Nicola PescosolidoBarbara Imperatrice Alessandro Carboni

Silvia Conflitti Marco Borgia

Dario Di Blasio

STUDIO DELLSTUDIO DELL’’ELASTICITAELASTICITA’’CORNEOCORNEO--SCLERALE IN SCLERALE IN

CONDIZIONE DI IPOBARISMO CONDIZIONE DI IPOBARISMO (18(18--25000 piedi) 25000 piedi)

IN PILOTI MILITARIIN PILOTI MILITARI

Università degli Studi di Roma “Sapienza”I Facoltà di Medicina e Chirurgia

Corpo Sanitario Aeronautico

Introduzione Introduzione

Nel 1967, Bagolini e BucciNel 1971, Bucci e Ravalico

Primi studi sull’ipobarismo orbitarioper lo studio dell’idrodinamica

oculare effettuando esperimenti sia sul coniglio che sull’uomo

Introduzione Introduzione

Furono utilizzate apposite maschere da Furono utilizzate apposite maschere da pesca subacquea che permettevano di pesca subacquea che permettevano di provocare provocare

IpobarismoIpobarismo orbitarioorbitario variabile per variabile per intensitintensitàà e duratae durataEsEs: : -- 40 40 mmHgmmHg per 5per 5’’

IntroduzioneIntroduzione

Le sperimentazioni sullLe sperimentazioni sull’’uomo, che uomo, che richiedevano un collegamento con la richiedevano un collegamento con la camera anteriore con un trasduttore di camera anteriore con un trasduttore di pressione, erano effettuate in occhi affetti pressione, erano effettuate in occhi affetti da melanoma prima dellda melanoma prima dell’’enucleazioneenucleazione

IntroduzioneIntroduzioneMediante questa strumentazione veniva rilevatoMediante questa strumentazione veniva rilevato

3’P0

P1

P2

P0 P0

- 40mmHg

Rimozione della

maschera

IntroduzioneIntroduzione

Gli Gli AutoriAutori spiegarono questo fenomeno per spiegarono questo fenomeno per

la distensione (la distensione (elasticitelasticitàà--viscoelasticitviscoelasticitàà))della tunica della tunica sclerosclero--cornealecorneale anterioreanterioreextraorbitariaextraorbitaria

la produzione e deflusso dellla produzione e deflusso dell’’UAUA

Il volume ematico Il volume ematico coriocorio--retinicoretinico

IntroduzioneIntroduzione

Non sono stati osservati fenomeni correlabili Non sono stati osservati fenomeni correlabili ad una rottura di barrieraad una rottura di barriera

LL’’incremento incremento tonometricotonometrico successivo alla successivo alla rimozione della maschera sarebbe molto rimozione della maschera sarebbe molto simile in valore assoluto al decremento simile in valore assoluto al decremento pressoriopressorio indotto dallindotto dall’’ipobarismoipobarismo

IntroduzioneIntroduzione

Gli Gli AutoriAutori prima riportati prospettavano prima riportati prospettavano quindi un utilizzo di detto test per la quindi un utilizzo di detto test per la valutazione della produzione dellvalutazione della produzione dell’’UA UA sempre che fossero tenuti costanti:sempre che fossero tenuti costanti:

DeflussoDeflussoViscoVisco--elasticitelasticitàà corneocorneo--scleralesclerale

IntroduzioneIntroduzione

Per quanto riguarda questo secondo Per quanto riguarda questo secondo aspetto, tranne che per valori di rigiditaspetto, tranne che per valori di rigiditààsclerale molto ridotta, i risultati dellsclerale molto ridotta, i risultati dell’’esame esame erano indipendenti da detta proprieterano indipendenti da detta proprietàà((BucciBucci e e PescosolidoPescosolido, 1987), 1987)

LL’’esame della rigiditesame della rigiditàà corneocorneo--scleralesclerale veniva veniva eseguito mediante esame eseguito mediante esame tonograficotonografico e e veniva valutato il Kveniva valutato il K

IntroduzioneIntroduzione

Recentemente, Recentemente, LeydoltLeydolt etet al.al. (2007) (2007) hanno valutato gli effetti indotti dal hanno valutato gli effetti indotti dal

cambiamento della pressione cambiamento della pressione intraoculareintraoculare sulla lunghezza assiale sulla lunghezza assiale

delldell’’occhio e sulla posizione del occhio e sulla posizione del cristallinocristallino

IntroduzioneIntroduzione

I risultati ottenuti hanno evidenziato a cambiamenti I risultati ottenuti hanno evidenziato a cambiamenti biometricibiometrici delldell’’occhioocchio--lunghezza assiale (AEL):lunghezza assiale (AEL):

Come risposta allCome risposta all’’incremento della IOP di incremento della IOP di 10 e 20 10 e 20 mmHgmmHg

un incremento di lunghezza un incremento di lunghezza rispettivamente di 23 rispettivamente di 23 µµm e 39 m e 39 µµmm

Come risposta al decremento della IOP di Come risposta al decremento della IOP di 5 5 mmHgmmHg

una riduzione assiale di 7 una riduzione assiale di 7 µµmm

IntroduzioneIntroduzione

I risultati ottenuti hanno evidenziato a cambiamenti I risultati ottenuti hanno evidenziato a cambiamenti biometricibiometrici delldell’’occhioocchio--profonditprofonditàà della CA (ACD):della CA (ACD):

Nessuna risposta significativa allNessuna risposta significativa all’’incremento incremento della IOP di 10 e 20 della IOP di 10 e 20 mmHgmmHg

Un significativo incremento di 30 Un significativo incremento di 30 µµm come m come risposta al decremento della IOP di 5 risposta al decremento della IOP di 5 mmHgmmHg

IntroduzioneIntroduzione

Gli Gli Autori Autori hanno ipotizzato, in base hanno ipotizzato, in base ai cambiamenti della AEL con la ai cambiamenti della AEL con la IOP, la necessitIOP, la necessitàà di conoscere di conoscere in in vivovivo le misure di rigiditle misure di rigiditàà della della tunica tunica corneocorneo--scleralesclerale

Scopo della sperimentazioneScopo della sperimentazione

Con le nuove strumentazioni oggi sul mercato, si Con le nuove strumentazioni oggi sul mercato, si può riprendere in considerazione (in vivo) ciò che può riprendere in considerazione (in vivo) ciò che

uno degli Autori nel 1987 aveva valutato solo uno degli Autori nel 1987 aveva valutato solo tonograficamentetonograficamente

RigiditRigiditàà della tunica della tunica corneocorneo--scleralescleralein camera ipobaricain camera ipobarica

Materiali e Metodi 1Materiali e Metodi 1

Prima di entrare in camera ipobarica; veniva eseguita Prima di entrare in camera ipobarica; veniva eseguita topografia cornealetopografia corneale su due soggettisu due soggettiIn camera ipobarica, a quota In camera ipobarica, a quota 25.000 ft25.000 ft, raggiunta , raggiunta dopo 20 dopo 20 minmin, prima di togliere la maschera, veniva , prima di togliere la maschera, veniva eseguita topografia corneale eseguita topografia corneale In camera ipobarica, raggiunta la quota In camera ipobarica, raggiunta la quota 18.000 ft18.000 ft, , dopo 5 dopo 5 minmin dalldall’’inizio della discesa, tolta la maschera, inizio della discesa, tolta la maschera, si aspettava che la saturazione ematica dsi aspettava che la saturazione ematica d’’ossigeno dei ossigeno dei soggetti esaminati (valutata con ossimetro) scendesse soggetti esaminati (valutata con ossimetro) scendesse a circa il 70%, per eseguire le acquisizioni a circa il 70%, per eseguire le acquisizioni topografichetopografiche

Materiali e Metodi 2Materiali e Metodi 2

Al termine della discesa, quando venivano Al termine della discesa, quando venivano aperte le porte della camera, venivano aperte le porte della camera, venivano acquisite nuove immagini topograficheacquisite nuove immagini topograficheDopo circa 60 minuti dal termine delle Dopo circa 60 minuti dal termine delle operazioni veniva ripetuta la topografia operazioni veniva ripetuta la topografia cornealecornealeIl topografo utilizzato Il topografo utilizzato èè stato il Topografo stato il Topografo Scout della Scout della OptikonOptikon (portatile, a batteria)(portatile, a batteria)

Materiali e Metodi 3Materiali e Metodi 3

Il risultato della topografia corneale Il risultato della topografia corneale èè una una mappa colorata da interpretare e le cui mappa colorata da interpretare e le cui chiavi di lettura fondamentali sono chiavi di lettura fondamentali sono rappresentate da:rappresentate da:

LL’’algoritmoalgoritmoLa scalaLa scalaGli indiciGli indici

Materiali e Metodi 4Materiali e Metodi 4

Algoritmo:Algoritmo: procedimento di risoluzione di un procedimento di risoluzione di un problema (dati di ingresso) costituito da una problema (dati di ingresso) costituito da una sequenza di passi semplici. Può essere sequenza di passi semplici. Può essere assialeassiale, , tangenzialetangenziale, , altimetricoaltimetrico. Quello utilizzato . Quello utilizzato èè stato stato ll’’algoritmo assialealgoritmo assiale: : il centro dei raggi dei raggi di curvatura il centro dei raggi dei raggi di curvatura èè sullsull’’asse asse ortogonale alla tangente dellortogonale alla tangente dell’’apice cornealeapice cornealeRappresentazione in diottrieRappresentazione in diottrieBuona rappresentazione centrale, approssimativa Buona rappresentazione centrale, approssimativa quella perifericaquella perifericaDati morfologici: +Dati morfologici: +Dati funzionali: ++Dati funzionali: ++

Materiali e Metodi 5Materiali e Metodi 5

Scala:Scala: assegna un colore alle diottrie per la assegna un colore alle diottrie per la curvatura. curvatura. I colori piI colori piùù caldicaldi rappresentano i punti pirappresentano i punti piùùcurvi e quelli picurvi e quelli piùù freddifreddi i punti pii punti piùù piatti. piatti. Esiste la scala Esiste la scala assolutaassoluta (universalmente (universalmente usata nei topografi e che abbraccia tutto il usata nei topografi e che abbraccia tutto il rangerange prevedibile) e quella prevedibile) e quella relativarelativa (gli (gli intervalli rappresentati sono compresi tra il intervalli rappresentati sono compresi tra il massimo ed il minimo dei valori riscontrati)massimo ed il minimo dei valori riscontrati)

Materiali e Metodi 6Materiali e Metodi 6

Indici:Indici: per aggiungere alla rappresentazione dati per aggiungere alla rappresentazione dati quantitativiquantitativi

BFs (Best Fit Sphere)BFs (Best Fit Sphere):: potere diottrico potere diottrico della sfera media dei 3 mm centralidella sfera media dei 3 mm centraliBFc (Best Fit Cylinder)BFc (Best Fit Cylinder):: potere diottrico potere diottrico del cilindro medio dei 3 mm centralidel cilindro medio dei 3 mm centraliBFI Topographic BFI Topographic IrregularityIrregularity:: indice indice delldell’’irregolaritirregolaritàà della cornea nei 3 mm della cornea nei 3 mm centrali rispetto al potere centrali rispetto al potere sferosfero--cilindricocilindricomedio (medio (~~1= 1= cheratoconocheratocono))

Risultati Indici Risultati Indici -- Occhio 1, BasaleOcchio 1, Basale

Risultati Indici Risultati Indici -- Occhio 2, BasaleOcchio 2, Basale

Risultati Indici Risultati Indici -- Occhio 3, BasaleOcchio 3, Basale

Risultati Indici Risultati Indici -- Occhio 4, BasaleOcchio 4, Basale

Risultati Indici Risultati Indici -- Occhio 1, 25000ftOcchio 1, 25000ft

Risultati Indici Risultati Indici -- Occhio 2, 25000ftOcchio 2, 25000ft

Risultati Indici Risultati Indici -- Occhio 3, 25000ftOcchio 3, 25000ft

Risultati Indici Risultati Indici -- Occhio 4, 25000ftOcchio 4, 25000ft

Risultati Indici Risultati Indici -- Occhio 1, 18000ftOcchio 1, 18000ft

Risultati Indici Risultati Indici -- Occhio 2, 18000ftOcchio 2, 18000ft

Risultati Indici Risultati Indici -- Occhio 3, 18000ftOcchio 3, 18000ft

Risultati Indici Risultati Indici -- Occhio 4, 18000ftOcchio 4, 18000ft

Risultati Indici Risultati Indici -- Occhio 1, Post IOcchio 1, Post I

Risultati Indici Risultati Indici -- Occhio 2, Post IOcchio 2, Post I

Risultati Indici Risultati Indici -- Occhio 3, Post IOcchio 3, Post I

Risultati Indici Risultati Indici -- Occhio 4, Post IOcchio 4, Post I

Risultati Indici Risultati Indici -- Occhio 1, Post IIOcchio 1, Post II

Risultati Indici Risultati Indici -- Occhio 2, Post IIOcchio 2, Post II

Risultati Indici Risultati Indici -- Occhio 3, Post IIOcchio 3, Post II

Risultati Indici Risultati Indici -- Occhio 4, Post IIOcchio 4, Post II

Risultati Indici di R. Risultati Indici di R. MaloneyMaloney

BasaleBasale 25000 25000 ftft

18000 18000 ftft

Post IPost I Post IIPost II

BFsBFs 42,6742,67 44,9144,91 43,6643,66 42,4842,48 42,6442,64

BFcBFc 1,151,15 6,826,82 3,013,01 0,910,91 1,11,1

BfTIBfTI 0,350,35 1,991,99 0,920,92 0,250,25 0,20,2

DiscussioneDiscussione

Il Il coefficiente di rigiditcoefficiente di rigiditàà scleralesclerale èèstato valutato in differenti condizioni stato valutato in differenti condizioni sia fisiologiche che patologiche che sia fisiologiche che patologiche che dopo trattamento di chirurgia dopo trattamento di chirurgia refrattivarefrattiva ma gli Autori non hanno ma gli Autori non hanno trovato pubblicazioni in condizioni di trovato pubblicazioni in condizioni di ipobarismoipobarismo

DiscussioneDiscussione

I risultati riportati, anche se possono I risultati riportati, anche se possono essere considerati solo dei essere considerati solo dei casi casi reportreportaprono indubbiamente a notevoli aprono indubbiamente a notevoli implicazioni implicazioni fisiopatologichefisiopatologiche per la per la loro importanza otticaloro importanza ottica

DiscussioneDiscussione

Un aumento del Un aumento del BFsBFs èè indice di una indice di una miopizzazionemiopizzazione delldell’’occhioocchio e cioe cioèè i raggi i raggi paralleli provenienti dallparalleli provenienti dall’’infinito in infinito in accomodazione rilassata focalizzano accomodazione rilassata focalizzano anteriormente alla retina, si ha cioanteriormente alla retina, si ha cioèè un un aumento del potere diottrico oculare aumento del potere diottrico oculare (occhio miope)(occhio miope)

Evento manifestatosi

MiopizzazioneMiopizzazione

42,67

44,91

DiscussioneDiscussione

Un Un aumento del aumento del BFcBFc èè indice di una indice di una alterazione cilindrica della superficie alterazione cilindrica della superficie corneale corneale per cui i raggi luminosi per cui i raggi luminosi provenienti dallprovenienti dall’’infinito in accomodazione infinito in accomodazione rilassata focalizzano su due linee focali rilassata focalizzano su due linee focali alterando la qualitalterando la qualitàà delldell’’immagineimmagine

Evento manifestatosi

BFcBFc –– 25000 ft25000 ft

1,15

6,82

DiscussioneDiscussione

Un Un aumento del aumento del BfTIBfTI èè indice di indice di irregolaritirregolaritàà della superficie corneale della superficie corneale sferosfero--cilindricacilindrica e con valori superiori ad e con valori superiori ad 1 1 èè indice di indice di cheratoconocheratocono

Evento manifestatosi

BfTIBfTI –– 25000 ft25000 ft

0,35

1,99

DiscussioneDiscussioneA livello del mareA livello del mare

760 760 mmHgmmHg = 1 = 1 atmatmNellNell’’occhio (es. IOP: 20 occhio (es. IOP: 20 mmHgmmHg) avremo ) avremo

considerando:considerando:1 1 mmHgmmHg = 0,001316 = 0,001316 atmatm20 20 mmHgmmHg ×× 0,001316 0,001316 atmatm = 0,03 = 0,03 atmatm

1 1 atmatm + 0,03 + 0,03 atmatm = 1,03 = 1,03 atmatm

DiscussioneDiscussioneIn In ipobarismoipobarismo

Es.Es. IOP: 20 IOP: 20 mmHgmmHg25000 ft: 282 mmHg25000 ft: 282 mmHg

282 mmHg 282 mmHg ×× 0,001316 atm = 0,37 atm0,001316 atm = 0,37 atm

0,37 atm + 0,03 = 0,40 atm0,37 atm + 0,03 = 0,40 atm (sistema aperto)(sistema aperto)

1 atm + 0,03 = 1,03 atm1 atm + 0,03 = 1,03 atm (sistema chiuso)(sistema chiuso)

18000 ft:18000 ft: 380 mmHg380 mmHg380 mmHg 380 mmHg ×× 0,001316 atm = 0,50 atm0,001316 atm = 0,50 atm

0,50 atm + 0,03 = 0,53 atm0,50 atm + 0,03 = 0,53 atm (sistema aperto)(sistema aperto)

1 1 atmatm + 0,03 = 1,03 + 0,03 = 1,03 atmatm ((sistemasistema chiusochiuso))

DiscussioneDiscussioneIn In ipobarismoipobarismo

Considerando gli esperimenti sullConsiderando gli esperimenti sull’’ipobarismoipobarismo orbitarioorbitariodianzi esposti, sui conigli e sulldianzi esposti, sui conigli e sull’’uomo, luomo, l’’occhio si può occhio si può

considerare un sistema aperto per cui avremo:considerare un sistema aperto per cui avremo:

Distensione della tunica Distensione della tunica corneocorneo--scleralesclerale

Aumento del recipiente (volume)Aumento del recipiente (volume)

DiscussioneDiscussioneIn In ipobarismoipobarismo

IOP P0

P1

DiscussioneDiscussioneIn In ipobarismoipobarismo

Immediato del volume ematico Immediato del volume ematico coroidealecoroideale

Progressivo della produzione di UAProgressivo della produzione di UA

Ultrafiltrazione Ultrafiltrazione Secrezione attivaSecrezione attiva

DiscussioneDiscussioneIn In ipobarismoipobarismo

Considerando lConsiderando l’’assenza della rottura di barriera assenza della rottura di barriera ((i.v.i.v. fluoresceinafluoresceina):):

Secrezione attiva (epitelio ciliare)Secrezione attiva (epitelio ciliare)

Deflusso pressioneDeflusso pressione--dipendente (dipendente (trabecolatotrabecolato))

DiscussioneDiscussioneIn In ipobarismoipobarismo

Quale influenza avrebbe il coefficiente di elasticitQuale influenza avrebbe il coefficiente di elasticitààcorneocorneo--scleralesclerale nellnell’’aumento del volume?aumento del volume?

Nel 1987, Nel 1987, BucciBucci e e PescosolidoPescosolido riportarono che, riportarono che, tranne per valori di K molto ridotti (miopia tranne per valori di K molto ridotti (miopia

elevata), i risultati dellelevata), i risultati dell’’esame erano indipendenti esame erano indipendenti dal K ma i valori di dal K ma i valori di ipobarismoipobarismo raggiungevano soloraggiungevano solo

2200 ft/730 m (2200 ft/730 m (-- 50 50 mmHgmmHg))

DiscussioneDiscussioneIn In ipobarismoipobarismo

Riprendendo questa valutazione ma a valori di Riprendendo questa valutazione ma a valori di ipobarismoipobarismo molto pimolto piùù elevati il K viene messo in elevati il K viene messo in

giocogioco

Distensione uniforme Distensione uniformeDistensione uniforme Distensione uniforme

Miopia Astigmatismo Miopia Astigmatismo CheratoconoCheratocono

DiscussioneDiscussioneIn In ipobarismoipobarismo

Quali conseguenze pratiche ?Quali conseguenze pratiche ?

Valutare il coefficiente di rigiditValutare il coefficiente di rigiditàà corneocorneo--scleralesclerale in in condizioni di condizioni di ipobarismoipobarismo simulato utilizzando simulato utilizzando condizioni di almeno 25000 ft e calcolando le condizioni di almeno 25000 ft e calcolando le

variazioni di AEL e ACDvariazioni di AEL e ACD

DiscussioneDiscussioneIn In ipobarismoipobarismo

Quali conseguenze pratiche ?Quali conseguenze pratiche ?

Cosa succede nel ritorno alle condizioni Cosa succede nel ritorno alle condizioni normobarichenormobariche??

SarSaràà un discorso successivoun discorso successivo

ConclusioniConclusioni

La tecnica topografica si presenta quindi La tecnica topografica si presenta quindi come una metodica rilevante per gli come una metodica rilevante per gli scopi da noi prefissatoci scopi da noi prefissatoci A tale tecnica si assocerA tale tecnica si assoceràà nei prossimi nei prossimi esperimenti una tecnica esperimenti una tecnica biometricabiometrica per per avere una doppia valutazioneavere una doppia valutazione

ConclusioniConclusioni

La sicurezza dei nostri piloti La sicurezza dei nostri piloti militari passa anche militari passa anche

attraverso unattraverso un’’attenta attenta valutazione di tali parametrivalutazione di tali parametri

RINGRAZIAMENTIRINGRAZIAMENTI

Gli AutoriGli Autori ringraziano la disponibilitringraziano la disponibilitàà offerta offerta daldal Corpo Sanitario Aeronautico e in specie Corpo Sanitario Aeronautico e in specie

dal dal Gen. Gen. IspIsp. Capo Manlio Carboni. Capo Manlio Carboni e e dal dal Col. Giuseppe Col. Giuseppe CiniglioCiniglio Appiani Appiani che che

hanno permesso lhanno permesso l’’esecuzione di tale esecuzione di tale sperimentazionesperimentazione

GrazieGrazieperper

ll’’attenzioneattenzione