L’IMO prova en cent pacients un prototip de retinògraf hiperespectral que permet fotografiar la capa situada rere la retina

Aquesta nova càmera de fons de l’ull aporta detall de la signatura espectral o "empremta dactilar" de la retina i aconsegueix imatges de les capes oculars més profundes mitjançant fotografies en l'infraroig.

retinògraf hiperespectral Be-Optical

Un estudiant de doctorat del projecte europeu BE-OPTICAL, dedicat a impulsar nous equips mèdics de diagnòstic per a la imatge, ha provat amb 100 pacients de l'IMO un avançat prototip per fer fotografies del fons de l'ull. Es tracta d'un retinògraf hiperespectral, capaç d'aportar nova informació de la retina i arribar, fins i tot, a la capa que hi ha darrere: la coroide.

Retinògraf més enllà de la llum visible

Com destaca el Dr. Carlos Mateo, especialista de l'IMO i col·laborador de la investigació, "la retinografia convencional és una prova diagnòstica bàsica a les consultes d'oftalmologia, ja que permet fotografiar la part posterior de l'ull i observar l'aparença de la retina per detectar i controlar les lesions que es produeixen en diferents patologies retinals". Per fer-ho, s'utilitza un microscopi adaptat, que inclou un flash per il·luminar el fons de l'ull, unit a una càmera que, com la majoria de dispositius tecnològics actuals, es basa en el model cromàtic RGB (Red Green Blue). "Amb la barreja d'aquests tres colors bàsics s'obtenen els diferents tons de l'espectre de llum visible (llum blanca) i s’ofereix una reproducció de l'aspecte del fons ocular quan és il·luminat per la llum. No obstant això, amb aquesta nova càmera de fons de l'ull hiperespectral podem capturar imatges amb altres tipus de radiació", explica Tommaso Alterini, el jove físic de la UPC que desenvolupa aquest projecte dins el marc de BE-OPTICAL. El seu prototip, en concret, amplia el rang que capten un retinògraf estàndard de l'espectre de llum visible fins a l'espectre NIR (infraroig proper). Això significa passar de treballar amb longituds d'ona d'entre uns 450-700 nanòmetres a 400-1.300 nanòmetres.

I quin n’és el benefici? Per començar, més profunditat de visualització. El nou sistema permet veure la coroide –capa subretinal–, pel fet que la pigmentació de la retina per la presència de melanina (sobretot en pacients de pell morena) absorbeix la major part de la llum visible, però deixa penetrar longituds d'ona més altes (infraroig).

visualització coroide amb retinògraf hiperespectral

Fotografia de fons de l'ull feta en el infraroig, on s'aprecien les estructures de la coroide.

Firmes espectrals de la retina

I això no és tot. Segons Tommaso Alterini, "no es tracta només d'accedir a nivells més profunds, ja que la imatge hiperespectral també ens ofereix l'oportunitat d'examinar les estructures retinals des d'altres punts de vista i amb més precisió". En aquest sentit, el nou retinògraf pot ajudar a establir patrons de reconeixement útils per al diagnòstic: "Cada substància respon de manera particular a una determinada longitud d'ona, per a la qual reflecteix més o menys radiació. Aquest perfil característic es correspon amb la signatura espectral de la substància i els diferents components que hi ha a la retina en tenen la seva. Per tant, aconseguint registrar informació de més bandes de l'espectre (15 en aquesta nova càmera, en contrast amb les 3 a les quals es limita la retinografia convencional) i identificant aquestes firmes (com si es tractés de l'empremta d'una persona), serà possible localitzar exactament les petites alteracions que es produeixen en les estructures del fons de l'ull del pacient i així ajudar al diagnòstic primerenc de les patologies retinals", aclareix el físic.

Les primeres proves fetes a l’IMO per testar el prototip comencen a dibuixar-ne el potencial i, com indica el Dr. Mateo, "apunta a ser d'utilitat especial per a patologies com la degeneració macular associada a l'edat (DMAE)". Per exemple, "amb la nova retinografia estem veient de forma més diferenciada les druses, dipòsits de materials de rebuig que s'acumulen sota de la retina i que atrofien la zona pròxima de teixit en pacients amb la malaltia". La projecció d’en Tommaso és arribar a construir una gran base de dades amb aquestes fotografies, la qual cosa possibilitarà la utilització d'algoritmes d'intel·ligència artificial i tècniques de big data que permetin determinar, per a cada píxel de la imatge, si hi ha dany ocular o no.

Aquesta és una de les grans potencialitats del projecte, que, a diferència d'altres investigacions que s'han dut a terme amb aquesta tecnologia d'última generació, no parteix d'una adaptació dels sistemes òptics convencionals. Es tracta d'un prototip original, un retinògraf dissenyat a mida per a aquesta aplicació i el màxim aprofitament dels seus beneficis en l'estudi del fons de l'ull.

fotografies amb retinògraf convencional i retinògraf hiperespectral

Imatges de fons de l'ull registrades amb la càmera hiperespectral per a diferents longituds d'ona (624, 865 i 1025 nm), en les quals s'aprecia una drusa que romania oculta amb la retinografia convencional (RGB).

Potencial de la imatge hiperespectral

La tecnologia d'imatge hiperespectral, per les seves característiques de monitorització i caracterització d'objectes a distància, és una de les eines més prometedores i atractives tant en la recerca com en la indústria. De fet, ja s'ha aplicat en camps com ara l'agricultura, l'astronomia, la geologia o la defensa militar. Pel que fa a la biomedicina, la tecnologia d'imatges multiespectrals (MSI) és una tècnica no invasiva que permet obtenir informació dels teixits biològics sense necessitat d'extreure’n mostres. En els darrers anys, s'ha utilitzat per avançar en el diagnòstic de moltes malalties (detecció i seguiment del càncer, oxigenació de teixits, etc.) i, com a part del projecte BE-OPTICAL, l'objectiu és desenvolupar una nova onada de prototips que aprofitin la capacitat d'aquest sistema basat en la llum per al diagnòstic mèdic no invasiu.

BE-OPTICAL, innovació europea

BE-OPTICAL és un programa coordinat per la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), finançat pel programa de recerca i innovació Horizon 2020 de la Unió Europea i que té la participació de l'IMO, al costat d'uns altres set centres, universitats i empreses d’Alemanya, França, Regne Unit i Polònia. Des de la seva posada en marxa el 2015, dona suport a la formació transversal i capacitació de 14 joves estudiants de doctorat perquè liderin el progrés en imatges mèdiques i, amb això, contribueixin a la detecció precoç de malalties.