„`html
Cercetătorii au creat un sistem de urmărire multipunct pentru evaluarea corneei
Cercetătorii de la Centrul Internațional pentru Cercetarea Oculară Translațională (ICTER) au dezvoltat un prototip de sistem de imagistică capabil să urmărească simultan răspunsul mecanic al corneei în nouă locații.
Această tehnologie reprezintă un progres semnificativ către o evaluare mai precisă și noninvazivă a biomecanicii corneei, având potențialul de a îmbunătăți detectarea timpurie și monitorizarea unor afecțiuni precum keratoconusul.
Cornea este suprafața transparentă din fața ochiului și prima structură care refractează lumina care intră. Forma și proprietățile sale optice sunt esențiale pentru o vedere clară. Totuși, cornea este mai mult decât o fereastră transparentă; este un țesut complex, stratificat, iar proprietățile sale mecanice influențează modul în care reacționează la presiune, forțe externe și chiar schimbări subtile în propria sa structură.
Înțelegerea acestor proprietăți biomecanice a devenit din ce în ce mai importantă în oftalmologie. Ele pot revela schimbări care apar înainte de a se dezvolta anomalii structurale vizibile și ajută clinicienii să evalueze progresia bolii sau rezultatele tratamentului. Totuși, măsurarea precisă a biomecanicii corneei rămâne o provocare tehnică.
Cercetătorii de la ICTER, care își desfășoară activitatea la Institutul de Chimie Fizică al Academiei Poloneze de Științe, au dezvoltat un nou sistem de tomografie de coerentă optică (OCT) destinat în mod special acestui scop. Studiul lor, intitulat „Single-shot, depth-encoded multiplexed OCT for multi-spot tracking of induced transient corneal dynamics”, publicat în Biomedical Optics Express, descrie un prototip capabil să înregistreze modul în care cornea se deformează după un impuls scurt de aer – totul într-o singură măsurare.
Autorii publicației de la ICTER, actuali și foști membri ai centrului, sunt Karol Karnowski, Jadwiga Milkiewicz, Onur Cetinkaya, Angela Pachacz, Andrea Curatolo, Kamil Liżewski, Dawid Borycki și Maciej Wojtkowski. Proiectul a fost realizat în colaborare cu cercetători de la Universitatea Nicolaus Copernicus din Toruń, Collegium Medicum al Universității Nicolaus Copernicus din Bydgoszcz, Universitatea din Liverpool, Instituto de Óptica Daza de Valdés din Madrid și Universitatea din Rochester.
Privind dincolo de măsurătorile corneene convenționale, instrumentele oftalmice moderne măsoară de regulă grosimea, curbură și forma generală a corneei. Multe evaluări analizează cum reacționează cornea la un stimul mecanic blând. Unul dintre cele mai cunoscute exemple este testul cu puff de aer, utilizat pe scară largă pentru a măsura presiunea intraoculară. În timpul examinării, un impuls scurt de aer provoacă o ușoară deformare a corneei, care este apoi analizată de instrument.
Cu toate acestea, această abordare are o limitare importantă. Slăbirea mecanică a corneei nu este întotdeauna uniformă.
În keratoconus – o boală progresivă care determină subțierea și proeminența corneei – zonele localizate de țesut pot deveni mai slabe din punct de vedere mecanic cu mult înainte ca imaginile convenționale să dezvăluie schimbări structurale evidente. Pe măsură ce boala progresează, pacienții pot experimenta o vedere tot mai slabă, astigmatism crescut, o sensibilitate mai mare la lumină și dificultăți în obținerea unei corecții vizuale bune cu ochelari sau lentile de contact. Cazurile avansate pot necesita tratamente specializate sau chiar transplant de cornee.
Metodele existente de evaluare biomecanică evaluează de obicei răspunsul general al corneei sau analizează deformarea într-un singur plan secțional. Deși aceste abordări oferă informații clinice valoroase, ele pot trece cu vederea anomalii subtile, localizate, care apar departe de axa de măsurare centrală.
Astfel, echipa ICTER a căutat să depășească această limitare. În loc să analizeze cornea o locație la un moment dat, sistemul lor măsoară răspunsul său simultan în nouă poziții – un punct central și opt locații periferice înconjurătoare. Acest lucru permite nu numai determinarea gradului de deformare a corneei, ci și identificarea precisă a locurilor în care țesutul răspunde cel mai puternic și dacă acel model poate indica o slăbire biomecanică locală.
„Cornea este unul dintre principalele elemente optice ale ochiului, responsabilă pentru focalizarea luminii pe retină, așa că nu doar forma sa, ci și proprietățile sale mecanice sunt cruciale. Se crede că starea mecanică a corneei se schimbă în anumite condiții, cum ar fi keratoconusul, înainte ca orice modificări în formă să devină evidente. Prin măsurarea simultană a răspunsului corneei la un stimul cu puff de aer, sistemul nostru poate evalua această asimetrie mecanică, oferind potențialul de a detecta schimbările patologice mai devreme decât metodele bazate exclusiv pe geometria corneei”, afirmă Karol Karnowski.
Noul sistem se bazează pe tomografia de coerentă optică (OCT), una dintre cele mai utilizate tehnici de imagistică în oftalmologie. OCT oferă imagini de înaltă rezoluție, secționale ale ochiului folosind lumină în loc de sunet, devenind astfel echivalentul optic al ultrasunetelor. A devenit indispensabil în imagistica retiniană și diagnosticul segmentului anterior deoarece poate vizualiza țesuturile oculare rapid, noninvaziv și cu o rezoluție de micrometri.
În acest proiect, cercetătorii ICTER au dus tehnologia dincolo de imaginile convenționale OCT. În loc să ilumineze cornea cu o singură rază de probă, au proiectat un sistem optic în care mai multe raze lovesc țesutul simultan. Fiecare rază corespunde unei locații diferite de măsurare. În loc să obțină aceste locații secvențial, semnalele sunt separate prin codificare pe adâncime, permițând înregistrarea informațiilor din mai multe puncte ale corneei într-o singură achiziție OCT.
Avantajul este simplu, dar semnificativ. Sistemele de scanare convenționale colectează date punct cu punct, ceea ce înseamnă că măsurătorile din diferite locații sunt obținute la momente ușor diferite. Pentru țesuturile relativ statice, aceasta nu este o problemă rar întâlnită. Deformarea corneei după un puff de aer, totuși, este un eveniment rapid și trecător, care durează doar câteva zeci de milisecunde. Chiar și cele mai mici mișcări ale ochiului, clipitul, fluctuațiile filmului lacrimal sau întârzierea inerentă a scanării secvențiale pot introduce erori de măsurare.
Prin înregistrarea simultană a tuturor celor nouă locații, sistemul ICTER elimină aceste inconsistențe temporale. Fiecare punct este măsurat în timpul aceluiași eveniment mecanic, oferind o reprezentare mult mai fidelă a modului în care cornea răspunde la forța externă.
Prototipul funcționează la o viteză excepțional de mare. Acesta înregistrează mișcarea corneei la fiecare 10 μs, corespunzând la 100.000 de măsurători pe secundă în toate cele nouă locații simultan.
Cercetătorii au
