Los ingenieros biomédicos de la Universidad de Duke han ideado un nuevo dispositivo de imágenes capaz de medir tanto el grosor como la textura de las diversas capas de la retina en la parte posterior del ojo. El avance podría utilizarse para detectar un biomarcador de la enfermedad de Alzheimer, lo que podría ofrecerun sistema de alerta temprana generalizado para la enfermedad.
Los resultados aparecen en línea el 13 de mayo en la revista Informes científicos .
"Investigaciones anteriores han visto un adelgazamiento de la retina en pacientes con Alzheimer, pero al agregar una técnica de dispersión de luz a la medición, hemos descubierto que la capa de fibras nerviosas de la retina también es más rugosa y más desordenada", dijo Adam Wax,profesor de ingeniería biomédica en Duke. "Nuestra esperanza es que podamos utilizar esta información para crear un dispositivo de detección fácil y económico que no solo esté disponible en el consultorio de su médico, sino también en lugares como su farmacia local".
Actualmente, los diagnósticos de la enfermedad de Alzheimer solo se realizan después de que el paciente comienza a mostrar síntomas de deterioro cognitivo. Incluso entonces, la única forma de determinar definitivamente que la causa fue la enfermedad de Alzheimer es mediante costosas resonancias magnéticas y tomografías por emisión de positrones o mediante una autopsia. Pero si la enfermedadel progreso se puede detener mediante intervenciones tempranas, como medicamentos y ejercicio mental, los pacientes pueden tener una calidad de vida mucho mejor. Es por eso que los investigadores están buscando biomarcadores que puedan usarse como señales de alerta temprana de la enfermedad.
Uno de estos posibles biomarcadores proviene de la retina, que es literalmente una extensión del cerebro y parte del sistema nervioso central. Investigaciones anteriores han demostrado que el Alzheimer puede causar cambios estructurales en la retina, sobre todo un adelgazamiento de las capas internas de la retina..
"La retina puede proporcionar un fácil acceso al cerebro y su adelgazamiento puede ser indicativo de una disminución en la cantidad de tejido neural, lo que puede significar que la enfermedad de Alzheimer está presente", dijo Wax.
Sin embargo, otras enfermedades como el glaucoma y la enfermedad de Parkinson también pueden causar un adelgazamiento de la retina. Los resultados inconsistentes de las pruebas también pueden deberse a diferencias entre las máquinas más utilizadas para este tipo de mediciones, los dispositivos de tomografía de coherencia óptica OCT,y cómo los utilizan los investigadores.
En el nuevo artículo, Wax y su estudiante graduado Ge Song muestran que la capa superior de neuronas en la retina de un modelo de ratón con enfermedad de Alzheimer exhibe un cambio en su textura estructural. Combinado con datos sobre los cambios en el grosor de esta capa, la nueva medida podría resultar ser un biomarcador más fácilmente accesible de la enfermedad de Alzheimer.
"Nuestro nuevo enfoque puede medir la rugosidad o textura de la capa de fibras nerviosas de la retina interna", dijo Song. "Puede proporcionar una forma rápida y directa de medir los cambios estructurales causados por el Alzheimer, que tiene un gran potencial como biomarcadorde la enfermedad. "
OCT es el análogo óptico del ultrasonido. Funciona enviando ondas de luz a los tejidos y midiendo cuánto tardan en regresar. Si bien es una técnica de imágenes extremadamente útil que se usa comúnmente para hacer una amplia gama de diagnósticos, tiene limitaciones.
Para recopilar más datos, Wax y Song agregaron una medida llamada interferometría de baja coherencia resuelta en ángulo a / LCI, que utiliza los ángulos de la luz dispersa para recopilar más información sobre la estructura del tejido. Al combinar las dos medidas,los investigadores pueden extraer información tanto del espesor como de la estructura de cada capa de la retina.
"Las mediciones de a / LCI complementan las mediciones de grosor para mejorar la utilidad potencial de biomarcadores más cuantitativos para la enfermedad de Alzheimer", dijo Song. "No se puede obtener información estructural y de textura sobre la retina solo con OCT. Necesita ambas modalidades de imagen. Esa es la innovación clave ".
Los investigadores ahora están trabajando para incorporar esta capacidad adicional en un sistema OCT de bajo costo que Wax está desarrollando a través de una empresa derivada llamada Lumedica. Mientras que las máquinas OCT tradicionales pesan más de 60 libras, ocupan un escritorio completo y cuestan entre $ 50,000y $ 120,000, el diseño de Wax pesa cuatro libras, es aproximadamente del tamaño de una lonchera y, Wax espera, se venderá por menos de $ 15,000.
La clave del diseño de Wax es una pieza impresa en 3D que utiliza simetría para compensar las inconsistencias mecánicas que pueden surgir en los dispositivos OCT tradicionales debido a cosas tan pequeñas como un cambio sutil de temperatura. Song también ha estado trabajando en unaprisma rotacional, lo que permite que el a / LCI escanee toda la retina.
"Estamos entusiasmados porque esta investigación muestra una nueva forma de usar tecnologías OCT de bajo costo fuera de la simple detección de enfermedades retinianas tradicionales", dijo Wax. "Si podemos usar estos dispositivos como una ventana a los primeros signos de enfermedades neurodegenerativas, tal vez podamos ayudar a las personas a ingresar en un programa de tratamiento de intervención temprana antes de que sea demasiado tarde ".
Esta investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud R21AG056245, P30EY005722.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Original escrito por Ken Kingery. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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