Non solo specchio dell’anima: i nostri occhi celano preziosi indizi sulla salute, presente e futura. Naturalmente, a saperli leggere. Ma un aiuto arriva dall’AI. Stando ad una serie di studi e a una review pubblicata su ‘Ophtalmology and Therapy’, da fotografie e scansioni di routine della retina è possibile individuare con anni di anticipo i primi segni di alcune delle più diffuse malattie croniche e degenerative e determinare l’età biologica di una persona. Il tutto grazie all’intelligenza artificiale e a tecniche di imaging ad altissima risoluzione.
Se ne sta parlando al 12esimo Congresso Internazionale FLORetina ICOOR, in coso a Firenze fino all’8 dicembre. Un appunamento imperdibile per circa 3.000 specialisti italiani e internazionali, provenienti da 64 Paesi del mondo.
L’oculomica e le sue applicazioni
Ma quali sono le malattie ‘scritte’ negli occhi? Parliamo di patologie come Alzheimer, Parkinson, ma anche ictus, infarto, aneurismi, diabete di tipo 2. Una conquista resa possibile da una disciplina nata pochi anni fa che, combinando tecniche di imaging capaci di analizzare i dettagli microscopici dell’occhio con l’intelligenza artificiale, consente di anticipare anche di anni la diagnosi di malattie responsabili complessivamente dell’80% dei decessi a livello globale: l’oculomica.
Estensioni del cervello
“Dall’analisi della retina l’intelligenza artificiale può già individuare, come uno specialista esperto, retinopatia diabetica, degenerazione maculare e retinopatia del prematuro. Ma la retina e il nervo ottico – ricorda il noto oftalmologo Stanislao Rizzo, presidente di FLORetina ICOOR e direttore del Dipartimento di Oculistica del Policlinico Gemelli – sono estensioni del cervello e, a differenza di qualsiasi altra parte del corpo umano, offrono un’opportunità unica per la visualizzazione diretta, in vivo e non invasiva, dei sistemi neurosensoriale e microvascolari. I recenti studi hanno dimostrato che le immagini della retina sono di utilità anche nella diagnosi precoce delle malattie metaboliche, consentendo di prevedere il rischio di diabete di tipo 2, prima di qualsiasi manifestazione clinica apparente di retinopatia diabetica”.
Ma come? “Dalle immagini del fondo oculare gli algoritmi basati sull’AI, in particolare quelli che utilizzano il deep learning, si sono dimostrati capaci di prevedere il rischio di eventi cardiovascolari maggiori, come infarto e ictus, e di fattori di rischio correlati, come la presenza di ipertensione arteriosa e aterosclerosi”, spiega Rizzo.
Uno studio pionieristico pubblicato su Nature Biomedical Engineering ha dimostrato come le tecniche di deep learning possano analizzare immagini retiniche per prevedere con precisione i fattori di rischio per cuore e vasi, in particolare la pressione arteriosa sistolica (con un minimo errore medio di 11,23 mmHg), e il rischio di eventi cardiaci avversi maggiori con un’accuratezza del 70%.
Le prospettive
“Questo studio ha rivoluzionato il campo dell’oculomica, dimostrando come l’intelligenza artificiale possa trasformare l’analisi delle immagini retiniche in potenziale strumento efficace per monitorare e gestire i rischi cardiovascolari”, assicura Daniela Bacherini, ricercatrice in Malattie dell’Apparato Visivo presso il Dipartimento di Neurofarba dell’Università degli Studi di Firenze. Se il risultato sarà confermato da ulteriori studi, “l’integrazione tra imaging retinico e intelligenza artificiale potrebbe fornire strumenti non invasivi, rapidi e precisi per la valutazione e il monitoraggio del rischio cardiovascolare, potenzialmente migliorando la prevenzione e gli interventi personalizzati”.
Non solo. Abbinando all’analisi della retina sofisticate tecniche di imaging e l’AI, “è stato possibile osservare che nella sclerosi multipla, nel Parkinson e nell’Alzheimer sono presenti alterazioni dello spessore dello strato delle fibre del nervo ottico. Sarà così potenzialmente possibile ottenere un biomarcatore oftalmico delle malattie neurodegenerative che lasciano nella retina segni rivelatori, in grado di prevedere il rischio di sviluppo di queste patologie”, afferma Francesco Faraldi, Direttore della Divisione di Oculistica dell’Azienda Ospedaliera Ordine Mauriziano Umberto I di Torino.
Il check-up degli occhi
Non solo da immagini della retina. Uno studio pubblicato di recente su Lancet Digital Health ha dimostrato come un sistema di intelligenza artificiale basato su deep learning sia in grado di rilevare biomarcatori di malattie sistemiche analizzando semplicemente fotografie dell’occhio. “Lo studio ha utilizzato dataset derivanti da diverse popolazioni negli Stati Uniti, includendo oltre 38.000 pazienti e analizzando oltre 123.000 immagini ed è stato in grado di identificare 9 biomarcatori legati a funzioni sistemiche, evidenziando anomalie nell’emocromo e nella funzione renale ed epatica”, racconta ancora Rizzo.
Le immagini del fondo oculare “mostrano un enorme potenziale come strumento di diagnosi, screening e monitoraggio delle malattie croniche, perché a basso costo, rapide e non invasive”, dice lo specialista.
L’età scritta negli occhi
La retina può rivelare anche la vera età di una persona. Parliamo dell’età biologica che può essere inferiore ma anche (ahimè) superiore rispetto all’età anagrafica. “Conoscere la reale età biologica di una persona è una informazione preziosa per quello che riguarda la prevenzione di patologie correlate all’invecchiamento. Uno studio valutato nella review ha determinato che è possibile calcolare l’età biologica di una persona analizzando le immagini del fondo oculare grazie a un sistema di deep learning”, spiegano Rizzo e Bacherini.
In questo lavoro i ricercatori hanno raccolto 129.236 immagini retiniche di circa 40mila partecipanti con in media 53 anni. Queste immagini sono state utilizzate per addestrare e convalidare il modello di deep learning, in parole semplici i ricercatori hanno “dato in pasto” i dati all’intelligenza artificiale affinché riuscisse a trovare una correlazione tra le condizioni della retina e l’età biologica dei pazienti. “È stato dimostrato un aumento del 67% del rischio di mortalità per tutte le cause a 10 anni nei soggetti con un’età biologica superiore a quella cronologica. Questi risultati evidenziano come la retina sia altamente sensibile ai danni dell’invecchiamento e potrebbe essere un potenziale strumento di screening per interventi su misura, a scopo preventivo”, concludono gli esperti.
