs, our

study did not uncover significant

differences in relation to density or

height when comparing functioning

and non-functioning blebs. The most

important differing factor between the

two groups was found to be the bleb

wall reflectivity. The functioning blebs

studied had lower wall reflectivity than

the non-functioning ones.

The confocal microscopy undertaken

una minor capacità di filtrazione. Oggi

grazie all’OCT del segmento anteriore,

siamo in grado di valutare più nel

dettaglio e con una metodica non a

contatto la struttura interna delle bozze.

Studi precedenti, eseguiti anch’essi

sulle bozze post trabeculectomia6-8,

evidenziano come caratteristiche

principali delle bozze funzionanti la

presenza di multipli spazi cistici, una

parete sottile ed una bassa relettività;

viceversa le bozze non funzionanti piatte

o incapsulate sembrano caratterizzate

da una parete più spessa e con una

maggiore reflettività.

Ad oggi in letteratura non ci sono studi

sulle bozze post Ex-Press che riportano

dati misurati con l’OCT del segmento

anteriore. In accordo con quanto

osservato da Ciancaglini e coll4 nelle

bozze post-trabeculectomia, nel nostro

studio non sono emerse differenze

significative per quanto riguarda

spessore ed altezza nel confronto fra

bozze funzionanti e non. L’elemento più

importante in termini di significatività fra

i due gruppi invece è risultata essere

la reflettività della parete della bozza.

Le bozze funzionanti analizzate avevano

una reflettività di parete più bassa

rispetto a quelle non funzionanti.


CONFOCAL

PARAMETRESMANN-WHITNEY U TEST

FUNCTIONING NON-FUNCTIONING P VALUE ≤0.05

Number of microcysts

29.03±4.5 19±6.3 0.0012

Connective tissue density

1.2±0.6 2.3±0.7 0.0041

Tab. STATISTICAL ANALYSIS OF PARAMETRES MEASURED WITH CONFOCAL MICROSCOPY IN THE COMPARISON OF FUNCTIONING AND NON-FUNCTIONING BLEBS - ANALISI STATISTICA DEI PARAMETRI MISURATI CON LA MICROSCOPIA CONFOCALE NEL CONFRONTO FRA BOZZE FUNZIONANTI E NON FUNZIONANTI4

98

for this study found structural changes

effecting the connective tissue and

conjunctival epithelium which is borne

out in other published works9-10. Even

if the baseline studies were carried

out on post-trabeculectomy blebs4,

the fundamental parameters in the

evaluation of the functionality are

nonetheless the number of microcysts

and connective tissue density. Based

on the results obtained in relation to

the cases studied in this work, it can

be said that whether post Ex-Press

implant or post-trabeculectomy blebs

with a greater number of microcysts

tend to function better when compared

to blebs with a lower microcyst count.

This argues in favour of the importance

of transconjunctival filtration which

has been widely analysed in other

studies11-12.

It has emerged from this study that

scarcely arranged and low reflective

connective tissue is connected to

greater bleb functionality (conversely

in post-trabeculectomy blebs4 hyper-

reflective and densely-arranged

connective tissue is closely linked to

the procedure’s failure). More compact

connective tissue actually acts as

an obstacle to filtration through the

conjunctival epithelium

If the data obtained through the OCT

and in vivo microscopy were cross-

referenced, it can be extrapolated

from the OCT analysis that denser

connective tissue arranged more

complexly has higher reflectivity. On

the contrary, lower reflectivity in the

OCT correlates to looser and less

compact connective tissue. Therefore,

it is possible to deduce that the lower

the sub-epithelial fibrous tissue of

the conjunctiva is, the better the rate

of transconjunctival filtration of the

bleb will be. The higher the number

of epithelial microcysts is, the lower

La microscopia confocale eseguita in

questo lavoro ha evidenziato modifiche

strutturali a carico del connettivo

e dell’epitelio congiuntivale che

concordano con la letteratura9-10. Anche

se gli studi di riferimento sono stati

eseguiti su bozze post-trabeculectomia4,

i parametri fondamentali nella valutazione

della funzionalità risultano essere il

numero delle microcisti e la densità

del tessuto connettivo. In base ai

risultati ottenuti possiamo dire che,

per quanto riguarda la casistica di

questo lavoro, sia dopo Ex-Press che

dopo trabeculectomia le bozze con un

maggior numero di microcisti tendono

a funzionare meglio rispetto alle bozze

con un basso numero di microcisti.

Questo depone a favore dell’importanza

della via di filtrazione transcongiuntivale

ampiamente analizzata in altri studi11*-12.

Da quanto emerso in questo lavoro

il tessuto connettivo scarsamente

arrangiato e poco riflettente risulta essere

correlato ad una maggiore funzionalità

della bozza (come nelle bozze post-

trabeculectomia4) viceversa un

connettivo iperriflettente e densamente

arrangiato sembra maggiormente

legato al fallimento dell’intervento.

La presenza di un tessuto connettivale

più compatto infatti si comporta

come un ostacolo alla filtrazione

attraverso l’epitelio congiuntivale. Se

incrociamo i dati ottenuti con l’OCT e

con la microscopia in vivo, possiamo

ipotizzare che un tessuto connettivo

più denso, ed arrangiato in maniera più

complessa, all’analisi OCT risulti avere

una reflettività maggiore. Viceversa una

minore reflettività all’OCT correla con un

connettivo più lasso e meno compatto.

Quindi possiamo dedurre che minore è

la fibrosi subepiteliale della congiuntiva,

maggiore è la capacità di filtrazione

transcongiuntivale della bozza, più alto

è il numero delle microcisti epiteliali e



the intraocular pressure will be.

Future combined use of these two

diagnostic imaging techniques (along

with further technical advances) will

make it possible to understand new

mechanisms of post Ex-Press bleb

filtration; to play a predictive role with

respect to the functionality of the latter;

and to execute detailed analysis of the

complete bleb structure.

ABSTRACTIntroduction: The goal of this

study is to evaluate the structural

characteristics of filtering blebs

post glaucoma surgery from an

anatomical perspective using an

Ex-Press drainage implant with Optical

Coherence Tomography and Confocal

Microscopy.

Methods: Eighty-six eyes of 81

patients, who had undergone

glaucoma surgery via Ex-Press

implant between 2011 and 2013, were

examined. The filtering blips were

evaluated using Optical Coherence

Tomography (OCT) and Confocal

Microscopy. The principal features

assessed by the Tomography were:

bleb height, thickness of the bleb

wall and bleb wall reflectivity. The

principal features assessed by the

Confocal Microscopy were: number of

epithelial microcysts and subepithelial

connective tissue reflectivity.

Statistical analysis of the collected

data was carried out using the Mann-

Whitney U Test. This made it possible

to compare functioning blebs with

non-functioning ones.

Results: based on the intraocular

pressure measured post-operatively

two groups emerged: Group 1

(functioning blebs) eyes that showed

a reduction of at least a third of

preoperative tension and Group 2

(non-functioning blebs) where the

più basso è il tono endoculare. In futuro

l’utilizzo combinato di queste due

tecniche di diagnostica per immagini,

unitamente allo sviluppo tecnologico

delle stesse, permetterà di capire

nuovi meccanismi di filtrazione delle

bozze post Ex-Press, di ricoprire un

ruolo predittivo per quanto riguarda

la funzionalità di queste ultime, e di

analizzare nel dettaglio tutte le strutture

della bozza.

RIASSUNTOIntroduzione: lo scopo di questo studio

è valutare da un punto di vista anatomico

l’aspetto strutturale delle bozze filtranti

post intervento di glaucoma con

impianto Ex-Press mediante l’utilizzo

della Tomografia a Coerenza Ottica e

della Microscopia Confocale.

Metodi: sono stati esaminati 86 occhi di

81 pazienti operati di glaucoma mediante

impianto Ex-Press fra il 2011 ed il 2013.

Le bozze sono state valutate mediante

Tomografia a Coerenza Ottica (OCT) e

mediante Microscopia Confocale.

I parametri presi in considerazione alla

Tomografia sono stati: altezza della bozza,

spessore della parete della bozza e

reflettività della parete. I parametri valutati

con la Microscopia Confocale sono stati:

numero di microcisti epiteliali e reflettività

del tessuto connettivo subepiteliale.

L’analisi statistica dei dati raccolti è stata

effettuata con il Mann-Whitney U Test;

questo ha consentito di confrontare

le bozze funzionanti con quelle non

funzionanti.

Risultati: in base ai valori di pressione

misurati dopo l’intervento sono stati

formati 2 gruppi: Gruppo 1 (bozze

funzionanti) costituito da occhi che

presentavano una riduzione di almeno

un terzo della tensione preoperatoria e

Gruppo 2 (bozze non funzionanti) dove

la riduzione della pressione ottenuta

era meno di un terzo rispetto al valore


100

pressure reduction was less than a

third compared with the preoperative

level. Group 1 consisted of 39 blebs,

Group 2 from 47 blebs.

Based on tomographic appearance,

Group 1 was divided into diffuse blebs

(14) and cystic blebs (25). Group 2 was

divided into encapsulated blebs (37)

and flattened blebs (10). In comparing

the filtering and non-filtering blebs, the

parametres which produced significant

results were: bleb wall reflectivity

(tomographic analysis), microcyst and

conjunctival connective tissue density

(confocal microscopy).

Conclusions: this work has shown

that filtering blebs after an Ex-Press

implant have low reflectivity with

optical coherence tomography, show

an elevated number of microcysts per

area and low conjunctival connective

tissue density; while non-functioning

blebs demonstrated elevated bleb

wall reflectivity, a reduced number of

microcysts and denser subepithelial

connective tissue.

The OCT images made it possible to

deepen understanding of the implant

and the structural changes of the

filtering bleb over time and they also

provided significant surgical guidelines

in cases where re-operation was

necessary.

preoperatorio. Il Gruppo 1 era formato da

39 bozze, Il Gruppo 2 da 47 bozze.

In base all'aspetto tomografico il Gruppo

1 è stato suddiviso in bozze diffuse

(14) e bozze cistiche (25). Il Gruppo 2 è

stato diviso in bozze incapsulate (37) e

bozze piatte (10). Nel confronto fra bozze

filtranti e non filtranti i parametri che sono

risultati significativi sono stati: la reflettività

della parete della bozza (all’analisi

tomografica), il numero di microcisti per

campo e la densità del tessuto connettivo

congiuntivale (alla microscopia confocale).

Conclusioni: da questo lavoro è emerso

che le bozze filtranti dopo impianto

Ex-Press hanno una bassa riflettività alla

tomografia a coerenza ottica, presentano

un elevato numero di microcisti per

campo e una bassa densità del tessuto

connettivo congiuntivale. Quelle non

funzionanti invece mostrano un'elevata

reflettività di parete, un ridotto numero di

microcisti ed un connettivo subepiteliale

più denso.

Le immagini ottenute mediante OCT

hanno consentito di approfondire la

conoscenza sul funzionamento del

dispositivo, sulle modifiche strutturali

della bozza filtrante nel corso del tempo

ed hanno fornito importanti indicazioni

chirurgiche nei casi in cui è stato

necessario eseguire un reintervento.



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