Trascrizione del discorso | Professor Wei Wenbin: Occhi piccoli, grande salute - allerta precoce delle malattie cardiovascolari e cerebrovascolari mediante immagini del fondo oculare

Dal 5 al 6 giugno 2021 si è tenuta con successo a Hangzhou la Global Artificial Intelligence Technology Conference del 2021, sotto la guida della China Association for Science and Technology, dell'Accademia cinese delle scienze, dell'Accademia cinese di ingegneria e del governo popolare della provincia di Zhejiang, ospitata dalla China Artificial Intelligence Society e dal governo popolare municipale di Hangzhou, realizzata dal gruppo preparatorio del governo popolare del distretto di Yuhang di Hangzhou e implementata dal comitato direttivo della città scientifica e tecnologica del futuro di Hangzhou, nello Zhejiang. Al Charm and Challenge - Smart Healthcare and Elderly Health Cross-Innovation Forum tenutosi il 5 giugno, il professor Wei Wenbin, vicepresidente e professore del Beijing Tongren Hospital affiliato alla Capital Medical University e talento di spicco del National "Thousand Talents Plan", ci ha tenuto uno splendido discorso dal titolo "Piccoli occhi, grande salute: allerta precoce delle malattie cardiovascolari e cerebrovascolari con l'imaging del fondo oculare".

Wei Wenbin

Vicepresidente e professore dell'ospedale Tongren di Pechino, Capital Medical University

I talenti leader del Piano Nazionale “Diecimila Talenti”

Di seguito la trascrizione del discorso del professor Wei Wenbin:

Oggi condividerò con voi alcune delle mie esperienze in oftalmologia nella gestione della salute generale.

Gli occhi sono gli unici organi del corpo in grado di vedere direttamente i vasi sanguigni e i nervi. Sono anche la finestra sulla salute dell'intero organismo, attraverso la quale si può riflettere la salute complessiva di una persona. Poiché la circolazione retinica ha le stesse caratteristiche anatomiche e fisiologiche del cervello e della circolazione coronarica, e il nervo ottico fa parte del sistema nervoso centrale, esse si riflettono reciprocamente nella patologia e nella fisiologia, quindi il fondo ha il potenziale per diventare una finestra per l'osservazione cardiovascolare e cerebrovascolare.

Le malattie cardiovascolari e cerebrovascolari continuano a rappresentare la principale minaccia per la salute e perfino per la vita umana e sono anche le malattie croniche più gravose. Ogni anno nel mio Paese più di 3 milioni di persone muoiono per malattie cardiovascolari e cerebrovascolari. Pertanto, l'identificazione precoce dei gruppi ad alto rischio e l'avanzamento dei controlli sono questioni importanti che devono essere affrontate nella prevenzione e nel trattamento delle malattie croniche. Sebbene i tradizionali fattori di rischio cardiovascolare e cerebrovascolare non possano riflettere direttamente il danno agli organi bersaglio, gli occhi possono fungere da finestra per il rilevamento precoce di malattie cardiovascolari e cerebrovascolari. Le arterie e le vene della retina originano dall'arteria carotide interna. Con l'ausilio di software e tecnologie, come la fotografia del fondo oculare, è possibile effettuare misurazioni e osservazioni precise dei vasi sanguigni della retina, e la quantificazione può essere effettuata tramite l'intelligenza artificiale, che è diventata un importante mezzo di ricerca clinica.

Oggigiorno, diverse tecnologie di imaging in oftalmologia si stanno sviluppando molto rapidamente, tra cui la fotografia del fondo oculare, l'angiografia con fluoresceina, la tomografia ottica a coerenza di fase (OCT) e l'imaging del flusso sanguigno con tomografia ottica a coerenza di fase (OCTA). Queste tecnologie di imaging sono specialità dell'oftalmologia. Poiché l'oftalmologia si basa principalmente sull'imaging, queste immagini del fondo oculare possono essere utilizzate per ottenere la fusione e la quantificazione di immagini multimodali. Attraverso l'analisi quantitativa delle immagini, l'elaborazione della profondità, la segmentazione e l'estrazione dei dettagli, l'acquisizione dei vasi sanguigni tridimensionali, la misurazione precisa a strati della coroide e della retina, nonché l'analisi quantitativa multilivello che include la funzione monodimensionale, bidimensionale, tridimensionale e vascolare, viene fornita una base per la diagnosi clinica.

Abbiamo condotto alcune ricerche preliminari sulla previsione della standardizzazione vascolare, implementato tecniche di misurazione quantitativa internazionali e standardizzate in piani bidimensionali, sezioni tridimensionali e funzioni vascolari, creato uno studio di coorte su larga scala basato sulla popolazione e un database full-dimensionale sulla standardizzazione della retina e della coroide nella popolazione naturale. Questi dati ci aiutano a studiare la relazione tra la retina e le malattie cardiovascolari e cerebrovascolari.

In passato sono stati condotti alcuni studi per verificare se esista una relazione tra anomalie vascolari della retina e malattie cardiovascolari e cerebrovascolari. Conduciamo ricerche su questo argomento da 10 anni, osservando anomalie vascolari della retina, tra cui stenosi vascolare retinica, segni di attraversamento artero-venoso e la morfologia dei piccoli vasi sanguigni, nonché la loro relazione con malattie cardiovascolari e cerebrovascolari. Abbiamo scoperto che i cambiamenti nei vasi sanguigni della retina sono strettamente correlati all'ipertensione. Le anomalie microvascolari sono molto comuni nelle persone affette da ipertensione. Le anomalie vascolari nei cinesi aumentano con l'età, soprattutto nelle popolazioni rurali.

Abbiamo anche condotto alcuni studi prospettici, principalmente per verificare se le lesioni microvascolari siano causate da disturbi della microcircolazione. Dopo cinque anni di ricerche, i dati hanno evidenziato che la stenosi arteriosa localizzata, le lesioni incrociate e le lesioni retiniche sono in aumento e sono particolarmente correlate all'ipertensione. L'incidenza delle anomalie microvascolari della retina è aumentata di 1,58 volte. È anche correlato al grado di aumento della pressione sanguigna. Per ogni aumento di 10 mmHg della pressione arteriosa media, l'incidenza delle anomalie vascolari aumenta di 1,58 volte. Abbiamo scoperto che quando la pressione sanguigna è ben controllata, le anomalie microvascolari della retina migliorano in modo significativo. Pertanto, il tasso di miglioramento delle anomalie microvascolari della retina è strettamente correlato al grado di controllo dell'ipertensione. In altre parole, l'ipertensione e le anomalie microvascolari della retina sono significativamente correlate. Pertanto, la microvascolatura retinica può fungere da organo bersaglio per un buon controllo dell'ipertensione.

Abbiamo condotto uno "studio sulle malattie oculari di Kailuan" a Kailuan, che ha dimostrato che le anomalie vascolari della retina sono strettamente correlate allo spessore dell'arteria carotide e alle placche in essa presenti. Abbiamo scoperto che esiste una relazione significativa tra placca nell'arteria carotidea, arteriosclerosi e diametro dell'arteria retinica, quindi l'arteriosclerosi vascolare retinica è un indicatore di malattia dell'arteria carotidea. La fotografia del fondo oculare può rivelare che, oltre ai vasi sanguigni della retina, speriamo di trovare anche indicatori vascolari più sensibili nelle immagini del fondo oculare per riflettere le malattie cardiovascolari e cerebrovascolari.

Ora in oftalmologia esiste un sistema chiamato OCTA (imaging vascolare retinico), che è in grado di stratificare e quantificare i vasi sanguigni della retina in 2,5 secondi. Utilizzando questa tecnologia, abbiamo creato un database del flusso sanguigno retinico superficiale, del flusso sanguigno retinico profondo e del flusso sanguigno capillare coroidale di persone normali.

Nei pazienti diabetici con fondo oculare normale, cioè nella fase preclinica della retinopatia diabetica, la tecnologia di imaging del flusso sanguigno può essere utilizzata per lo screening della retinopatia diabetica in una fase precoce, poiché la retinopatia diabetica è la causa più importante di cecità nei diabetici. Osservando la morfologia e la quantificazione dei vasi sanguigni attraverso la tecnologia di imaging del flusso sanguigno, possiamo scoprire che quando non ci sono problemi con la fotografia del fondo oculare dei pazienti diabetici, ci sono già problemi con l'imaging del flusso sanguigno retinico. Un terzo dei pazienti presenta un "infossamento" dell'arco maculare, nonché alterazioni nella morfologia e nella densità di alcuni capillari, che ci aiutano a identificare precocemente le lesioni precliniche del fondo oculare diabetico.

Studiare la relazione tra densità capillare del fondo oculare e nefropatia diabetica utilizzando la tecnologia di imaging del flusso sanguigno. Ad esempio, possiamo esaminare la densità e la densità di perfusione dei vasi sanguigni della retina per verificare se esiste una relazione tra essi e la funzionalità renale. Attraverso la ricerca, è stato scoperto che l'incidenza delle proteine ​​urinarie aumentava dell'11% per ogni unità di diminuzione della densità capillare retinica e che le proteine ​​urinarie aumentavano del 17% per ogni unità di diminuzione della densità del flusso sanguigno, indicando che la densità vascolare retinica, la densità del flusso sanguigno e la funzionalità renale sono correlate. Pertanto, l'analisi quantitativa del flusso sanguigno retinico può essere utilizzata come un efficace indicatore di monitoraggio della nefropatia diabetica.

Attraverso le immagini del fondo oculare è possibile osservare anche le manifestazioni della sclerosi multipla combinate con la neuropatia ottica, poiché anche la densità dei vasi sanguigni diminuisce notevolmente. All'estero, alcune persone hanno utilizzato l'OCTA per studiare la malattia di Alzheimer (MA). Le variazioni nella densità dei vasi sanguigni della coroide retinica possono essere utilizzate come biomarcatori per la diagnosi precoce dell'AD e possono essere impiegate anche come metodo per monitorare e seguire la progressione della malattia e valutare l'efficacia dei farmaci.

Oltre alla densità vascolare, anche i cambiamenti nello strato delle fibre nervose della retina possono predire alcuni cambiamenti sistemici. Poiché l'OCT è in grado di misurare con precisione lo spessore dello strato delle fibre nervose in modo non invasivo e ha raggiunto la risoluzione dell'istologia, è in grado di misurare con precisione lo spessore dello strato delle fibre nervose. Anche una normale fotografia del fondo oculare può mostrare la distribuzione dello strato delle fibre nervose.

Abbiamo condotto uno studio che ha coinvolto più di 3.000 persone e creato un database di persone con uno strato di fibre nervose retiniche normale. Poiché lo spessore della retina varia a seconda della posizione, età, sesso e asse oculare hanno una certa influenza. Lo spessore dello strato delle fibre nervose è strettamente correlato all'età.

I difetti dello strato delle fibre nervose possono essere osservati mediante la fotografia del fondo oculare senza luce rossa e l'OCT e possono essere classificati in base alla forma del difetto. Studi hanno dimostrato che i difetti nello strato delle fibre nervose sono correlati al diabete. Lo strato delle fibre nervose della retina dei pazienti diabetici è evidentemente danneggiato; Alcune malattie neurologiche causano anche evidenti difetti nello strato delle fibre nervose della retina.

Ci siamo concentrati sulla relazione tra difetti dello strato delle fibre nervose della retina e ipertensione. Uno studio condotto su oltre 3.000 persone ha scoperto che il difetto dello strato delle fibre nervose nelle persone affette da ipertensione è doppio rispetto a quello delle persone normali e anche la morfologia è significativamente diversa. Lo spessore dello strato delle fibre nervose è strettamente correlato all'ipertensione. Inoltre, è stato scoperto che la perdita di fibre nervose è correlata anche al grado di ipertensione. Quanto più grave è l'ipertensione, tanto più grave è il difetto dello strato delle fibre nervose. Pertanto, la perdita dello strato di fibre nervose fornisce una base oggettiva per la prevenzione, il controllo, il trattamento e il follow-up precoci dell'ipertensione.

Abbiamo condotto uno studio di coorte quinquennale per osservare la relazione tra lo strato delle fibre nervose della retina e la progressione dell'ipertensione. Nelle persone con difetti dello strato delle fibre nervose, il rischio di progressione dell'ipertensione aumentava di quasi cinque volte dopo cinque anni. In altre parole, le persone con difetti dello strato delle fibre nervose avevano un rischio quasi cinque volte maggiore di sviluppare una progressione significativa dell'ipertensione cinque anni dopo.

Abbiamo inoltre riscontrato una relazione significativa tra difetti dello strato delle fibre nervose e anomalie cerebrovascolari, nonché una relazione significativa tra le arterie carotidi. Uno studio di coorte su un ampio campione ha confermato che esiste una stretta correlazione tra difetti dello strato delle fibre nervose della retina e ictus asintomatico, nonché tra ictus acuto e decesso correlato a ictus. Pertanto, i difetti nello strato delle fibre nervose possono essere utilizzati come indicatori di monitoraggio per un allarme precoce dell'ictus a tutto processo.

Inoltre, rilevando tramite OCT alcune alterazioni della coroide, è possibile verificare se esiste una qualche relazione con patologie sistemiche. Poiché la coroide è generalmente invisibile nello strato intermedio della parete del bulbo oculare, con le immagini OCT è possibile suddividere l'immagine della coroide e misurarla con precisione attraverso l'elaborazione approfondita delle immagini, la segmentazione dei dettagli e la quantificazione tomografica.

Abbiamo condotto uno studio quantitativo di imaging coroidale su una coorte basata sulla popolazione e abbiamo scoperto che lo spessore coroidale può essere utilizzato come marcatore dell'invecchiamento. Ogni 10 anni di età, la coroide si assottiglia di 33 μm, un dato significativamente correlato negativamente con l'età. Pertanto, lo spessore della coroide può essere utilizzato come indicatore di monitoraggio dell'invecchiamento. Allo stesso tempo, abbiamo anche scoperto che lo spessore della coroide è strettamente correlato al diabete. Nei pazienti diabetici, soprattutto nelle fasi iniziali, i vasi sanguigni della coroide possono causare un ispessimento della coroide.

La consistenza del fondo è leopardiana. La consistenza della coroide di ogni persona è diversa nella fotografia del fondo oculare. Proprio come con il riconoscimento facciale, possiamo classificare e suddividere in zone le impronte di leopardo, osservare i cambiamenti nel grado del fondo dell'impronta di leopardo nell'area maculare e attorno al disco ottico e vedere come si relazionano all'intero corpo. Gli studi hanno dimostrato che il cambiamento nella stampa leopardata è correlato all'asse oculare, all'età e al glaucoma. Ciò significa che più le persone sono anziane, più evidenti sono le stampe leopardate. Si è scoperto che le stampe leopardate sono positivamente correlate all'età e possono essere utilizzate come indicatori dell'invecchiamento umano. Il fondo oculare a macchia di leopardo è inoltre negativamente correlato con il valore dell'IMC, ovvero i cambiamenti nel livello a macchia di leopardo del fondo oculare delle persone molto grasse sono significativamente diversi da quelli delle persone magre; i cambiamenti a macchia di leopardo nelle persone che fumano sono più evidenti, ed esiste anche una chiara relazione tra questo e il fumo.

Quando abbiamo utilizzato il pattern leopardato e lo spessore della coroide per studiare se fossero correlati alla disfunzione cognitiva, abbiamo scoperto che lo spessore della coroide, il pattern leopardato del fondo e la disfunzione cognitiva erano significativamente correlati. Pertanto, le anomalie oculari possono costituire un segnale di allarme indipendente di disfunzione cognitiva.

Abbiamo pubblicato alcuni articoli per confermare i risultati della ricerca di cui sopra, che sono stati ben accolti dai colleghi stranieri. Oltre a essere associato all'ipertensione e alla disfunzione cognitiva, il fondo del leopardo ha anche una certa correlazione con la velocità di filtrazione glomerulare e il diabete. La differenza nel fondo del leopardo e la ricerca sulla coroide sono di grande importanza clinica perché sono correlate all'età, all'indice di massa corporea, al fumo, alla disfunzione cognitiva, all'ipertensione e alla ridotta velocità di filtrazione glomerulare, che indica una diminuzione della perfusione sanguigna in tutto il corpo. Pertanto, anche le alterazioni del fondo oculare e della coroide a forma di leopardo sono manifestazioni del fondo oculare dovute a una ridotta perfusione sanguigna sistemica. Le diverse texture delle immagini e delle fotografie del fondo oculare possono riflettere le condizioni generali del corpo.

Attraverso una serie di immagini del fondo oculare, tra cui fotografie a colori del fondo oculare, immagini OCT e OCTA, possiamo stabilire un sistema di allerta per le malattie e di assistenza sanitaria personalizzata tramite l'intelligenza artificiale. Possiamo anche combinare queste immagini oftalmiche attraverso alcuni canali e piattaforme di gestione delle malattie croniche per migliorare il nostro livello di gestione delle malattie croniche.

Attualmente, una fotografia del fondo oculare può riflettere molte condizioni generali dell'intero corpo, inclusa una fotografia a colori che può mostrare età, peso e condizioni di salute generali. Oltre alle fotografie, sono disponibili numerose altre immagini del fondo oculare. Utilizzando i big data e l'analisi intelligente, possiamo stabilire canali per la gestione delle malattie croniche e l'allerta precoce attraverso Internet.

In sintesi, oltre a diagnosticare e curare le malattie oftalmiche, gli oculisti possono fungere da sportello per la gestione delle malattie croniche e svolgere un certo ruolo nell'allerta precoce delle malattie sistemiche attraverso gli occhi; Attraverso le immagini del fondo oculare e l'analisi dell'intelligenza artificiale, è possibile ottenere l'effetto di prevenire e controllare le malattie croniche sistemiche.

Le alterazioni nei microvasi retinici, nel flusso sanguigno e nello strato delle fibre nervose della retina possono essere utilizzate per monitorare le malattie cardiovascolari e cerebrovascolari. Abbiamo ulteriormente ampliato la diagnosi per includere alterazioni della coroide, tra cui lo spessore della coroide e la consistenza del fondo oculare, per aiutarci a diagnosticare disfunzioni cognitive, riduzione della microcircolazione sistemica, funzionalità renale e alterazioni degli organi sistemici. Oggi, grazie alla stretta collaborazione tra oculisti, specialisti in imaging del fondo oculare ed esperti nel campo dell'intelligenza artificiale, è stato raggiunto il traguardo di "piccoli occhi, grande salute".

(Questo rapporto è compilato in base alla stenografia)