Birifrangenza sclerale posteriore misurata mediante tripla

Nature Biomedical Engineering volume 7, pagine 986–1000 (2023)Citare questo articolo

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Negli occhi miopi, il rimodellamento patologico del collagene nella sclera posteriore è stato osservato principalmente ex vivo. Qui riportiamo lo sviluppo della tomografia a coerenza ottica sensibile alla polarizzazione a triplo ingresso (OCT) per la misurazione della birifrangenza sclerale posteriore. Nelle cavie e negli esseri umani, la tecnica offre sensibilità e accuratezza dell'immagine superiori rispetto all'OCT sensibile alla polarizzazione a doppio ingresso. In studi della durata di 8 settimane con giovani porcellini d'India, la birifrangenza sclerale era correlata positivamente con gli errori di rifrazione equivalenti sferici e prevedeva l'insorgenza della miopia. In uno studio trasversale che ha coinvolto individui adulti, la birifrangenza sclerale è stata associata allo stato di miopia e correlata negativamente con gli errori di rifrazione. L'OCT sensibile alla polarizzazione a triplo ingresso può aiutare a stabilire la birifrangenza sclerale posteriore come biomarcatore non invasivo per valutare la progressione della miopia.

La miopia (miopia) è un disturbo visivo diffuso che può essere corretto con occhiali, lenti a contatto o chirurgia refrattiva. Tuttavia, la progressione continua verso una miopia elevata espone i pazienti a un rischio maggiore di sviluppare complicanze pericolose per la vista1,2. Studi recenti hanno riportato che il 10-30% dei pazienti con miopia elevata sviluppa complicanze patologiche associate più avanti nella vita3,4, tra cui maculopatia miopica e neuropatia ottica, che portano a un deficit visivo irreversibile5,6. Sono disponibili interventi clinici per ritardare la progressione della miopia in stadio iniziale e salvare gli occhi con complicanze patologiche7,8. Tuttavia, mancano biomarcatori affidabili che guidino la tempistica del trattamento. Nello specifico, per la miopia in stadio iniziale, l'atropina topica si è dimostrata efficace nel controllare la progressione della miopia9, ma i suoi effetti avversi ne precludono l'applicazione universale a tutti i pazienti10,11. Attualmente, le decisioni terapeutiche si basano sulla progressione documentata della miopia12, ovvero sulla linea di base e sul deterioramento dell'errore refrattivo equivalente sferico (SE) nell'ultimo anno. Tuttavia, le ampie fluttuazioni dell’ES durante lo sviluppo della miopia nell’infanzia e la scarsità di registrazioni documentate pongono problemi pratici nel processo decisionale13. Per la miopia allo stadio terminale, la chirurgia di rinforzo sclerale posteriore (PSR), compreso l'instabilità maculare, è una terapia clinicamente disponibile per rafforzare la sclera posteriore e arrestare il continuo allungamento dell'occhio14,15. Ma gli standard su se e quando eseguire gli interventi chirurgici PSR sono controversi e inconcludenti15,16. Per guidare il processo decisionale relativo al trattamento, esiste un urgente bisogno di biomarcatori che prevedano in modo affidabile la progressione della miopia e indichino i primi cambiamenti patologici negli occhi miopi.

A causa del suo ruolo fondamentale nel definire la forma dell'occhio, la sclera è stata ampiamente studiata in modelli animali e esseri umani con miopia o miopia patologica17,18,19,20. La sclera è un tessuto denso, ricco di collagene e meccanicamente resistente che riveste l'occhio e ne protegge le strutture interne21. Durante lo sviluppo e la progressione della miopia, il segmento posteriore della sclera subisce un processo di rimodellamento che comprende assottigliamento22, indebolimento23 e allargamento della superficie24, con conseguente eccessivo allungamento assiale dell'occhio che ne compromette la funzione ottica. Inoltre, un ampio rimodellamento sclerale può predisporre i pazienti allo stafiloma, un'estroflessione irregolare della parete oculare posteriore, che è una caratteristica distintiva della miopia patologica. Lo stafiloma può creare forze di taglio attraverso la retina ed è uno dei principali fattori fisiopatologici delle complicanze potenzialmente letali associate alla miopia25. Attualmente, lo stafiloma viene diagnosticato attraverso l'osservazione di una forma oculare irregolare mediante ecografia o tomografia a coerenza ottica ad ampio campo (OCT)6. Tuttavia, la deformazione della forma dell'occhio può essere il risultato secondario di un esteso rimodellamento sclerale che, a questo punto, potrebbe già aver causato un danno irreversibile alla retina26. Dagli stadi iniziali a quelli tardivi della miopia, il collagene sclerale si rimodella costantemente a livello microscopico; questi cambiamenti includono una diminuzione del diametro delle fibre di collagene27,28, uno spostamento verso un'architettura disordinata con una riduzione del numero di fibre intrecciate22,29 e alterazioni nella direzione delle fibre30. Le tecniche di imaging, tra cui la microscopia a luce di polarizzazione (PLM)31,32 e la microscopia elettronica a trasmissione (TEM), sono state essenziali per identificare questi cambiamenti associati al rimodellamento sclerale, ma sono adatte solo per campioni ex vivo. Attualmente non è disponibile in commercio alcuno strumento per ispezionare il collagene sclerale posteriore in vivo. Sulla base delle conoscenze sul rimodellamento sclerale negli occhi miopi, immaginiamo che uno strumento che consenta l'imaging in vivo del collagene nella sclera posteriore potrebbe consentire la valutazione dello stato della miopia, la previsione della sua progressione, l'identificazione dell'indebolimento sclerale e la valutazione prospettica del rischio di alterazioni patologiche.