L’ossimetria retinica (retinal oximetry) è una tecnica di esame non invasiva che misura la saturazione di ossigeno (SO₂) nei vasi sanguigni della retina. La sua caratteristica è quella di poter valutare quantitativamente lo stato di ossigenazione nei vasi senza prelievo di sangue o uso di mezzo di contrasto, solo con una fotocamera del fondo oculare e un software di analisi ottica. 1)2)
La ricerca di base su questa tecnica è stata condotta da Hickam et al. nel 1959. 2) Successivamente, con lo sviluppo delle tecnologie di elaborazione delle immagini digitali, la sua applicazione pratica è progredita e negli ultimi anni l’integrazione con le tecnologie di analisi AI ha migliorato la precisione. 1)
Il fondamento teorico della misurazione è la spettroscopia a due lunghezze d’onda basata sulla legge di Lambert-Beer, che utilizza la differenza negli spettri di assorbimento della luce tra emoglobina ossigenata e deossigenata (vedere Dettagli del principio tecnico).
È un esame che, proiettando luce di più lunghezze d’onda con una fotocamera del fondo oculare, calcola la saturazione di ossigeno dalla differenza di assorbimento della luce tra emoglobina ossigenata e deossigenata nei vasi retinici. Non è necessario prelievo di sangue né mezzo di contrasto e la misurazione è completata in pochi minuti.
I valori di riferimento dei vasi retinici nei soggetti sani sono i seguenti. 2)
| Sede | Saturazione di ossigeno |
|---|---|
| Arteria | Circa 92% |
| Vena | circa il 55% |
La differenza tra arterie e vene (indicatore del consumo di ossigeno) è di circa 37 punti percentuali. Questo valore funge da riferimento per la valutazione in ciascuna malattia.
Di seguito sono riassunti i modelli tipici di variazione della SO₂ per ciascuna malattia oculare.
| Malattia | Arteria | Vena | Significato principale |
|---|---|---|---|
| Retinopatia diabetica | Invariato o lievemente aumentato | Aumentato | Indicatore di disturbo metabolico |
| Glaucoma a pressione normale | Diminuito | Invariato o diminuito | Suggerisce ischemia del nervo ottico |
| Occlusione della vena retinica | Nessun cambiamento | Aumento | Valutazione del sito di occlusione |
| Degenerazione maculare legata all’età | Cambiamento presente | Cambiamento presente | Insufficienza circolatoria coroidale |
| Retinite pigmentosa | Diminuzione | Diminuzione | Riduzione metabolica generale |
I vasi retinici riflettono la circolazione sistemica, quindi si osservano cambiamenti caratteristici anche nelle malattie sistemiche extraoculari.
| Malattia | Principali reperti |
|---|---|
| Morbo di Alzheimer | Aumento della SO₂ arteriosa (circa 94,2%) |
| BPCO | Diminuzione della SO₂ artero-venosa |
| Malattia renale cronica | Variazione della SO₂ |
Attualmente è ancora in fase di ricerca e non è stato ancora stabilito come strumento diagnostico. Nel morbo di Alzheimer è stato riportato un aumento della SO₂ arteriosa, ma la sola accuratezza diagnostica è insufficiente e richiede una combinazione con altri esami neurologici. Per i dettagli, vedere la sezione «Prospettive».
Le misurazioni dell’ossimetria retinica sono influenzate da diversi fattori. Nell’interpretazione dei risultati è necessario considerare questi fattori confondenti.
Il principio di base dell’ossimetria retinica è la spettrofotometria a due lunghezze d’onda basata sulla legge di Lambert-Beer. 1)2)
L’emoglobina ossigenata (oxyHb) e l’emoglobina deossigenata (deoxyHb) hanno spettri di assorbimento della luce diversi. Nello specifico:
La saturazione di ossigeno (SO₂) viene calcolata dal rapporto di densità ottica (ODR) a queste due lunghezze d’onda. 1) L’equazione è riassunta di seguito.
ODR = log(I_ref / I_meas_reference) / log(I_ref / I_meas_sensitive) SO₂ ∝ 1 − ODR (i coefficienti sono determinati dalla calibrazione dello strumento)
Questo calcolo viene eseguito per ogni pixel del vaso, generando una mappa a colori della SO₂ lungo il vaso.
Oxymap T1
Riassunto : Un ossimetro retinico commerciale rappresentativo.
Metodo : Configurazione che combina una fotocamera del fondo oculare non midriatica e una fotocamera a due lunghezze d’onda.
Caratteristiche : Approvato dalla FDA. Utilizzato in numerosi studi clinici. 1)2)
Sistema Imedos
Riassunto : Sistema di analisi dei vasi retinici sviluppato dall’azienda tedesca Imedos.
Metodo : Analisi dei vasi retinici mediante spettroscopia a più lunghezze d’onda.
Caratteristiche : Consente anche la misurazione del diametro dei vasi e della velocità del flusso sanguigno. 2)
vis-OCT
Panoramica : tecnologia di misurazione di nuova generazione basata su OCT a luce visibile.
Metodo : L’OCT che utilizza luce visibile (450-700 nm) misura la SO₂ con elevata risoluzione spaziale.
Caratteristica : Misurazione della SO₂ per strato e profondità possibile, applicazione alla coroide anche in fase di ricerca. 2)
Il pulsossimetro misura la SO₂ del sangue arterioso nella circolazione periferica complessiva, come la punta delle dita, mentre l’ossimetria retinica misura localmente la SO₂ nei singoli vasi retinici (arterie e vene) del fondo oculare. La differenza principale è che consente di valutare non solo lo stato di ossigenazione sistemica, ma anche il metabolismo locale dell’ossigeno nella retina e la presenza di disturbi vascolari.
L’ossimetria retinica è anche oggetto di ricerca come strumento di valutazione dell’efficacia terapeutica.
Dopo la fotocoagulazione retinica (trattamento laser) per la retinopatia diabetica, è stata confermata una diminuzione della SO₂ venosa (cambiamento verso la normalizzazione).1)2) Si ritiene che la distruzione del tessuto retinico con disturbi metabolici mediante fotocoagulazione modifichi la domanda di ossigeno della retina residua, migliorando la SO₂ venosa. Il monitoraggio di questo cambiamento promette una valutazione oggettiva dell’efficacia terapeutica.
È stato riportato che dopo la somministrazione di inibitori dell’anidrasi carbonica (CAI), farmaci per il glaucoma, sono state osservate variazioni della SO₂ dell’arteria retinica.1) È suggerito che i CAI abbiano un effetto di miglioramento del flusso sanguigno retinico oltre all’effetto di riduzione della pressione intraoculare, e l’ossimetria retinica potrebbe essere uno strumento non invasivo per valutare questo effetto vascolare.
L’apporto di ossigeno alla retina proviene da due sistemi anatomicamente distinti. Questa doppia struttura è anche un fattore che complica l’interpretazione dell’ossimetria retinica. 2)
I fotorecettori sono le cellule con il maggior consumo di ossigeno nel bulbo oculare, ma la loro fonte di ossigeno è la coroide, che non può essere misurata direttamente con l’ossimetria retinica tramite una normale fotocamera del fondo oculare. È per questo che sono in corso ricerche sulla misurazione della SO₂ coroidea mediante vis-OCT o OCT profonda.
È importante tenere presente che la SO₂ degli strati interni della retina non riflette direttamente lo stato di consumo di ossigeno dei fotorecettori, ma piuttosto l’attività metabolica delle cellule nervose e gliali degli strati interni.
L’attuale ossimetria retinica presenta limitazioni in termini di campo di misura, maneggevolezza e riproducibilità. Sono in corso i seguenti sviluppi tecnologici. 1)
La retina è funzionalmente e anatomicamente simile al sistema nervoso centrale (cervello) come sua estensione, e il suo ruolo come ‘finestra’ sulle malattie neurodegenerative sta attirando attenzione. 1)3)
Cheung et al. (2019) hanno descritto i cambiamenti strutturali e funzionali della retina nella malattia di Alzheimer, nel morbo di Parkinson e nella demenza, dimostrando che la retina potrebbe essere un potenziale biomarcatore di queste malattie neurodegenerative3). La combinazione di più biomarcatori retinici, inclusa l’ossimetria retinica, potrebbe essere utilizzata per lo screening precoce della demenza.
Nella malattia di Alzheimer è stato riportato un aumento della SO₂ dell’arteria retinica (circa 94,2%), considerato un riflesso delle alterazioni del metabolismo dell’ossigeno associate alla neurodegenerazione.1)Tuttavia, per l’uso pratico come strumento diagnostico, sono necessari studi longitudinali per stabilire sensibilità e specificità.
Attualmente è in fase di ricerca. Nella retinopatia diabetica, è stato osservato un aumento della SO₂ venosa prima che i cambiamenti clinici diventassero evidenti, suggerendo che potrebbe servire come indicatore di cambiamenti molto precoci. Tuttavia, per stabilirlo come test di screening standard sono necessari ulteriori studi su larga scala.
