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Scansione Digitale Occhio

 

La medicina personalizzata o "medicina di precisione" è una delle tendenze più significative della medicina del 21° secolo. La Dott.ssa Ursula Schmidt-Erfurth, responsabile del dipartimento di oftalmologia e optometria della MedUni di Vienna, ha affermato: "Si tratta del trattamento giusto per il paziente giusto al momento giusto." Guardare negli occhi, usando le tecniche digitali ed analizzando i Big Data, fornisce anche un quadro accurato delle condizioni mediche generali di una persona, facilita la diagnosi precoce e il trattamento, rendendo i pazienti "trasparenti". La conferenza specialistica ART-2017 Advanced Retinal Therapy è caratterizzata da questi sviluppi digitali nella medicina personalizzata.

"Come una finestra sulle condizioni del cervello e del sistema vascolare di una persona, la retina offre enormi informazioni sui dati della Life Science", ha spiegato Schmidt-Erfurth. In collaborazione con il Dipartimento di Medicina III e la Divisione di Endocrinologia e Metabolismo, diretta da Anton Luger, sarà in futuro possibile per i medici della MedUni di Vienna effettuare una diagnosi di diabete dall'occhio, usando la prima tecnica di screening retinico digitale automatizzata, senza l'aiuto di un oculista. In termini di diagnostica per immagini, l'occhio è una parte unica del corpo umano. Utilizzando la tecnologia "optical coherence tomography" o OCT, vengono prodotte 40.000 scansioni in 1,2 secondi, con un volume totale di 65 milioni di voxel. Il termine voxel è una contrazione di "volume" e "elemento" e si riferisce a un punto in una griglia tridimensionale e in generale ad un enorme volume di informazioni ottenibili dalla retina di un paziente. I dati OCT vengono analizzati utilizzando algoritmi automatizzati generati sulla base di una Intelligenza Artificiale. Sia il dispositivo sia il metodo IA sono stati sviluppati dalla Medical University di Vienna, in particolare presso il Centro di fisica medica e ingegneria biomedica e nel laboratorio OPTIMA Christian Doppler, sotto la supervisione di Schmidt-Erfurth. Christoph Hitzenberger e Adolf Fercher del Centro di fisica medica e ingegneria biomedica hanno ricevuto quest'anno il premio Dolores H. Russ, il "Premio Nobel per le scienze ingegneristiche", per lo sviluppo iniziale dell'OCT come tecnica. Inoltre, Ursula Schmidt-Erfurth ha appena ricevuto la Donald Gass Medal dalla più importante società negli Stati Uniti, la Macula Society, e detiene anche numerosi brevetti per lo sviluppo di questi algoritmi.

"Un'immagine digitale della retina ci fornisce un'enorme quantità di dati, offrendo informazioni sull'intera vita personale e medica di una persona", ha spiegato Schmidt-Erfurth. "Non solo su malattie esistenti o potenziali, ma anche sullo stile di vita." Ad esempio, la retina mostra quanti anni ha una persona, il suo genere, le abitudini al fumo, la pressione sanguigna e se ha il diabete, o almeno un maggiore rischio di svilupparlo. "Finora non siamo stati in grado, come internisti, di guardare negli occhi, perché mancava l'esperienza diagnostica e non disponevamo delle attrezzature necessarie nel nostro reparto. Il diabete e l'ipertensione sono condizioni molto comuni e, in molti pazienti , provocano danni retinici a lungo termine", ha spiegato Florian Kiefer, internista che lavora presso il Dipartimento di Medicina della MedUni di Vienna III. "Incorporando queste nuove tecnologie nell'assistenza clinica, saremo in grado di ottenere un'immagine molto più accurata della salute generale dei nostri pazienti, in modo che non solo saremo in grado di offrire loro singole informazioni e consigli, ma anche trattamenti personalizzati. Questo approccio rappresenta un ulteriore importante passo avanti verso una cura più completa del numero sempre più grande di diabetici." Inoltre, potrebbe essere possibile in futuro rilevare le malattie degli organi interni, come i reni, i problemi legati all'età e le malattie neurologiche dallo studio della retina.

Schmidt-Erfurth ha affermato: "Un gran numero di tecniche digitali sono già utilizzate nella gestione delle condizioni oculari, sempre con l'obiettivo di migliorare gli standard di cura oftalmologica. La scansione digitale della retina è un ulteriore passo rivoluzionario in questa direzione. Apre un intero universo di potenziali applicazioni, ben oltre quelle puramente mediche... e un cambiamento essenziale nella descrizione del lavoro dei medici nel prossimo futuro."

Ad ogni modo, già da due ricerche effettuate nel 2012 presso la Johns Hopkins University School of Medicine, era emerso che una scansione oculare economica, della durata di cinque minuti, può valutare con precisione la quantità di danni cerebrali nelle persone affette da sclerosi multipla, ed offrire indizi su quanto velocemente progredisce la malattia.

Il Dott. Peter A. Calabresi, professore di neurologia e capo degli studi descritti su The Lancet Neurology e Archives of Neurology, ha affermato: "L'occhio è una finestra nel cervello e misurando quanto è sano l'occhio, possiamo determinare quanto è sano il resto del cervello. Le scansioni oculari non sono molto costose, sono davvero sicure e sono ampiamente utilizzate in oftalmologia, e ora che abbiamo prove del loro valore predittivo circa la sclerosi multipla, pensiamo che siano pronte per i primi test. Dovremmo usare questo nuovo strumento quantitativo per saperne di più sulla progressione della malattia, compresi i danni ai nervi e l'atrofia cerebrale."

Calabresi ed i suoi colleghi hanno utilizzato la tomografia a coerenza ottica o OCT per analizzare i nervi in ​​profondità nella parte posteriore dell'occhio, applicando un software speciale co-sviluppato che è in grado di valutare strati precedentemente non visualizzabili del tessuto retinico sensibile alla luce. La scansione non utilizza radiazioni nocive ed è pari a un decimo del costo di una risonanza magnetica. Il software è già commercializzato.

Nel documento pubblicato su The Lancet, Calabresi e il suo team hanno riferito di aver misurato lo spessore o il gonfiore dello strato nucleare interno della retina in 164 pazienti con sclerosi multipla o SM, e di 60 controlli sani, in seguito a cambiamenti in questi tessuti nell'arco di quattro anni. Allo stesso tempo, hanno anche usato la risonanza magnetica cerebrale per misurare direttamente i punti infiammatori e hanno eseguito test clinici per determinare i livelli di disabilità.

Più infiammazione e gonfiore i ricercatori trovavano nelle retine dei pazienti con SM, più l'infiammazione si manifestava anche nella risonanza magnetica cerebrale. La correlazione, hanno riferito, affermava il valore delle scansioni della retina come surrogato a sé stante del danno cerebrale. Avere tali informazioni così facilmente disponibili potrebbe consentire ai medici di dire con precisione fino a che punto la malattia è progredita e di consigliare meglio i pazienti su come dovrebbero procedere con la loro cura.

I ricercatori hanno anche trovato un edema maculare microcistico nella parte centrale delle retine di 10 pazienti affetti da SM, piccole sacche di fluido che si trovano tipicamente nelle persone più anziane, di solito diabetiche. Anche se Calabresi ha avvertito che le scansioni degli occhi non hanno ancora un valore diagnostico primario per la SM, ha però detto che trovare una cisti come questa nell'occhio di una persona giovane e sana potrebbe essere la ragione per farla valutare per il disturbo. La sclerosi multipla colpisce tipicamente fra i 20 e i 50 anni, e colpisce due o tre volte di più le donne rispetto agli uomini.

Nel documento pubblicato su Archives of Neurology, Calabresi e colleghi hanno esaminato le scansioni oculari e cerebrali di 84 pazienti con SM e di 24 controlli sani. Questa volta, si sono concentrati su altri due strati profondi della retina, lo strato cellulare ganglio con lo strato plessiforme interno (GCL + IPL) e lo strato di fibre nervose della retina peripapillare (pRFNL). Una maggiore perdita di cellule in quelle aree era fortemente correlata con una maggiore atrofia nella sostanza grigia del cervello, a significare un maggior danno ai nervi causato dalla SM. La materia grigia consiste nella parte del cervello in cui vivono le cellule nervose e svolge un ruolo simile al disco rigido di un computer, in contrasto con la materia bianca che è più simile al cablaggio che invia le informazioni dal cervello al midollo spinale e al resto dei nervi del corpo.

Calabresi, direttore del Centro per la sclerosi multipla Johns Hopkins, ha affermato che questo risultato è particolarmente importante perché la neurodegenerazione è così difficile da misurare accuratamente. In un giovane con SM, il cervello può essere in fase atrofizzante ma può non causare sintomi perché il cervello è in grado di compensare ciò che sta perdendo. In definitiva, tuttavia, la perdita di cellule cerebrali diventa evidente ed è irreversibile. Calabresi ha detto che se vedesse il tipo di spessore su una scansione oculare che indica una grave atrofia, considererebbe la prognosi di un paziente meno incoraggiante di una persona con una retina sana, e queste informazioni potrebbero guidare i medici a trattare in modo più aggressivo la condizione. Ad esempio, ha detto che probabilmente raddoppierà gli sforzi per inserire un paziente in una sperimentazione clinica per un farmaco sperimentale prima che si verifichi troppo danno permanente.

Calabresi ha detto che le sue scoperte potrebbero anche cambiare il modo con cui i ricercatori si avvicinano alla SM, a lungo ritenuta essere causata da un sistema immunitario che attacca erroneamente la proteina grassa chiamata mielina che isola i nervi e li aiuta a inviare segnali elettrici che controllano il movimento, la parola e altre funzioni. L'utilità delle scansioni solleva la possibilità che possa esserci qualcos'altro, dato che non c'è mielina nella profondità della retina dell'occhio. Se il sistema immunitario sta perseguitando qualcos'altro insieme alla mielina, questa analisi potrebbe aiutare i ricercatori a trovare nuovi farmaci per indirizzare i sintomi invalidanti della SM, come visione offuscata, intorpidimento e debolezza. "È molto importante sapere cosa sta attaccando il sistema immunitario", ha detto. "I trattamenti che abbiamo adesso sono solo moderatamente efficaci, quindi forse non stiamo studiando i giusti tipi di cellule."

Tornado ancora più indietro nel tempo, per la precisione di due anni, nel 2010 si notò che una semplice scansione oculare può anche rilevare i primi segni di danni ai nervi causati dal diabete. In particolare, un articolo di Nathan Efron presentava una revisione della recente ricerca sui marcatori oftalmici della neuropatia diabetica periferica o DPN, con l'obiettivo di sviluppare un test rapido e indolore per lo screening dei danni ai nervi causati dal diabete durante gli appuntamenti di routine per la cura degli occhi. Il Dott. Efron aveva scritto: "Guardando al futuro, questa ricerca potrebbe aprire la strada a un ruolo più ampio per le professioni oftalmiche nella gestione del diabete."

I progressi dell'high-tech (hardware e software) possono portare alla realizzazione di un semplice test di screening per i danni ai nervi diabetici. L'interesse del Dott. Efron, egli stesso diabetico, per i marcatori oftalmici di DPN iniziò a manifestarsi più di dieci anni fa, quando stava discutendo i propri sintomi con il suo specialista diabetologo. La neuropatia diabetica è una delle principali complicanze a lungo termine del diabete. Influenzando circa la metà dei pazienti diabetici, la DPN provoca sintomi quali intorpidimento, formicolio o dolore alle braccia e alle gambe. "I pazienti con intorpidimento possono non essere a conoscenza di un trauma ad un piede, il che potrebbe trasformarsi in un'ulcera al piede", aveva scritto il Dott. Efron. "Se non trattata, questa potrebbe richiedere l'amputazione."

Negli ultimi anni, il Dott. Efron ha condotto ricerche approfondite sui metodi per rilevare la DPN esaminando gli occhi. Questa correlazione è ricercabile attraverso tecniche "high-tech" come la microscopia confocale corneale, che consente la valutazione della struttura e della funzione del nervo corneale a livello cellulare. Usando questa e altre tecniche avanzate, il Dott. Efron ed i suoi colleghi ricercatori hanno scoperto che la neuropatia diabetica è legata alla degradazione dei nervi corneali, ad una ridotta sensibilità corneale, ad un assottigliamento delle fibre del nervo retinico ed alla perdita del campo visivo periferico. I ricercatori sperano di combinare questi quattro fattori in una semplice scansione oculare in grado di rilevare il danno neurologico provocato dal diabete nelle fasi iniziali, anche prima che il paziente noti dei sintomi. Questo è importante, perché attualmente la DPN può essere rilevata solo mediante biopsie nervose dolorose o valutazioni indirette come i test sensoriali. L'obiettivo, secondo il Dott. Efron, è quello di sviluppare un metodo di screening rapido, indolore, non invasivo, sensibile, reiterativo, conveniente e clinicamente accessibile per la diagnosi precoce, la diagnosi, la gravità della malattia e il monitoraggio della progressione della DPN , oltre a valutare l'efficacia di eventuali interventi terapeutici.

Tutte queste scoperte, dal grande potenziale diagnostico e conoscitivo, sono senza dubbio utili quanto affascinanti. Tuttavia, occorre anche notare che potrebbero in futuro portare a tensioni dal punto di vista morale. Ad esempio, come nel caso dell'analisi del DNA di una persona al fine di valutare la probabilità della manifestazione di malattie come i tumori, la scansione retinica potrebbe avere anch'essa delle conseguenze in ambito lavorativo, famigliare, affettivo, assicurativo, etc. Sapere sempre di più sulle "condizioni di salute" presenti o future (possibili e probabili) di una persona, potrebbe esporre quest'uomo, donna o bambino ad eventuali pregiudizi o shock personali o famigliari. In questi ultimi decenni la "bioetica" si è molto organizzata riguardo a diverse tematiche, ma non in maniera altrettanto approfondita per quanto riguarda la "diagnosi precoce" ed altre procedure mediche, cliniche e diagnostiche. Non s'intende affermare che non è bene sapere, quanto piuttosto che è bene che queste eventuali informazioni (in particolare se non favorevoli) siano trattate con la massima riservatezza ed il massimo rispetto della dignità della persona, in tutte le sue sfere d'azione ed influenza, preservandola in questo modo da spiacevoli conseguenze a livello lavorativo e famigliare, come si è accennato. Il buon uso della scienza, infatti, non consiste solo in un continuo accumulo d'informazioni, ma anche in un'adeguata applicazione dell'intelligenza, al fine di trattare "bene" questa mole di dati.

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