L’imaging retinico è un termine generico per le tecniche che acquisiscono il tessuto retinico tridimensionale (3D) come immagine bidimensionale. Costituisce una base di esame indispensabile per la diagnosi e la gestione delle malattie in oftalmologia.
L’imaging a campo largo (WFI) è definito come una tecnica che cattura un’area del campo visivo di 50 gradi o più. L’imaging a campo ultra-largo (UWFI), con un campo ancora più ampio, può catturare fino a 200 gradi come l’Optos®, coprendo oltre l’80% della superficie retinica.
L’angolo di campo delle tradizionali fotocamere per fundus è al massimo di circa 60 gradi, quindi in visione diretta si può fotografare solo poco oltre l’arcata maculare, e con i movimenti oculari a malapena l’equatore. Pertanto, la fotografia della periferia retinica era fortemente limitata.
All’inizio del XX secolo, gli oftalmologi facevano affidamento sulla fotografia del fundus con pellicola e sull’angiografia con fluoresceina. Dalla seconda metà del XX secolo, l’imaging digitale si è diffuso e tutte le fotocamere per fundus sono passate a sistemi digitali.
Il cambiamento più grande è stata l’introduzione della tomografia a coerenza ottica (OCT). Dalla sua introduzione negli anni ‘90, la comprensione, la gestione e la valutazione terapeutica di molte malattie corioretiniche sono cambiate notevolmente. Negli ultimi anni, l’imaging grandangolare e ultra-grandangolare si è rapidamente diffuso, migliorando notevolmente la valutazione della periferia retinica.
QQual è la differenza tra imaging grandangolare e imaging ultra-grandangolare?
A
Per definizione, un angolo di campo di 50 gradi o più è classificato come grandangolare (WFI). L’imaging ultra-grandangolare (UWFI) si riferisce specificamente a sistemi come Optos® che offrono un campo visivo fino a 200 gradi, consentendo di catturare oltre l’80% della superficie retinica in una singola immagine.
QÈ possibile eseguire l'imaging grandangolare senza dilatazione pupillare?
A
I sistemi UWFI senza contatto come Optos® e CLARUS® consentono l’acquisizione di immagini senza dilatazione pupillare. Un grande vantaggio è la capacità di imaging della periferia retinica anche in pazienti con scarsa dilatazione o in bambini che rifiutano la dilatazione.
2. Tipi e caratteristiche dei principali dispositivi
I moderni sistemi di imaging grandangolare e ultra-grandangolare si dividono in tipi a contatto e senza contatto. Un confronto dei principali dispositivi è mostrato di seguito.
RetCam® (Clarity Medical Systems) : fino a 130°. Utilizzato principalmente per la fotografia del fondo oculare in bambini e neonati. Eseguito in anestesia generale o topica. Consente fotografia del fondo e angiografia con fluoresceina (solo RetCam® 3 supporta FA). In Giappone, nel 2019, è l’unica fotocamera grandangolare a contatto approvata.
HRA2® + lente Staurenghi : fino a 150° a contatto. Supporta la fluorescenza e l’autofluorescenza. I modelli con OCT consentono l’acquisizione simultanea di reperti angiografici e corrispondenti sezioni tomografiche.
Avvertenze : Evitare l’uso dopo traumi o nel primo periodo postoperatorio. In caso di sospetta lesione infettiva, prestare sufficiente attenzione alla prevenzione delle infezioni nosocomiali.
Tipo senza contatto
Optos® (Optos PLC, Regno Unito) : utilizza uno specchio concavo ellittico per catturare fino a 200° (dal centro dell’occhio). Fornisce un’immagine pseudo-colore combinando un laser verde (532 nm) per la parte anteriore dell’epitelio pigmentato retinico e un laser rosso (633 nm) per gli strati profondi del fondo. Supporta FA, autofluorescenza del fondo (verde/infrarosso) e ICGA. Fotografia possibile senza dilatazione pupillare.
CLARUS® 500 (Carl Zeiss Meditec) : 133° in una singola immagine, 200° combinando due immagini. Utilizza un metodo a scansione di fessura (parzialmente confocale) con sorgenti luminose a LED rosse, verdi e blu. Dotato di modalità colore reale e modalità di autofluorescenza blu, verde e infrarossa. Fotografia possibile senza dilatazione pupillare.
Metodo di utilizzo del RetCam® (avvertenze per il tipo a contatto)
La fotografia viene eseguita dopo una sufficiente dilatazione pupillare con Mydrin®P. Instillare idrossietilcellulosa (Scopisol®) sulla cornea, mettere la lente da 130° a diretto contatto con la cornea e operare con un pedale. Nei bambini, aprire le palpebre con un blefarostato o con le dita dell’esaminatore. Applicare un nastro adesivo sul lato temporale della palpebra per creare un pool di Scopisol®, che consente una fotografia stabile.
QQuando scegliere tra tipo a contatto e senza contatto?
A
I dispositivi a contatto (come RetCam®) sono utilizzati principalmente in neonati, lattanti e pazienti che necessitano di restrizione dei movimenti. I dispositivi senza contatto (Optos®, CLARUS®) sono adatti a un’ampia fascia d’età, inclusi gli adulti, e consentono l’imaging periferico senza dilatazione pupillare. Nel primo periodo post-operatorio o dopo un trauma, si sceglie un dispositivo senza contatto.
Un grande vantaggio dei moderni sistemi WFI e UWFI è la capacità di acquisire più modalità di imaging sullo stesso dispositivo. Le principali modalità di acquisizione sono elencate di seguito.
Fotografia a colori del fondo oculare : registra informazioni cromatiche e cambiamenti morfologici come emorragie ed essudati duri.
Angiografia con fluoresceina (FA) : valutazione della permeabilità vascolare e del flusso sanguigno utilizzando fluoresceina (488 nm). La FA ad ultra-grande angolo consente di catturare in una singola immagine le lesioni vascolari della periferia retinica.
Angiografia con verde indocianina (ICGA) : valutazione dei vasi coroideali. I modelli Optos® California e successivi supportano l’ICGA ad ultra-grande angolo.
Autofluorescenza del fondo oculare (FAF) : valuta sostanze autofluorescenti come la lipofuscina. Le diverse lunghezze d’onda (blu BAF, verde GAF, infrarosso IRAF) forniscono informazioni diverse.
Fotografia senza rosso (red-free) : utile per l’osservazione dello strato delle fibre nervose.
OCT e OCT-A : acquisizione non invasiva di sezioni retiniche e informazioni sul flusso sanguigno.
L’autofluorescenza del fondo oculare con Optos® 200Tx utilizza un laser verde (532 nm) e si deve notare che la tonalità differisce da quella delle normali fotocamere per fondo oculare. Questa caratteristica di lunghezza d’onda deve essere considerata nella valutazione dell’autofluorescenza del fondo oculare. Con l’HRA è possibile anche l’angiografia simultanea (FA/ICG), che fornisce reperti angiografici simultanei con lo stesso angolo di campo e la marcatura dei siti corrispondenti, facilitando il confronto delle regioni.
Retinopatia diabetica (RD): L’imaging ad altissimo angolo facilita la visualizzazione complessiva delle lesioni vascolari periferiche e del tessuto proliferativo. L’imaging ad ampio angolo è particolarmente utile per documentare il carico lesionale complessivo della RD3)
Retinopatia del prematuro (ROP): L’uso pediatrico con RetCam® è consolidato
Occlusioni vascolari retiniche e vasculiti retiniche: Rilevamento e follow-up delle lesioni periferiche
Uveiti posteriori (infettive e non infettive)
Distacchi e lacerazioni retiniche periferiche: Rilevamento precoce delle lesioni precursori
Retinopatia da mucopolisaccaridosi (MPS): La combinazione di fotografia UWF del fondo, autofluorescenza del fondo e OCT consente di rilevare una retinopatia difficile da identificare con il solo esame clinico del fondo. Su 75 casi, 65 sono stati sottoposti a fotografia UWF del fondo e in 31 sono stati riscontrati reperti concordanti con la retinopatia2)
Situazioni in cui l’indentazione sclerale è controindicata (ad esempio, nel primo periodo post-operatorio)
La fotografia del fondo oculare pediatrica con RetCam® consente: ① il confronto oggettivo dell’evoluzione temporale della malattia, ② la comprensione dettagliata della patologia tramite angiografia con fluoresceina, ③ la formazione dei giovani medici, ④ la condivisione di informazioni in congressi e pubblicazioni, ⑤ la condivisione di informazioni con pediatri e personale paramedico, ⑥ la spiegazione della condizione della malattia alle famiglie. L’acquisizione viene eseguita in anestesia generale in sala operatoria (EUA) o in anestesia topica in ambulatorio. Nei bambini di età inferiore a 1 anno, l’acquisizione è possibile con l’immobilizzazione del corpo con un asciugamano da bagno; oltre questa età, se l’immobilizzazione è difficile, l’osservazione e l’acquisizione vengono eseguite sotto sedazione con triclofos sodico (sciroppo Trichloryl®) o idrato di cloralio (supposte Escre®).
Applicazione allo screening della retinopatia diabetica
L’imaging ad altissimo angolo sta accumulando prove a sostegno del passaggio dalla fotografia convenzionale a 7 campi (7F) per la valutazione della gravità della retinopatia diabetica.
La concordanza tra il grading UWF-F7 e il metodo ETDRS (7F) nella valutazione della gravità è elevata, con valori kappa elevati per i reperti gravi: RD non proliferante (κ=0,73; concordanza 96%), RD proliferante (κ=0,74; concordanza 97%), fotocoagulazione panretinica (κ=0,97; concordanza 99%) e fotocoagulazione focale (κ=0,71; concordanza 98%)4). Il principale vantaggio dell’imaging UWF è la capacità di visualizzare un’ampia area della retina (almeno l’80%), consentendo l’identificazione di lesioni non rilevabili con la sola fotografia a 7 campi4).
I sistemi WFI e UWFI presentano i seguenti limiti tecnici.
Difficoltà di valutazione quantitativa: quando si converte una sfera (retina) in un piano (immagine), la periferia viene visualizzata notevolmente ingrandita rispetto al centro. Pertanto, per la valutazione quantitativa delle dimensioni e dell’area delle lesioni retiniche è necessario un metodo di correzione speciale.
Artefatti: nella fotografia periferica, palpebre e ciglia che interferiscono con il percorso ottico vengono facilmente catturati. Con l’Optos®, che ha una grande profondità di campo, ciò può interferire relativamente spesso con la valutazione periferica.
Differenza di tonalità: l’Optos® e i sistemi di tipo CSLO utilizzano come sorgente luminosa un laser o LED a lunghezza d’onda specifica, e il colore dell’immagine differisce dalle fotocamere del fondo oculare convenzionali che riflettono la luce sulla superficie retinica. Regolando il bilanciamento del colore, è possibile avvicinarsi all’aspetto oftalmoscopico.
Sfida della conversione 3D→2D: rappresentare la superficie retinica tridimensionale in un’immagine bidimensionale rimane una sfida.
Il CSLO utilizza un raggio laser monocromatico a scansione rapida invece di un flash luminoso per illuminare il fondo oculare. Un diaframma confocale blocca la luce riflessa e diffusa fuori fuoco, consentendo di ottenere immagini ad alto contrasto e alta risoluzione. I sistemi basati su CSLO sono caratterizzati da una grande profondità di campo.
Principio dell'Optos®
Specchio concavo ellittico: sfrutta la proprietà per cui la luce proveniente da un fuoco di un’ellisse passa necessariamente attraverso l’altro. Il centro della scansione del fondo oculare (punto di scansione virtuale) viene posizionato sul piano pupillare e viene scansionata un’area di 200 gradi del fondo oculare.
Sintesi a due lunghezze d’onda: viene generata un’immagine pseudo-colore combinando un’immagine a 532 nm (verde) che cattura principalmente l’area anteriore all’epitelio pigmentato retinico e un’immagine a 633 nm (rosso) che cattura gli strati profondi del fondo oculare.
Metodo confocale: poiché le informazioni a diverse profondità vengono ottenute in base alla lunghezza d’onda a causa della diversa profondità di penetrazione nel tessuto, la tonalità di colore differisce da quella delle fotocamere del fondo oculare convenzionali.
Principio del CLARUS®
Scansione a fessura (confocale parziale): tecnologia BLFI (Balanced Light Fundus Imaging) che utilizza sorgenti luminose LED rosse, verdi e blu. L’area centrale viene ripresa in modalità confocale, mentre la periferia viene ripresa in modalità parzialmente confocale.
Vera immagine a colori: combina le informazioni acquisite a ciascuna lunghezza d’onda (rosso, verde, blu) per fornire un’immagine a colori naturale simile a quella di una fotocamera del fondo oculare con sorgente di luce bianca.
Senza dilatazione pupillare: acquisizione di 133° in una singola immagine, fino a 200° combinando due immagini e fino a 267° con montaggio.
L’Heidelberg Retina Angiograph (HRA) ha un angolo di campo standard di 30°, ma con gli accessori è possibile acquisire immagini a 55° o 102°. È dotato di tre laser (488 nm, 785 nm, 817 nm) che consentono l’osservazione sfruttando le caratteristiche di ciascuna lunghezza d’onda. Il sistema multicolore acquisisce simultaneamente in luce blu, verde e nel vicino infrarosso, ottenendo in tempo reale un’immagine pseudo-colore del fondo oculare. L’elaborazione con somma media consente di ottenere immagini nitide anche in caso di opacità dei mezzi diottrici.
7. Ricerche recenti e prospettive future (rapporti in fase di ricerca)
La ricerca su dispositivi portatili per la fotografia del fondo oculare collegabili a uno smartphone è in corso.
Kim et al. (2024) hanno condotto una fotografia del fondo oculare basata su smartphone (SBFI) utilizzando il dispositivo EYELIKE in Vietnam (province di Quảng Trị e Thái Nguyên), analizzando 7.023 persone e 13.615 occhi1). La prevalenza ottenuta utilizzando il sistema di telediagnosi era sostanzialmente in linea con i dati di altri paesi asiatici. La SBFI è risultata superiore al RAAB in termini di efficienza delle risorse e accuratezza diagnostica, e presenta il vantaggio di poter essere eseguita da un team di screening senza un oftalmologo1).
È in corso anche lo sviluppo di sistemi diagnostici automatizzati combinati con l’IA, e si prevede la loro applicazione per lo screening economicamente efficiente delle malattie oculari.
Come prototipo di ricerca, è stato riportato un OCT a swept-source (OCT FDML multi-MHz) con una velocità fino a 6.700.000 A-scan/secondo. Una sorgente a scansione di frequenza basata su un laser a emissione superficiale con cavità verticale (VCSEL) raggiunge un range di imaging fino a 50 mm, dimostrando la possibilità di acquisire l’intero occhio (segmento anteriore, cristallino, vitreo, retina, coroide, sclera) con un singolo OCT. La realizzazione di un OCT intraoperatorio 4D è anche uno degli obiettivi futuri.
Questo è un metodo per quantificare la quantità di autofluorescenza emessa dall’RPE. Nella malattia di Stargardt, anche quando il fondo oculare appare normale, viene rilevato un massiccio accumulo di sostanze autofluorescenti, offrendo nuove intuizioni sulla malattia e mezzi per prevedere la prognosi.
L’angiografia al verde indocianina ad ampio campo (UWF-ICGA) dovrebbe contribuire alla comprensione della patogenesi della corioretinopatia sierosa centrale (CSC) e della vasculopatia coroidale polipoide (PCV). È in fase di sviluppo anche un dispositivo che combina un oftalmoscopio laser a scansione ad ottica adattiva (AO-SLO) con un filtro per angiografia con fluoresceina, consentendo la visualizzazione della struttura vascolare maculare con risoluzione istopatologica, che potrebbe cambiare la gestione dell’ischemia maculare.
QÈ possibile fotografare il fondo oculare con uno smartphone?
A
Dispositivi per la fotografia del fondo oculare collegabili allo smartphone, come EYELIKE, sono stati messi in pratica e vengono utilizzati per lo screening a distanza nei paesi a basso e medio reddito 1). Tuttavia, al momento l’angolo di campo è limitato e non raggiunge quello delle macchine dedicate all’ampio campo. Si prevede un miglioramento dell’accuratezza diagnostica combinato con l’IA.
Kim J, Yoon S, Kim HYS. Prevalence of Selected Ophthalmic Diseases Using a Smartphone-Based Fundus Imaging System in Quang Tri and Thai Nguyen, Vietnam. Healthc Inform Res. 2024;30(2):162-167.
Noor A, et al. Retinopathy in Mucopolysaccharidoses: Patterns, Variance, Progression. Ophthalmology. 2024.
American Academy of Ophthalmology. Diabetic Retinopathy Preferred Practice Pattern. 2024.
December 2024 Journal Highlights. Ophthalmology. 2024. [UWF-F7 grading concordance study]
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