| Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá |
| ESTUDIO COMPARATIVO DEL CRIBADO DE LA PATOLOGIA RETINIANA DIABÉTICA | | Autor/a | Arruabarrena Sánchez, Carolina | | Departamento | Biología de Sistemas | | Director/a | Teus Guezala, Miguel Ángel | | Codirector/a | Rodríguez Miguel, Antonio | | Fecha de defensa | 04-10-2024 | | Calificación | Sobresaliente cum laude | | Programa | Ciencias de la Salud (RD 99/2011) | | Mención internacional | No | | Resumen | 1.- RESUMEN
En esta Tesis presentamos los resultados sobre la precisión de detección del edema macular diabético (EMD) obtenidos al añadir una tomografía de coherencia óptica (SD-OCT) macular a la retinografía no estereoscópica con cámara no midriática (CNM) en un programa de cribado de retinopatía diabética (RD) ya instaurado en nuestra área años antes. Valorando distintos criterios de detección del EMD tanto en retinografía no estereoscópica con CNM como en SD-OCT para determinar cuál presenta un perfil de detección de EMD más adecuado en un programa de cribado.
La Diabetes Mellitus (DM) es una enfermedad emergente cuya prevalencia va en aumento y genera entre otras alteraciones enfermedades oculares de las cuales las más importantes son la RD y el EMD ya que suponen riesgo para la visión, siendo una de las causas más importantes de ceguera en pacientes DM.
Los programas de cribado de RD con retinografía no estereoscópica con CNM de 1 a 3 campos son los más utilizados en el momento actual, y aunque han demostrado disminuir la ceguera en las zonas en las que se han implantado, sin embargo, no presentan una difusión universal ni criterios de detección estandarizados. Estos programas presentan un perfil de detección de RD preciso y comparable con las exploraciones oftalmoscópica en midriasis, pero la sensibilidad para la detección del EMD es inferior a lo recomendado en un programa de cribado ya que las retinografías son imágenes en 2 dimensiones en las que no se aprecia engrosamiento sino signos indirectos de EMD como microaneurismas, hemorragias y exudados duros (ED), que no siempre están presentes y algunos son indicadores de cronicidad.
Para mejorar la sensibilidad de detección del EMD hemos diseñado un estudio en el que en vez de usar como instrumento de captación de imagen un retinógrafo con CNM usamos un instrumento que integra el retinógrafo no estereoscópico con CNM y un SD-OCT (Topcon 3D SD-OCT Maestro). Y a los pacientes que acuden al programa de cribado se les realiza toma de agudez visual (AV), retinografía no estereoscópica de 3 campos (centrada en macula, centrada en papila y temporal superior) y un SD-OCT macular de cada ojo e imágenes de 2D SD-OCT de lesiones que a valoración del técnico optometrista que capturaba las imágenes eran importantes para la evaluación del paciente.
Usando la información remitida desde el programa de cribado se determina la existencia de EMD en retinografía con CNM según 3 criterios:
• El criterio del Programa de Cribado Nacional Ingles (“English National Screening Programme (ENSP)”)
• El criterio del “Scotland National Screening Programme (SNSP)”, que es similar al ENSP, pero sin tener en cuenta la AVMC cuando solo hay hemorragias.
• La presencia de ED en el centro de la mácula (Tabla 18).
Por otro lado, se evaluaron los resúmenes del cubo 3D del OCT macular y las imágenes suplementarias del OCT enviadas para cada paciente y se obtuvieron con el software “OCT data collector”, de forma automática, los valores de grosores de la retina: Grosor del subcampo central (CST), grosor medio macular (AT), volumen macular (VM) y cada uno de los grosores de los sectores internos y externos del mapa del “Early treatment diabetes retinopathy study” (ETDRS).
Los criterios de diagnóstico del EMD en OCT utilizados fueron 4 (Tabla 18) y se dividían en:
Criterios cuantitativos:
• EMD que afecta al centro (CIDME) criterio usado por la “DRCR Network” en los ensayos clínicos de tratamiento del EMD con la corrección del paso de TD-OCT a SD-OCT. CIDME > 300µm.
• Volumen macular > 8 mm3.
• Engrosamiento foveal/parafoveal a más de dos desviaciones estándar (DE) de la media de la población de referencia del instrumento.
Criterio cualitativo:
• Engrosamiento foveal/parafoveal de más de 2 DE de la media de la población de referencia del dispositivo más la presencia de signos anatómicos de EMD (incluidos quistes, exudados duros (ED), desprendimiento neurosensorial y focos hiperreflectivos) en cualquier 2D B-escáner.
Para poder comparar estos valores con un criterio oro de EMD se creó la variable “EMD verdadero” que se obtenía al estudiar la AVMC, la retinografía macular y la exploración completa del cubo 3D de SD-OCT valorado en la pantalla del propio instrumento integrado Topcon 3D SD-OCT Maestro y los grosores de cada campo del mapa ETDRS del OCT, así como el AT y el VM por dos evaluadores independientes expertos en la patología y que era reevaluado por un tercer experto en los casos en los que no se alcanzaba consenso.
Observamos que el criterio de OCT cualitativo que combinaba engrosamiento foveal o parafoveal con signos anatómicos de EMD logró una sensibilidad y una especificidad adecuadas para un programa de cribado del 88,3 % (Intervalo de confianza (IC) 95 %, 80,2–96,5; p <0,001) y del 99,8 % (IC 95 %, 99,7–99,9); p<0.001), respectivamente. También tuvo un VPP alto de 91,4 % (IC 95 %, 84,2–98,6; p <0,001) y un VPN de 99,0 % (IC 95 %, 98,7–99,3) (Tabla 25).
Al comparar la sensibilidad y especificidad de los criterios de EMD medidos en el OCT con la retinografía con CNM usando el criterio ENSP como referencia ya que es el más ampliamente aceptado, encontramos que el criterio de engrosamiento foveal y parafoveal asociado a signos anatómicos de EMD presenta una sensibilidad, especificidad y VPP superior al criterio ESNP medido en retinografía con una significación estadística p >0,001. Mientras que los criterios cuantitativos presentan una especificidad y VPP estadísticamente significativo (p > 0,001) menor que el criterio ESNP medido en retinografía.
Por tanto, podemos concluir que la OCT, utilizando el criterio cualitativo de engrosamiento foveal y parafoveal asociado a signos anatómicos de EMD, es más sensible y especifica (sensibilidad=0,883 y especificidad=0,998) que la retinografía no estereoscópica con CNM en la detección del EMD en un programa de cribado.
Sin embargo, el uso de este criterio para detección del EMD en un programa de cribado supone varios problemas, por un lado hay que enviar un volumen muy importante de información por vía telemática si se quieren analizar los cubos 3D SD-OCT completos, o se requiere personal técnico de captura de imágenes altamente cualificados para tomar todas aquella imágenes en 2D sospechosas de presentar patología de cada cubo 3D de cada ojo, además de un aumento de la carga de trabajo de evaluación de imágenes en el centro de lectura. Sin embargo, los criterios cuantitativos, que presentaban alta tasa de falsos positivos son sencillos de aplicar en los programas de cribado y sabiendo que los límites de corte de los valores cuantitativos del CST, VM y grosor de los sectores del ETDRS varían en función del aparato de medida y de las características del paciente (edad, sexo, raza, longitud axial, …). Y que la base normativa del sistema integrado Topcon 3D SD-OCT estaba calculada con un número limitado de sujetos, entre los que el porcentaje de DM y sujetos de edad avanzada era muy escaso. Por eso decidimos explorar nuevos umbrales que pudieran aumentar la precisión diagnóstica de los criterios cuantitativos en el programa de cribado. Creamos una base normativa de grosores y VM para pacientes “diabéticos sanos”, es decir aquellos que no presentaban maculopatías ni neuropatía óptica.
Para ello, seleccionamos los datos de grosores: CT, AT, CST, grosores de los sectores internos y externos del mapa ETDRS y VM obtenidos con el software “OCT data collector” de un único ojo de todos aquellos paciente con DM que, tras el estudio de la AV, retinografía y OCT no presentaban ni maculopatía ni neuropatía óptica.
Con ellos determinamos la base normativa de grosores y VM de pacientes “diabéticos sanos” y la influencia en estos valores del sexo, edad, tiempo de evolución de la DM, grado de RD, la calidad de la imagen y la dilatación pupilar.
Una vez que determinamos los límites superiores para detectar EMD en pacientes DM sin maculopatía ni neuropatía óptica y calculamos la sensibilidad, especificidad y VPP de los criterios cuantitativos de EMD medidos en OCT usando los nuevos puntos de corte, aun así, presentaban valores de sensibilidad y especificidad inaceptables para usarlos en un programa de cribado.
Por ello llevamos a cabo un tercer estudio en el que buscábamos crear un algoritmo de IA que permitiera detectar el EMD verdadero en los cubos 3D de SD-OCT, de una forma rápida y sin consumir ingentes recursos humanos ni en la captura de imagen ni en su evaluación. Para ello construimos múltiples modelos híbridos de redes neuronales convolucionales recurrentes que nos permitía analizar el cubo 3D SD-OCT de forma ordenada.
Entrenamos y validamos estos modelos con nuestra base de datos de cubos 3D SD-OCT etiquetados con el criterio de “EMD verdadero” y seleccionamos 3 modelos que alcanzaron una alta precisión diagnóstica de EMD y de su severidad según la escala de la clasificación ICDRSS. Finalmente, ensamblamos las predicciones de los 3 modelos híbridos en un modelo conjunto que era el que mejor precisión diagnóstica presentaba, utilizando como umbral el de máxima especificidad, con una sensibilidad del 81,0 (IC 95%: 73,0-87,4), una especificidad del 97,0 (IC 95%: 96,5-97,4) y un VPP del de 39.5 (IC 95%: 33.5-45.8).
Para este punto de corte, el algoritmo presentaría entre un 3% y un 6% (156-311 sujetos) de falsos positivos y aproximadamente un 20% de falsos negativos (entre 24 y 25 EMD no detectados), durante todo el período de estudio.
Consideramos que el futuro de los programas de cribado de RD debería contemplar el uso de retinografía no estereoscópica con CNM asociado a SD-OCT macular llevando a cabo la valoración inicial de las imágenes por medio de algoritmos de IA. Y dejando para valoración por evaluadores especializados aquellas que resulten no normales para el algoritmo.
Aunque no descartamos la posibilidad de que el algoritmo de IA pudiera generalizarse para el diagnóstico de RD-ST usando los cubos 3D SD-OCT pudiendo prescindir de las retinografías no estereoscópicas en el programa de cribado. |
|
