Scanările oculare pot indica persoanele cu risc crescut de osteoporoză
Un nou studiu sugerează că imaginile retiniene generate de inteligența artificială pot capta semnale ale îmbătrânirii sistemice asociate cu oase mai fragile, oferind o metodă potențial accesibilă de a identifica persoanele care ar putea necesita o evaluare formală a osteoporozei înainte de a suferi fracturi.
Studiul, publicat în revista PLOS Digital Health, a evaluat dacă „RetiAGE”, un scor de probabilitate derivat din inteligența artificială, ar putea ajuta la depășirea limitărilor abordărilor actuale de screening pentru riscul de osteoporoză. Acest model utilizează estimările vârstei biologice retiniene ca un posibil marker al sănătății sistemice a scheletului.
Modelul a fost utilizat pentru a prezice sănătatea scheletului în două cohorte mari, distincte etnic: studiul PIONEER din Singapore (n = 1.965) și UK Biobank (n = 43.938). Rezultatele modelului au arătat că o vârstă biologică retiniană mai mare este asociată invers cu densitatea minerală osoasă (BMD) și prezice independent osteoporoza incidentă.
Aceste descoperiri plasează RetiAGE ca un candidat noninvaziv și cu costuri reduse pentru screeningul „opportunistic”, în care o vizită de rutină la optometrist ar putea funcționa ca un sistem de alarmă timpurie pentru sănătatea oaselor, ajutând la identificarea persoanelor care ar putea necesita o evaluare formală a osteoporozei înainte de a suferi o fractură.
Osteoporoza este o afecțiune sistemică a scheletului caracterizată prin subțierea progresivă a țesutului osos, deteriorarea microarhitecturii osoase și o scădere sistemică a masei osoase, ceea ce duce la un risc crescut de fracturi ce pot pune viața în pericol. Conform statisticilor de sănătate publică, aproximativ 19,7% din populația globală suferă de osteoporoză, însă cercetătorii cred că acest număr ar putea fi o subestimare semnificativă a prevalenței reale a afecțiunii.
Standardul „de aur” pentru diagnosticare este estimarea precisă a densității minerale osoase (BMD) utilizând absorbțiometria duală cu raze X (DEXA). Totuși, screeningul DEXA este adesea restricționat la indivizii cu risc ridicat din cauza costului ridicat, accesibilității limitate, expunerii la radiații de dozare scăzută și necesității echipamentului și personalului specializat. Aceasta duce la un decalaj diagnostic semnificativ, în care mulți pacienți descoperă afecțiunea numai după o fractură semnal, iar alții rămân asimptomatici.
Din acest motiv, un număr tot mai mare de studii își propun să identifice instrumente alternative de screening, accesibile și cu costuri reduse, dintre care retina reprezintă un candidat puternic. Fundul retinian este singurul loc în care microvasculatura și țesutul neural pot fi imaginate direct și noninvaziv. Studii anterioare au asociat decalajele de îmbătrânire retiniană cu boli cardiovasculare, boala Parkinson și boala renală cronică.
Studiul actual a avut ca scop investigarea legăturii între procesele biologice comune care asociază degenerarea retiniană cu pierderea osoasă, permițând evaluarea noninvazivă a primeia pentru a servi drept proxy predictiv pentru starea sistemică a celei de-a doua, vârsta biologică. Îmbătrânirea biologică este un proces heterogen care captează degenerarea celulară sau a țesutului și de multe ori deviază de la vârsta cronologică a individului.
Cercetarea a utilizat un model de învățare profundă pentru a deriva RetiAGE, un scor de probabilitate continuu care estimează probabilitatea ca un individ să fie biologic mai în vârstă de 65 de ani. Modelul a fost dezvoltat folosind arhitectura rețelei neuronale convoluționale (CNN) Visual Geometry Group (VGG16), antrenată pe 129.236 de imagini retiniene de la 40.480 de participanți.
După antrenarea modelului, RetiAGE a fost utilizat pentru a analiza datele din două populații distincte: datele transversale din studiul PopulatION HEalth and Eye Disease PRofilE în rândul persoanelor în vârstă din Singapore (PIONEER) (n = 1.965; vârstă medie = 72,5) și datele prospective din UK Biobank (n = 43.938 participanți fără osteoporoză la bază; vârstă medie = 56,2; perioada medie de urmărire = 12,2 ani).
Principalele rezultate ale studiului au inclus scorurile T pentru BMD și scorurile de risc de fractură pe 10 ani calculate prin Fracture Risk Assessment Tool (FRAX). Studiul a efectuat, de asemenea, o analiză de asociere la nivelul întregului genom (GWAS) pe 45.496 de participanți pentru a identifica factorii genetici ai RetiAGE.
Rezultatele RetiAGE indică faptul că, cu cât scorul vârstei biologice retiniene al unui individ este mai mare, în raport cu factorii de risc cronologici și clinici, cu atât oasele acestuia tind să fie mai slabe.
În studiul PIONEER din Singapore, un scor RetiAGE crescut a fost asociat invers cu BMD și scoruri T în mai multe regiuni femurale și ale șoldului, cu mai multe asocieri rămânând semnificative după ajustarea pentru factorii de risc ai osteoporozei. În plus, pentru fiecare creștere cu o deviație standard (SD) a vârstei retiniene, scorul riscului pentru fracturi osteoporotice majore a crescut cu 0,48, iar pentru fracturile de șold cu 0,29.
În cohorta longitudinală UK Biobank, participanții cu vârste retiniene mai mari aveau semnificativ mai multe șanse să dezvolte osteoporoză în decada următoare, cu un raport de hazard (HR) de 1,12 pe SD (p < 0,001). Când datele au fost împărțite în quartile, cei din cel mai înalt grup de vârstă retiniană au avut un risc cu 40% mai mare de osteoporoză comparativ cu cei din cel mai jos quartil (p = 0,003).
În plus, adăugarea RetiAGE la instrumentul tradițional de autoevaluare a osteoporozei (OST) a îmbunătățit semnificativ performanța diagnostică. Indicele de concordanță (C-index) a crescut de la 0,585 la 0,635, iar indicele de reclassificare netă (NRI) la 10 ani a fost de 2,5%.
Acest studiu demonstrează că îmbătrânirea biologică retiniană accelerată este un marker de risc independent pentru densitatea minerală osoasă redusă și osteoporoza incidentă în rândul mai multor etnii. Aceste descoperiri sugerează că imaginile retiniene ar putea oferi o metodă scalabilă, cu costuri reduse și noninvazivă pentru screeningul oportunistic al riscurilor de osteoporoză în cadrul serviciilor de îngrijire a ochilor sau în cadrul asistenței primare, așteptând validarea suplimentară.
Deși DEXA rămâne standardul de diagnostic, markerii retinieni derivați din AI, cum ar fi RetiAGE, captează semnale unice ale îmbătrânirii sistemice, oferind o valoare prognostică suplimentară față de factorii de risc demografici tradiționali. Totuși, autorii note
