professional
In collaborazione con Società Optometrica Italiana SOPTI
PRIMA PARTE
Valutazione delle aberrazioni di alto
ordine con lenti a contatto morbide
personalizzate in soggetti portatori di
cheratocono dopo impianto chirurgico
di anelli intrastromali.
Prof. Juan Gonzalo Carracedo Rodríguez, OD, MSc, PhD, Professore Associato c/o Clinica Universitaria di Optometria della Scuola
Universitaria di Ottica della Università Complutense di Madrid (Spagna)
Prof. Jesús Carballo Álvarez, OD, MSc, Professore Associato c/o Clinica Universitaria di Optometria della Scuola Universitaria di
Ottica della Università Complutense di Madrid (Spagna)
Prof. Pietro Gheller, OD, Docente a Contratto c/o Università degli Studi di Padova (Italia)
Paula González Balboa, OD, Masterizzanda c/o il Master en Optometria y Visión dell’Università Complutense di Madrid (Spagna)
Javier Canales Calvo, OD, Masterizzando c/o il Master en Optometria y Visión dell’Università Complutense di Madrid (Spagna)
Marianna Nyeko Atim, OD, Masterizzanda c/o il Master en Optometria y Visión dell’Università Complutense di Madrid (Spagna)
Judith Fernández Navarro, OD, Masterizzanda c/o il Master en Optometria y Visión dell’Università Complutense di Madrid (Spagna)
Alberto Recchioni, OD, Laureato in Ottica e Optometria presso l’Università degli Studi di Padova (Italia)
ABSTRACT
Scopo: lo scopo di questo studio è di valutare le aberrazioni di alto ordine con lenti a contatto morbide personalizzate in soggetti portatori di cheratocono dopo
impianto chirurgico di anelli intrastromali.
Materiali e Metodi: la valutazione dell’applicazione
di lenti a contatto idrofiliche personalizzate a spessori centrali variabili in pazienti con anelli intrastromali
in soggetti portatori di cheratocono è consistita nella
realizzazione di un’analisi aberrometrica della cornea
e dell’occhio nella sua interezza di sistema per valutare in forma oggettiva l’influenza delle aberrazioni di
alto ordine nella qualità visiva con la lente a contatto applicata (POST) e poter comparare i risultati con
quelli ottenuti senza essa (PRE). Lo studio approntato
per questa ricerca è uno studio pilota, sperimentale,
prospettico e trasversale.
Risultati: la media e la deviazione standard (DS) sono
state calcolate per l’aberrazione sferica (SPH_LIKE),
coma (COMA_LIKE), “Root Mean Square” (RMS_
HOA) della parte corneale e della parte totale. Tutto
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ciò è stato considerato prima (PRE) e dopo (POST)
l’applicazione di lenti a contatto idrofiliche personalizzate
di due differenti materiali (hioxifilcon A G-5X, HEMA
e SilO2Wet Silicone Hidrogel, SiHi) e di 4 differenti
spessori centrali (0,1-0,2-0,3 e 0,4 mm).
Sia a livello corneale quanto a livello totale l’applicazione di una lente a contatto personalizzata a spessori variabili centrali ha raggiunto un miglioramento oggettivo
seguendo l’aumento degli spessori, tranne che nel caso
dell’aberrazione sferica della parte totale dell’occhio.
Non vi è stata una marcata differenza tra i due materiali utilizzati (G-5X e SilO2Wet) e nonostante l’ipotesi
di partenza, in questo caso, il modulo di rigidità delle silicone hydrogel non ha influito diversamente sulle
aberrazioni di alto ordine.
Conclusioni: l’unione di questo studio oggettivo con le
prove psicofisiche effettuate sul medesimo campione di
studio dai ricercatori coinvolti nel progetto potrà dare
maggiori indicazioni all’ottico optometrista.
È interessante comunque osservare come due differenti
professional
tecniche compensative su portatori di cheratocono, una
chirurgica come l’impianto di anelli intrastromali e l’altra
optometrica come l’applicazione di lenti a contatto morbide
(idrofiliche) personalizzate, possa coesistere e concorrere ad
un fine unico ovvero la soddisfazione visiva della persona.
Keywords: cheratocono, aberrazioni di alto ordine, anelli
intrastromali, lenti a contatto morbide personalizzate.
INTRODUZIONE
Il cheratocono è una patologia ectasica che modifica
la struttura della parte centrale della cornea, precisamente la membrana di Bowmann e gli strati anteriori e
intermedi dello stroma (Romero-Jimenez 20101), e genera alterazione del profilo superficiale; si riflette sulla
qualità visiva e quindi implica un forte interessamento
delle aberrazioni di alto ordine (Schornack 20102). L’incidenza è di 2 su 100000 individui fino a 230 su 100000
(Kennedy et al. 19863). Come consuetudine si sviluppa
bilateralmente ma può apparire anche in monoculare e
progredire in maniera asimmetrica (Rabinowitz 19934).
I fattori ereditari non sono ben chiari (Redmond 19685)
e nella maggior parte dei casi non è vi è uno storico famigliare corrispondente anche se potrebbe essere di tipo autosomico dominante o recessivo. Due importanti
studi evidenziano una frequenza ereditaria variabile del
6-8% (Hammerstein 19746); sono state anche osservate
cornee coniche in gemelli omozigoti (Etzine 19547, Tuft
et al. 20128). Vi sono numerose malattie sistemiche di
tipo atopico collegate al cheratocono, le quali mostrano un’associazione positiva maggiore rispetto ai gruppi
di controllo (Rahi et al. 19779); inoltre è osservabile la
presenza di questa patologia corneale nei soggetti con
disordini non infiammatori del tessuto connettivo (McKusick 197510). A livello oculare l’associazione è isolata a
malattie specifiche quali la retinite pigmentosa, retinopatia del prematuro e aniridia (Mackman et al. 197911).
Tra gli studi più convincenti vi è quello di Sawaguchi
(198912) che osservò un aumento della concentrazione
degli enzimi lisosomiali nell’epitelio basale corneale dei
pazienti cheratoconici rispetto ai soggetti controllo; tutto
ciò potrebbe collegare l’aumento degli enzimi lisosomiali alla degradazione dello strato sub-stromale causando
così la patologia ectasica. Quindi sono direttamente le
difese dell’epitelio corneale a generare risposte infiammatorie elevate (ad es. traumi meccanici determinati da
lenti a contatto, sfregamento ripetuto degli occhi, etc.)
(Hartstein et al. 196813 e 197014; Karseras 197615) le quali liberano interleuchina di tipo 1 (α e ß) che produce
apoptosi dello stroma corneale e dei fibroblasti. Il cheratocono rimane comunque una malattia multifattoriale
i cui meccanismi d’azione non sono ancora chiari (Nielsen et al. 201216; Sugar et al. 201217). L’incidenza elevata del cheratocono nei soggetti giovani e le problematiche che generano questo tipo di alterazione sulla vita di
tutti i giorni (Kymes et al 200418) sono molto limitanti
e non sempre le tecniche correttive disponibili possono rispondere adeguatamente alle abitudini della persona. Inizialmente la compensazione del difetto visivo
generato dal cheratocono può avvenire utilizzando una
correzione oftalmica, la quale migliora la qualità visiva
e cerca di conservare la visione binoculare dei soggetti
(Rabinowitz 199819). Con l’evoluzione della malattia e
l’aumento dell’astigmatismo irregolare non si raggiungono acuità visive adeguate con gli occhiali e quindi si
può optare per l’utilizzo di lenti a contatto; negli stadi moderati di cheratocono e quindi con astigmatismi
irregolari elevati l’utilizzo della lente a contatto rigida
gas-permeabile è la scelta favorita. L’utilizzo di lenti a
contatto idrofiliche (morbide) nel cheratocono, nei suoi
stadi lievi o moderati, compensa il difetto visivo generato dalla malattia (in termini quantitativi e qualitativi)
e garantisce il comfort quotidiano. Fin dai primi anni
‘80 si è cercato di capire quali vantaggi potessero derivare dall’uso di lenti a contatto morbide su cheratocono
(Lundh 197820). Nonostante la scelta elettiva in quegli
anni fosse la lente a contatto rigida gaspermeabile, soprattutto nei casi avanzati (Szymankiewiczowa 199121),
il suo utilizzo poteva portare aberrazioni COMA_LIKE
determinate dal decentramento e dai movimenti generati dalla superficie irregolare d’appoggio (de Brabander,
Chateau 2003). L’utilizzo di lenti a contatto idrofiliche
a geometria sferica o sfero-torica (Bernsten et al. 200922)
crea tuttora problemi determinati dalla flessibilità delle stesse su cornee irregolari e la compensazione delle
aberrazioni è ristretta a quelle di basso ordine (defocus
e astigmatismo) e solo in parte a quelle di alto ordine
Figura 1: Disegno Queratosoft (Lenticon)
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(coma e aberrazione sferica). Si è scoperto come modificando gli spessori centrali delle lenti a contatto morbide
si potessero correggere valori di astigmatismo importanti
ed apportare quindi miglioramenti visivi (Koliopoulos et
al 198123). Allo stesso tempo però, lo spessore centrale
delle lenti a contatto riduce il passaggio dell’ossigeno a
livello corneale e provoca problemi ai tessuti sottostanti
(edema, sensibilità ridotta ed intolleranza al porto) (Holden et al 198324). Negli ultimi anni ci si è quindi spinti,
dal punto di vista della ricerca, verso sistemi compensativi sempre più personalizzati (Jinabhai et al 201225),
i quali potessero migliorare la qualità visiva non solo in
termini di acutezza visiva. In un recente studio (Katsoulos
et al. 200926) si descrive la costruzione e l’applicazione
di una lente a contatto idrofilica per soggetti portatori
di cheratocono che derivasse direttamente dalle misure
aberrometriche, nello specifico la mappatura del coma
verticale; altri studi (Sabesan et al. 200727) invece si sono occupati di dimostrare come l’acutezza visiva ad alto
e basso contrasto potesse migliorare attraverso l’uso di
lenti a contatto idrofiliche personalizzate; inoltre hanno
verificato come i decentramenti, sia orizzontali che verticali, fossero ridotti dalla lavorazione eseguita sulla superficie posteriore della lente a contatto (Chen 200728).
È opportuno specificare come, nei soggetti affetti da
cheratocono, anche l’aumento del diametro pupillare
e la variazione dell’accomodazione possono aggiungere
problematiche di qualità visiva (aberrazione). La maggior parte degli studi precedenti tratta l’applicazione e
la valutazione delle aberrazioni di alto ordine su cornee
cheratoconiche, mentre la letteratura scientifica è carente
di informazioni relative alla valutazione del quadro aberrometrico derivato dall’applicazione di lenti a contatto
idrofiliche personalizzate su cheratocono con anelli intrastromali. L’impianto in cornea (strato stromale) degli
anelli di materiale plastico (Figg. 2a-2b) è una procedura chirurgica che mira alla regolarizzazione del profilo
corneale andando ad agire sulla lunghezza d’arco della
curvatura corneale. La separazione che induce tra le fibre lamellari dello stroma influisce sull’appiattimento
corneale (Fig. 3), dalla periferia al centro, mantenendo
il fisiologico profilo prolato della cornea (Calossi 200729).
Figura 2a-2b. Segmenti anello intrastromale
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Figura 3. Rappresentazione del meccanismo d’azione degli
anelli intrastromali
Questo tipo di chirurgia è presente storicamente fin dagli anni ‘50, grazie alle sperimentazioni del medico chirurgo Barraquer, ma è stato solo di recente approvato
(1993) per la compensazione delle deformità corneali
(Marchio CE - ISO 13485 e ISO 9001:2000).
Il presente studio si è occupato della valutazione delle
aberrazioni di alto ordine con lenti a contatto idrofiliche (morbide) personalizzate in soggetti portatori di
cheratocono dopo impianto chirurgico di anelli intrastromali. La valutazione dell’applicazione di lenti
a contatto idrofiliche a spessore centrale maggiorato è
stata realizzata in forma controllata ed individualizzata tramite una visita PRE e POST trattamento. Nelle
lenti a contatto lo spessore centrale aumentato può
essere un problema per il passaggio d’ossigeno ed è
per questo motivo che sono stati considerati due differenti materiali: hydrogel e silicone-hydrogel; questi
ultimi sono in grado, grazie alla componente siliconica presente all’interno del materiale, di apportare
maggiore flusso di ossigeno alle zone corneali e quindi
ridurre i fenomeni ipossici derivanti dal porto (Fonn
et al. 200530). I risultati di questo studio potranno aiutare l’ottico-optometrista a disegnare la strategia migliore per l’applicazione di lenti a contatto idrofiliche
personalizzate su cornee cheratoconiche con anelli
intrastromali al fine di compensare le aberrazioni di
alto ordine presenti.
SOGGETTI, MATERIALI E METODO
Gruppo dello studio
Tutti i soggetti dell’unico gruppo presente hanno partecipato volontariamente allo studio ed hanno avuto la
possibilità di abbandonarlo in qualsiasi momento senza
giustificazione; i partecipanti hanno firmato il consenso
informato, nel quale veniva loro spiegato il motivo della ricerca, come anche i possibili rischi nel parteciparvi. Questo studio segue i criteri della Dichiarazione di
Helsinki (WMA, 2008). Nello studio sono stati reclutati i 12 individui (13 occhi) (MEDIA ± DS età, 40,40
± 6,88 anni), di cui 7 di sesso maschile (MEDIA ± DS
età, 30,71 ± 8,86 anni) e 5 di sesso femminile (MEDIA
± DS età, 34,75 ± 9,22 anni) i quali hanno superato i
professional
criteri di inclusione successivamente citati e firmato il
consenso informato. I criteri di inclusione generale per
il gruppo controllo (senza lente a contatto) sono stati:
1. soggetti con lieve o moderato KC con anelli IS
impiantati in zona ottica a 5 mm
2. assenza di malattia sistemica e malattia oculare
associata
3. capacità di intendere e firmare il consenso informato
I criteri di esclusione generale per il gruppo controllo
(senza lente a contatto) sono stati:
1. Glaucoma
2. Malattie retiniche
3. Allergia
4. Gravidanza o allattamento
5. Applicazione di farmaci topici oculari
I soggetti provenivano da diverse strutture ospedaliere, le quali si sono occupate di valutare e garantire il
buon stato di salute (oculare e sistemica) dei soggetti
arruolati nello studio. Le principali sono state:
• Ospedale Clinico San Carlo (Hospital Clínico San
Carlos) di Madrid
• Fondazione Jimenez Diaz (Fundación Jiménez
Díaz) di Madrid
• Centro di Oftalmologia Barraquer (Centro de Oftalmología Barraquer) di Barcellona
Tutti i soggetti sono stati valutati presso i laboratori
della Clinica Universitaria di Optometria della Scuola
Universitaria di Ottica della Università Complutense di
Madrid. I calcoli per dimostrare la validità della mostra
sono stati eseguiti con il software statistico Grammo
6.0 sviluppato nel 2000 da Jaime Marrugat (Marrugat,
Vila et al. 1998) Per la valutazione delle aberrazioni di
alto ordine con lenti a contatto morbide personalizzate in soggetti portatori di cheratocono dopo impianto chirurgico di anelli intrastromali è stato utilizzato
il calcolo della media osservata rispetto una referenza
di 12 persone. È stato ritenuto valido un rischio alfa di
0.05 e una potenza statistica dell’80%, per trovare differenze uguali alla precisione dell’apparato di misura.
Prova oggettiva
L’apparato utilizzato per la misura oggettiva è l’L80
Wave+ (Visionix, Luneau) che combina la funzione di
autorefrattometro, cheratometro, aberrometro totale a
fronte d’onda e topografo corneale; il tutto dotato di
messa a fuoco e centraggio automatico (Manuale utente, Luneau 2009). Secondo il metodo SH, l’immagine
misurata dallo strumento è comparata con un’immagine di referenza che ha un valore conosciuto di distorsione del fronte d’onda (Shannon et al 2005 31).
Le differenze del fronte d’onda misurato da quello
di referenza indicano le aberrazioni. Uno dei vantaggi principali è la capacità dello strumento di eseguire
tutte le misure simultaneamente sullo stesso asse senza
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che il soggetto si muova. L’apparato di misura focalizza un sottilissimo fascio laser IR (circa 1 mm) da 780
nm sulla retina, che serve come sorgente per proiettare un fronte d’onda fuori dall’occhio su un sistema
formato da 1500 micro-lenti, coniugate con il piano
della pupilla. Queste ultime sono poste all’interno di
una maschera in cromo che riduce i riflessi tra le lenti
vicine. Il compito delle micro-lenti è quello di isolare
uno stretto fascio passante in una piccola area di pupilla e di focalizzarlo su un dispositivo ad accoppiamento di carica (CCD con risoluzione 1,3 MPix). Da
qui si genera una mappa del fronte d’onda che è derivata direttamente dalla composizione dei diversi punti
ottenuti dal sistema di micro-lenti. Le aberrazioni del
fronte d’onda sono descritte utilizzando i polinomi
di Zernike; un gruppo di polinomi ortogonali definiti
da un cerchio unitario. A seconda del diametro pupillare, della grandezza del sensore SH e della densità della matrice possono essere processati tra i 300 e i
1300 punti, che garantiscono un’elevata risoluzione e
la rilevazione di piccole variazioni in termini di aberrazioni di alto ordine e difetti visivi. Queste variazioni
possono essere misurate con differenti diametri pupillari (3 mm, 5 mm e con il massimo diametro pupillare
rilevato). In modalità autorefrattometria L80 Wave+
rileva solo le aberrazioni di basso ordine. Dal punto
di vista clinico, lo strumento ha dimostrato, nella sola
funzione di autorefrattometro, di essere valido ed affidabile (Shneor et al 201232) e di essere in grado, grazie all’elevata risoluzione data dal sensore SH, di assicurare un’elevata precisione nella misurazione delle
aberrazioni di basso e alto ordine (Gordon-Shaag et al
201233). Il sistema di acquisizione digitale presente nel
L80 Wave+ è in grado di dedurre i dati di curvatura
anteriore corneale grazie all’utilizzo di calcoli matematici complessi, detti algoritmi (Mattioli 200934). La
riflessione sulla superficie del film lacrimale, grazie al
disco di Placido, permette di ottenere le informazioni
necessarie al processamento dei dati. Il profilo corneale, dedotto dal software del topografo, si presenterà
dal punto di vista dell’aberrometria come una mappa colorata, molto simile alla mappa di altezza, poiché i dati del WF corneale sono ricavati proprio dalla
mappa altimetrica, secondo i principi di aberrometria
superficiale che si basano sulla differenza di percorso
ottico (Facchin 201035).
Procedimento
La prova eseguita a tutti i volontari di questo studio è
stata realizzata in un’unica visita. I soggetti che hanno
partecipato allo studio hanno firmato e compreso il consenso informato. Attraverso l’indagine biomicroscopica
in lampada a fessura, ci si è accertati della condizione
della cornea e degli annessi (film lacrimale compreso);
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inoltre si è verificata la presenza o assenza dell’anello
di Fleischer, strie di Vogt, nervi corneali prominenti e
cicatrice apicale (scarring), che sono tutti segni tipici
del cheratocono. A continuazione si è eseguita la misura di topografia e aberrometria (corneale e totale)
senza lente a contatto, previo l’adattamento all’oscurità di 10 minuti per ogni partecipante, nell’occhio/i
affetto/i da cheratocono con impianto chirurgico di
anelli intrastromali. Come già descritto nel paragrafo
“prova oggettiva”, lo strumento è in grado di eseguire tutte le misure contemporaneamente, minimizzando così gli errori derivanti dal movimento del soggetto (capo, ammiccamento, calo dell’attenzione, etc.).
Successivamente si è passati all’applicazione (singolo
cieco) delle lenti a contatto personalizzate a spessore
centrale in maniera crescente (dallo spessore 0,1 allo
spessore 0,4 mm) e nei 2 differenti materiali (G-5X e
SilO2Wet) basandosi sulla seguente regola per la selezione del raggio base (rb) da applicare:
• Spessori centrali 0,1 e 0,2 mm KPIATTO + 0,3 mm = RB
• Spessori centrali 0,3 e 0,4 mm à KPIATTO = RB
I valori di KPIATTO (misurazione della curvatura corneale più piatta) sono stati derivati dall’esame topografico
(PRE). L’applicazione delle lente a contatto è stata eseguita direttamente dai ricercatori dello studio per cercare di minimizzare gli eventi di lacrimazione riflessa o il
non corretto verso d’inserimento delle lenti a contatto.
Si è atteso quindi un tempo di stabilizzazione del film
lacrimale di circa 5 minuti. L’esame in lampada a fessura
in luce bianca (approssimativamente 3 cd/m2 misurato
con fotometro), utilizzando la tecnica di luce diffusa,
ha permesso di controllare il centraggio, il movimento
e la copertura corneale delle lenti a contatto applicate e
di consentire la fase successiva di misura con L80 Wave+. Nel caso di errori di centraggio, movimenti eccessivi o insufficienti delle lenti a contatto sono stati presi
Figura 4: Visionix L80 Wave+
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in considerazione i dovuti aggiustamenti sul RB (numericamente più grande o più piccolo a seconda dei RB a
disposizione nello studio). Si è passati poi ad un’ulteriore fase di adattamento all’oscurità di 10 minuti e la
successiva misurazione attraverso L80 Wave + con lente
a contatto applicata. La presa dati con l’apparecchio veniva eseguita 3 volte per ogni lente a contatto applicata
ed in condizione di luce ambiente scotopica (minore di
0,001 cd/m²) . Ogni misura è stata effettuata approssimativamente 1 secondo dopo l’ammiccamento oculare
per standardizzare le misurazioni e limitare le variazioni
dovute all’alterazione del film lacrimale (Radhakrishnan
et al 201036). Tutto ciò è stato ripetuto per i differenti 4
spessori centrali delle lenti a contatto personalizzate e
nei 2 materiali disponibili (G-5X e SilO2Wet). Il tempo
di attesa tra l’applicazione di una lente a contatto e l’altra (wash-out) è stato approssimativamente di 5 minuti. I valori sono stati per prima registrati su una scheda
raccolta dati PRE e POST ad uso interno e poi passati
all’elaborazione su videoterminale.
Analisi statistica
Tutta l’analisi statistica si è svolta utilizzando il software SPSS 15.o per Windows (SPSS Inc., Chicago, IL).
I risultati ottenuti e analizzati statisticamente sono
stati espressi come media e deviazione standard. Lo
studio si è svolto utilizzando il test non parametrico di
Wilcoxon; quest’ultimo fa parte di quella categoria di
test che si occupano dell’ordinamento delle informazioni.
La distribuzione dei dati non segue la distribuzione
normale e le DS osservate sono alte; per questo motivo
si è scelto una comparazione tra i soggetti non per
mostra indipendente ma bensì per mostra accoppiata
dove si compara quello che accade nella condizione
PRE e POST per ogni soggetto. Nello specifico il test di
Wilcoxon utilizzato è l’equivalente non parametrico del
test T-student. Attraverso di esso si è analizzata la media
e deviazione standard di ogni variabile delle aberrazioni
di alto ordine come SPH_LIKE, COMA_LIKE e RMS_
HOA tanto corneale quanto a livello totale, senza (PRE)
e con lente a contatto applicata (POST). Tutto ciò è
stato considerato solo per il diametro pupillare a 5 mm.
Le differenze sono state considerate statisticamente
significative quando il p-value era inferiore a 0,05
(> significatività al di sotto di 0,001) e con un intervallo
di confidenza del 95%. Maggiore attenzione statistica
per i dati con p-value inferiore a 0,01. I grafici sono stati
realizzati utilizzando il programma Microsoft Excel di
Office 2011 (Microsoft Corp., Redmond USA).
(Prosegue nel prossimo numero)