Spessore corneale incrementale e possibile rivalutazione del dato tonometrico: review e nuove evidenze

Introduzione

Le problematiche sulla misurazione del tono oculare non sono recenti. Le conoscenze sul comportamento biomeccanico della cornea, e più in generale del segmento anteriore, anche se affrontate, non sono state ancora risolte.
Sebbene i danni al sistema visivo nel glaucoma siano multifattoriali, la misurazione precisa del tono oculare resta tuttavia essenziale. Altrettanto decisivo è conoscere come le strutture bulbari, in particolar modo l’area papillare, rispondano alle sollecitazioni meccaniche della IOP, intraocular pressure. Le strutture biologiche elastiche in generale possono rispondere ad un doppio regime fisico di rigidità, membranale e flessionale. Le strutture biologiche che sono meccanicamente rispondenti al regime membranali hanno la caratteristica di non avere uno spessore rilevabile. Non offrendo alcuna resistenza alle sollecitazioni esterne sono strutture solo teoriche, del tutto simili alle pellicole domopak.

La cornea, avendo invece uno spessore non trascurabile, risponde alla legge delle strutture a rigidità flessionale; la sua elasticità è inversamente proporzionale al cubo del suo spessore.

Questo rapporto grandemente moltiplicativo (cubo dello spessore) valorizza ed esalta l’importanza della misura pachimetrica nel comprendere la dinamica della cupola corneale alle sollecitazioni esterne.

Altro parametro facilmente individuabile da considerare nella comprensione della meccanica corneale è la curvatura corneale.
Dagli studi pubblicati la curvatura delle strutture elastiche in generale, e della cupola corneale in particolare, tuttavia risulta meno decisiva nell’influenzare le risposte flessionali.
La cornea è una struttura con proprietà viscoelastiche; deformandosi alle sollecitazioni esterne, permette una misura indiretta della IOP; il valore riscontrato risulta mediato dalla sua flessibilità.
Alcuni nuovi device misurano, oltre la IOP, alcune qualità biomeccaniche corneali dedotte dall’intervallo di tempo in cui la forza esterna applicata determina un’inflessione e dal tempo di ritorno allo stato originale.

L’isteresi corneale (dal greco isteresis=ritardo) non è altro che il ritardo del movimento della cornea in andata ed in ritorno conseguente al gettito d’aria del device. L’isteresi, una volta trovata, è integrata con altri dati rilevati, così da offrire un valore della IOP con buona correlazione alla tonometria di Goldmann.

Tutte le altre influenze strutturali meccaniche della cornea e del segmento anteriore non sono state tuttavia complessivamente ancora studiate ed indagate. Siamo lontani da poter rilevare una IOP cornea-compensata in modo che tutte le resistenze meccaniche, corneali e del segmento anteriore, siano determinate nel riscontro finale della IOP. In generale, come in parte riferito, le proprietà meccaniche di un tessuto biologico dipendono dall’organizzazione strutturale delle fibre, dalle cellule e dalla sostanza intercellulare presente.

Il collagene e l’elastina sono responsabili principalmente della resistenza/forza e in parte dell’elasticità di un tessuto; la sostanza/matrice fondamentale è responsabile essenzialmente delle sue proprietà viscoelastiche.

Nella cornea umana il collagene, l’elastina, i glicosamminoglicani dello strato di Bowman e soprattutto dello stroma, che determinano l’80% del peso a secco e il 90% dello spessore corneale, conferiscono alla cornea caratteristiche principalmente elastiche.

La sostanza fondamentale, proteoglicani, cheratociti e fibroblasti, insieme all'epitelio corneale, ne determinano invece essenzialmente il comportamento viscoso.

Negli ultimi anni l'interesse per la biomeccanica corneale è enormemente cresciuto; si sta cercando di utilizzare le nuove conoscenze per risolvere le problematiche dovute alle resistenze corneali e arrivare ad un valore tonometrico il più veritiero possibile.
Branca della bioingegneria, la biomeccanica studia il comportamento delle strutture biologiche sottoposte a sollecitazioni esterne, statiche o dinamiche. La rivalutazione del ruolo dello spessore corneale sulla misura della IOP risale alla pubblicazione nel 2002 dei risultati dell’OHTS Ocular Hypertension Treatment Study.

Da questi studi emerge il ruolo non secondario del valore pachimetrico sul risultato finale del tono oculare. La cornea, come la papilla ottica, è un tessuto che possiamo definire biomeccanicamente “compliante”, incastonato nel guscio sclerale relativamente resistente “the corneoscleral envelope”. Almeno inizialmente, per semplificare i calcoli, dovremmo considerare la sclera come una struttura rigida, non deformabile alle sollecitazioni esterne utilizzate nella tonometria indiretta.

La biomeccanica corneale è stata soprattutto valutata con studi in vitro, misurando lo Stress/Strain dei tessuti e il modulo elastico di Young in cornee sane isolate di maiale. Thomas Young (1773-1829) è stato uno scienziato britannico, famoso per le ricerche riguardanti la luce e la meccanica dei solidi. Il modulo di elasticità, che porta il suo nome, è una grandezza caratteristica di ogni materiale.

È definito come il rapporto tra lo sforzo applicato e la deformazione che ne deriva. La sua unità di misura nel Sistema Internazionale è il Pascal (N/m²); spesso però si trovano dati espressi nelle vecchie unità del sistema tecnico (N/mm²). La trasposizione sul vivente dei risultati sperimentali ottenuti in vitro non è semplice, come facilmente intuibile ed ha avuto spesso lunghi tempi di realizzazione.

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