[OCT Observations] Imaging multimodale dell'occhio secco mediante OCT

Immagini multimodali dell'occhio secco da parte di OCT

Il rimodellamento dell'epitelio corneale e la sua capacità compensatoria di mantenere un equilibrio biomeccanico della cornea sono noti e il loro ruolo è importante nel mantenere un'elevata qualità ottica. La continua rigenerazione delle cellule epiteliali è essenziale per garantire le loro funzioni, e diversi fattori come il film lacrimale, l'innervazione neuronale, il battito delle palpebre riflesse contribuiscono a mantenere un ambiente favorevole per il rinnovamento dell'epitelio corneale.
La morfologia dell'epitelio corneale durante le diverse fasi dell'occhio secco ha caratteristiche variabili, associate ad altri criteri di analisi disponibili nei nostri dispositivi come la valutazione del menisco delle lacrime, la meibography, e quindi offrono un approccio multimodale da parte dell'OCT della superficie oculare.

Topografia dell'epitelio corneale normale nell'OCT

D.Z. Reinstein et al. sono stati i primi ad analizzare l'epitelio corneale mappando l'intera superficie corneale utilizzando un dispositivo ad ultrasuoni ad altissima frequenza, l'Artemis [1]. Secondo il loro studio, lo spessore epiteliale medio di un soggetto normale, escluso lo spessore del film lacrimale di circa 4,79 ± 0,88 μm, era 53,4 ± 4,6 μm. Il loro lavoro ha mostrato che l'epitelio corneale è più spesso nella sua parte inferiore che nella sua parte superiore nelle cornee normali, probabilmente a causa dell'attrito derivante dalla dinamica del battito delle palpebre (Figura 1). Infatti, il movimento più ampio della palpebra superiore crea più attrito sulla superficie oculare ed esercita un effetto meccanico sulle cellule epiteliali inducendo un assottigliamento dell'epitelio.

Figura 1. Mappa epiteliale di un occhio normale con distribuzione uniforme.

I recenti sviluppi dell'OCT, in particolare in termini di risoluzione assiale, ci consentono, grazie a strumenti di segmentazione, di isolare lo strato dell'epitelio corneale rilevando automaticamente il film lacrimale e l'interfaccia dello strato epitelio-Bowman. Il software permette di generare una topografia dell'epitelio corneale di 6 × 6 mm, 9 × 9 mm e ora anche 10 × 10 mm, offrendo così una migliore correlazione con la topografia corneale (Figura 1). Uno dei dispositivi più efficienti attualmente è il SOLIX™ (Visionix, Fremont, USA) con cui abbiamo svolto questo lavoro.

Nell'OCT, la misurazione non invasiva dell'epitelio corneale include il film lacrimale e lo spessore medio secondo Y. Li et al. [2] sarebbe in un soggetto normale di 52,3 ± 3,6 μm al centro, 49,6 ± 3,5 μm nella parte superiore e 51,2 ± 3,4 μm sotto, il che corrobora il lavoro svolto con Artemis (Figura 2).

Figura 2. Mappe epiteliali di diversi diametri dello stesso paziente evidenziando l'interesse clinico contributivo di una mappatura più ampia. In questo caso, l'iperplasia dell'epitelio corneale viene visualizzata al meglio in 10 mm con un inizio di assottigliamento dell'epitelio corneale in superiore.

Uno studio, condotto da A.J. Kanellopoulos e G. Asimellis [3] ha mostrato una certa accuratezza nelle misure OCT dell'epitelio corneale con una ripetibilità delle misurazioni di 1 μm e una variabilità dello spessore topografico dell'ordine di 0,25 μm. È importante ricordare questa precisione quando conosciamo le piccole variazioni, di pochi micron, delle modificazioni dell'epitelio corneale.

Rimodellamento epiteliale e secchezza oculare

La misurazione dell'epitelio corneale nell'OCT fornisce una proiezione delle condizioni della superficie oculare non solo perché include il film lacrimale [4], ma anche perché la pachimetria epiteliale varia a seconda delle condizioni della superficie oculare. Il rimodellamento dell'epitelio corneale e la sua capacità compensatoria di mantenere un equilibrio biomeccanico della cornea sono noti e il suo ruolo è importante nel mantenere un'elevata qualità ottica.

Nell'occhio secco nella fase iniziale, la pachimetria epiteliale evidenzia iperplasia dell'epitelio corneale con una predominanza dell'apice corneale in quello inferiore. Il livello di iperplasia sembra anche essere strettamente correlato al livello di disfunzione di Meibomio, quindi è comune trovare iperplasia più pronunciata nell'occhio con disfunzione di Meibomio più avanzata (Figura 3).
La zona iperplastica dell'epitelio corrisponde spesso alla posizione corneale in cui si osservano i primi segni di rottura del film lacrimale durante l'esame del tempo di rottura (Figura 4).

Figura 3. Paziente, 27 anni, con un quadro di blefarite di origine accomodativa che presenta iperplasia epiteliale bilaterale nell'apice inferiore, aspetto più pronunciato dell'occhio destro dove la meibografia mostra una disfunzione delle ghiandole di Meibomio più accentuata.

Figura 4.
Ha. Immagine della cornea del paziente con telecamera a infrarossi OCT durante l'acquisizione delle immagini.
b. Topografia pachimetrica epiteliale che rivela iperplasia a forma di mezzaluna nella parte inferiore dell'apice.
c. Topografia pachimetrica epiteliale con scala standardizzata che evidenzia questa iperplasia in modo più evidente.
d. Correlazione dell'esame del tempo di rottura che mostra la rottura del film lacrimale associata ad alcune tracce di cheratite puntata superficiale che corrispondono esattamente all'area dell'iperplasia epiteliale corneale.

Questa iperplasia può essere trovata in altre sedi corneali a seconda della cronicità dell'occhio secco (Figura 5). Studi di immunofluorescenza in modelli murini con occhio secco indotto in camera ad ambiente controllato hanno dimostrato, grazie alla dimostrazione della proteina Ki-67 (marker di proliferazione cellulare), iperplasia delle cellule epiteliali corneali [5]. Questa iperplasia epiteliale sembra essere di origine reattiva ed è correlata a microlesioni indotte sia da stress iperosmolare che dall'effetto microabrasivo del battito delle palpebre per il mantenimento della superficie oculare in moderata secchezza. I meccanismi non sono ancora completamente chiariti, ma l'ipotesi più probabile sarebbe che l'occhio secco potrebbe essere la causa dell'infiammazione neurogena o meno e che l'aumento delle citochine pro-infiammatorie sarebbe coinvolto nella proliferazione cellulare e nella cheratinizzazione [6, 7].

Dopo un trattamento che combina l'igiene delle palpebre con maschera riscaldante e agente idratante nella1a intenzione, c'è un riassorbimento quasi completo della comparsa di iperplasia epiteliale mediante normalizzazione della superficie oculare dopo il miglioramento della blefarite (Figura 6, p. 72). La regressione dell'iperplasia epiteliale evidenzia che questi cambiamenti sono effettivamente correlati a disturbi della superficie oculare, il che spiega anche l'impatto dei disturbi della superficie oculare sulla cheratometria, sulla rifrazione dei nostri pazienti e quindi sulla loro instabilità visiva. D'altra parte, questa correlazione tra le aree di iperplasia dell'epitelio corneale e l'area dei primi segni di rottura del film lacrimale suggerisce un meccanismo di autoregolazione tra l'epitelio corneale e il film lacrimale per garantire una certa qualità ottica.

L'iperplasia dell'epitelio corneale osservata nelle topografie epiteliali dell'OCT nell'occhio secco potrebbe essere compensatoria all'inizio della malattia; Quindi, la degradazione trofica si verificherebbe durante la fase cronica della malattia, come evidenziato dall'assottigliamento epiteliale osservato. Infatti, successivamente, una diminuzione delle lacrime indurrà un aumento della frequenza di battito delle palpebre e porterà ad un maggiore attrito meccanico e quindi ad un assottigliamento più marcato alla sommità dell'apice.

Figura 5. Iperplasia epiteliale reattiva la cui localizzazione è più irregolare con una superficie più ampia in un contesto di blefarite cronica di origine accomodante in un paziente di 50 anni che non ha avuto correzione ottica.

Figura 6. Follow-up di un paziente di 45 anni con blefarite associata a iperplasia reattiva dell'epitelio corneale e un certo volume di menisco lacrimale basale oggettivato da un'immagine OCT sezionale. Dopo 6 mesi di trattamento, c'è una quasi-normalizzazione della mappa epiteliale e una riduzione del volume del menisco delle lacrime con un miglioramento del tempo di rottura.

Negli stadi più gravi, vi è un assottigliamento epiteliale complessivo più marcato e diffuso (Figura 7) [8, 9]. Infatti, seguendo il nostro ragionamento, è stato dimostrato che la proliferazione anomala delle cellule epiteliali congiuntivali e corneali è correlata con una produzione anomala di proteine che possono indurre apoptosi. Un'apoptosi eccessiva o la distruzione meccanica dell'epitelio corneale, se non compensata da un rapido rinnovamento, può portare ad un assottigliamento generale dell'epitelio corneale nei casi di grave secchezza oculare.

Figura 7. Proposta di classificazione dell'occhio secco da mappe epiteliali.

N.A. Edorh et al. [10] Ha mostrato una correlazione statisticamente significativa delle mappe epiteliali con il tempo di rottura e il test di Schirmer e ha dimostrato rispetto a un gruppo di controllo che l'assottigliamento dell'epitelio corneale, specialmente sopra l'apice, è un fattore nel rilevare l'occhio secco con un valore di soglia epiteliale corneale di 50 μm. L'iperplasia non è stata dimostrata in questo studio a causa di una probabile distorsione nel reclutamento di pazienti da una pratica specializzata in occhio secco con stadi più avanzati di occhio secco.
La mappatura epiteliale sta diventando uno strumento interessante, parallelamente all'esame clinico, per oggettivare e quantificare la qualità della superficie oculare sia nella valutazione iniziale che nel follow-up dei disturbi cronici della superficie oculare [11].

Meibografia e valutazione del volume lacrimale

La meibografia è diventata un'analisi essenziale per valutare la disfunzione di Meibomio e la sua gravità. Ora, alcuni dispositivi dello Strumento di personalizzazione di Office dispongono di un modulo per scattare queste foto da una fotocamera a infrarossi (Figura 8). È anche possibile ottenere immagini meibografiche su ciascuna macchina OCT deviando l'uso della telecamera a infrarossi come in questo caso con il Mirante™ (Nidek, Giappone) (Figura 9).

Figura 8. Meibografia integrata nella piattaforma OCT Solix™ evidenziando una disfunzione meibomiana di stadio I-II.
Figura 9. Meibografia, eseguita indirettamente con la fotocamera confocale del retinografo Mirante™.

L'OCT trasversale permette anche di visualizzare il menisco lacrimale inferiore con la misurazione della sua altezza e superficie, materializzando così la secrezione basale (Figura 10). Possiamo anche oggettivare l'estensione delle pieghe  della congiuntivocalasi inferiore la cui gravità è correlata al rischio di secchezza oculare (Figura 11).

Figura 10. Immagini OCT B-verticali (Solix™) del menisco lacrimale inferiore per quantificare l'altezza e la superficie della secrezione basale.

Figura 11. Immagine OCT B-scan del menisco delle lacrime inferiori evidenziando le pieghe della congiuntivocalasi.

OCT davanti alla cornea e secchezza oculare

L'OCT di fronte è una proiezione strutturale composta da molte scansioni B la cui spaziatura varierà in base alla densità dei punti di misura, il che dà una certa risoluzione all'analisi cubica di questa acquisizione. Questo test ha già mostrato il suo interesse per le patologie retiniche, ma nel segmento anteriore il suo uso era limitato a causa della bassa densità di scansioni B.
Il recente aumento della velocità di acquisizione con i nuovi dispositivi OCT del dominio spettrale consente una densità di 256 scansioni B, offrendo una bella proiezione della cornea e delle sue appendici.

L'OCT nella parte anteriore ci consente di evidenziare l'instabilità dello strato lipidico del film lacrimale mediante sfumature di riflettività del film lacrimale (Figura 12). Alcune patologie corneali associate a disturbi della superficie oculare possono essere osservate nell'OCT opposto, come la distrofia di Cogan con le sue pieghe patognomoniche della membrana basale (Figura 13) o la cheratite da adenovirus (Figura 14), con follow-up che può essere eseguito in concomitanza con la mappatura epiteliale.
Questa proiezione è una visualizzazione complementare in un approccio multimodale all'occhio secco da parte dell'OCT.

Figura 12. OCT versus film lacrimale (cubo 8 × 8 mm, Solix™) con visualizzazione dello strato lipidico e della sua instabilità attraverso diversi casi clinici.

Figura 13. OCT davanti alla cornea (cubo 8 × 8 mm, Solix™) su uno sfondo della distrofia di Cogan con le sue pieghe della membrana basale dell'epitelio corneale più pronunciate nell'occhio destro.

Figura 14. Follow-up di un paziente con cheratite da adenovirus con i suoi aspetti di opacità numulari nello stroma anteriore e ben quantificato dall'OCT davanti (cubo 8 × 8 mm, Solix™). La mappatura epiteliale si distingue per questo assottigliamento dell'epitelio i disturbi associati alla superficie oculare. Dopo l'implementazione del trattamento con ciclosporina, la multimodalità nell'OCT evidenzia il miglioramento della superficie attraverso un ispessimento dell'epitelio e una graduale diminuzione delle opacità.

Prospettive diagnostiche cliniche

Le modificazioni dell'epitelio durante la valutazione iniziale e il follow-up dell'occhio secco offriranno dati quantitativi non dipendenti dall'operatore, che permetteranno di valutare alcuni cambiamenti avvertiti dal paziente, ma non sempre ben concretizzati dall'esame del tempo di rottura dipendente dall'operatore, ma anche del volume di fluoresceina instillato.
La multimodalità disponibile nelle piattaforme OCT, tra cui la meibography, la misurazione del menisco inferiore delle lacrime e l'analisi del profilo epiteliale corneale, informerà la valutazione iniziale dell'occhio secco in parallelo con l'esame clinico e monitorerà oggettivamente l'evoluzione del paziente durante il trattamento (Figura 15).

Alla ricerca di una certa precisione biometrica nella cosiddetta chirurgia "premium", sia per impianti multifocali o torici che in chirurgia corneale, il confronto tra topografia epiteliale e topografia corneale è essenziale per ottimizzare la misurazione dei valori cheratometrici [12].
La correlazione tra topografia corneale ed epimappatura evidenzia che i cambiamenti epiteliali inducono cambiamenti nella curvatura corneale con attenuazione della cheratometria nelle aree in cui esiste iperplasia epiteliale (Figura 16).

Figura 15.
Ha. Follow-up di un paziente, di 66 anni, con un tavolo di blefarite che combina uno spettacolo sclerale con numerose pieghe congiuntivocalasi e una significativa disfunzione meibomiana di aspetto più pronunciato nell'occhio sinistro. Dopo il trattamento che include la cura delle palpebre, l'agente bagnante e la riabilitazione delle palpebre, vi è un miglioramento del profilo epiteliale con ulteriore ispessimento dell'epitelio corneale e aumento del tempo di rottura.
b. L'analisi del menisco lacrimale inferiore del paziente mostra, dopo il trattamento, una diminuzione delle pieghe della congiuntivocalasi responsabile di un riempimento del menisco con lacrime e che consente la ricomparsa di un certo volume basale.

Figura 16. Una giovane donna, 27 anni, con una storia di allergia agli acari della polvere, candidata alla chirurgia refrattiva e che ha una topografia corneale irregolare sospetta. La correlazione con la mappatura epiteliale evidenzia l'iperplasia dell'epitelio bilaterale all'apice inferiore associata a disfunzione delle ghiandole di Meibomio che modificano la curvatura corneale inferiore. Si noti un'iperplasia più pronunciata dell'occhio destro dove l'atrofia delle ghiandole di Meibomio è più importante.

Conclusione

La topografia dell'epitelio corneale sembra essere uno strumento molto interessante per ottenere una proiezione della qualità della superficie oculare oggettiva dovuta ai cambiamenti nelle cellule epiteliali corneali durante l'occhio secco. L'OCT diventa una piattaforma multimodale per l'analisi dell'occhio secco con meibography, misurazione del menisco lacrimale, OCT davanti alla cornea e mappatura epiteliale.
Questo nuovo approccio e quantificazione diventeranno probabilmente uno standard per l'analisi dell'occhio secco in futuro, sia nel rilevamento o follow-up o nella valutazione iniziale nella chirurgia refrattiva.

A. Il Maftouhi afferma di avere legami di interesse con Visionix (consulente).
B. Baudoin dichiara di non avere legami di interesse in relazione a questo articolo.

Referenze 

1. Reinstein DZ et al. Spessore epiteliale nella cornea normale: visualizzazione tridimensionale con ecografia digitale ad altissima frequenza Artemis. J Refract Surg 2008;24:571-81.
2. Li Y et al. Mappatura dello spessore epiteliale corneale mediante tomografia a coerenza ottica del dominio di Fourier in occhi normali e cheratoconici. Oftalmologia 2012;119:2425-33.
3. Kanellopoulos AJ, Asimellis G. Mappatura dello spessore epiteliale corneale in vivo 3-dimensionale come indicatore di occhio secco: valutazione clinica preliminare. Am J Ophthalmol 2014;157:63-68.e2e.
4. Cui X Hong J et al. Valutazione dello spessore epiteliale corneale in pazienti con secchezza oculare. Optom vis sci 2014;91:1446-54.
5. Fabiani C et al. Proliferazione e spessore dell'epitelio corneale in un modello murino di occhio secco. Exp Eye Res 2009;89:166-71.
6. Baldwin C et al. Ruolo dell'iperosmolarità nella patogenesi e gestione della malattia dell'occhio secco: atti della riunione del gruppo OCEAN. Ocul Surf 2013;11:246-58.
7. Baldwin C et al. Rivisitare il circolo vizioso della malattia dell'occhio secco: un focus sulla fisiopatologia della disfunzione della ghiandola di Meibomio. Br J Ophthalmol 2016; 100:300-6.
8. Il Maftouhi A, Baudouin C. OCT e occhio secco. Les Cahiers d'Ophtalmologie 2019; 225:32-7.
9. King-Smith PE et al. Lo spessore del film lacrimale. Curr Eye Res 2004; 29:357-68.
10. Edorh NA et al. Nuovo modello per diagnosticare meglio la malattia dell'occhio secco integrando la mappatura epiteliale corneale dell'OCT. Br J Ophthalmol 2022;106(11):1488-95.
11. Il Maftouhi A, Denoyer A. OCT: l'intelligenza dell'epitelio corneale. Les Cahiers d'ophtalmologie 2022;252:28-32.
12. El Maftouhi A, Denoyer A. Qual è il posto dell'OCT nella valutazione della chirurgia refrattiva? Riflessioni oftalmologiche 2020; 231:28-32.

Adil El Maftouhi  è ortottista e specialista in imaging oculare presso il Centro Oftalmologico  di Rive di Ginevra, in Svizzera, e presso il CHNO des XV-XX di Parigi, in Francia. È autore di libri internazionali su OCT e OCT-A. Ha inoltre pubblicato diversi articoli peer reviewed come "OCT e sindrome dell'occhio secco" e "OCT: the intelligence of the epithelium".

Adil El Maftouhi lavora allo sviluppo e al funzionamento dei vari sistemi di imaging disponibili in oftalmologia per sfruttare il potenziale di ciascun sistema a beneficio della clinica.

Allo stesso tempo, contribuisce allo sviluppo di nuove applicazioni e software di imaging, in particolare sulla tecnologia OCT. El Maftouhi partecipa anche a progetti di ricerca clinica e farmacologica nel campo della retina medica, del glaucoma e dell'ipovisione."