A new technology ROTA developed by HKUMed and CU Medicine can visualise axonal fibre bundles on the retina to advance early diagnosis of glaucoma and optic neuropathies
A research team led by the Department of Ophthalmology, School of Clinical Medicine, LKS Faculty of Medicine of The University of Hong Kong (HKUMed), with collaborators from the Faculty of Medicine of The Chinese University of Hong Kong (CU Medicine) and local and international partners, have developed a new technology ROTA (Retinal nerve fibre layer Optical Texture Analysis) to unveil the optical texture and trajectories of the axonal fibre bundles on the retina. ROTA outperforms the current clinical standards, attaining 15.0% to 28.4% higher in sensitivity in detecting early optic nerve damage in glaucoma – the leading cause of irreversible blindness. The research has been published in Nature Biomedical Engineering1 [link to publication].
Background
Glaucoma is the most common form of neurodegenerative disease. Whereas clinical diagnosis of glaucoma is predicated on the measurement of retinal nerve fibre layer (RNFL) thickness, typically obtained with a non-invasive digital imaging device, optical coherence tomography (OCT)2, false positives and false negatives are common, which renders clinical interpretation of OCT findings difficult, even for glaucoma specialists. This is supported by a meta-analysis reporting that the sensitivities of best-performing OCT parameters for detection of RNFL thickness abnormalities were only 65%-75% at specificities of 90%-95%3.
Research findings and significance
ROTA is a patented algorithm (US Patent No. 10,918,275)4 that integrates RNFL thickness and RNFL reflectance measurements obtained from standard OCT scans to discern the optical texture and trajectories of the axonal fibre bundles and reveal RNFL defects. ROTA can detect focal RNFL defects that are missed by standard clinical tests. Compared with OCT, ROTA can increase the sensitivity of detecting early optic nerve damage in glaucoma by 15-22%. At 95% specificity, the sensitivity of ROTA was 97.3-98.4% for detection of early glaucoma, 15.0% to 28.4% higher than the current clinical standards. HKUMed is working with the University of California San Diego (UCSD), the United States, to apply ROTA in research and patient care, while patients can find the application of ROTA at HKU Eye Centre and Southern District Hong Kong Eye Survey.
In a diagnostic study examining 177 healthy individuals and 363 glaucoma patients at the CUHK Eye Centre of CU Medicine, ROTA attained significantly higher sensitivity and specificity than conventional OCT RNFL thickness analysis to detect glaucoma1. Furthermore, ROTA is able to identify axonal fibre bundle damage in optic neuritis, ischemic optic neuropathy, and compressive optic neuropathy.
‘We are delighted to have worked with CU Medicine to develop ROTA, which brings new hope to early identification and timely treatment of glaucoma due to its high sensitivity and specificity,’ said Professor Christopher Leung Kai-shun, Chairperson and Clinical Professor of the Department of Ophthalmology, School of Clinical Medicine, HKUMed. ‘Our next steps include enrolling patients from Queen Mary Hospital, Grantham Hospital, and Hong Kong Eye Hospital for longitudinal studies to examine the effectiveness of ROTA for detection of glaucoma progression, as well as working with OCT industrial partners to deploy ROTA in clinical care. Furthermore, HKU Eye Centre welcomes patients with questionable diagnosis of glaucoma for ROTA assessment.’
Professor Clement Tham Chee-yung, Chairman of the Department of Ophthalmology and Visual Sciences and S.H. Ho Professor of Ophthalmology and Visual Sciences, CU Medicine, remarked, ‘Glaucoma can lead to irreversible loss of vision, if it is not diagnosed and treated early. In Hong Kong, about 25% of irreversible blindness is caused by glaucoma, and there are more about 100,000 glaucoma patients suffering from various levels of visual disability. Achieving earlier diagnosis of glaucoma and detection of progression through advanced imaging technologies is essential. I am glad that ROTA was developed by CU Medicine and HKUMed’s collaboration and now it can be used in clinical practice.’
Clinical applications
ROTA underpins a highly sensitive and specific technique to advance the diagnosis of glaucoma and optic neuropathies. ROTA will be deployed on the Advanced Nerve and Glaucoma Imaging Network (ANGI Network), which comprises ophthalmologists, neuro-ophthalmologists and clinical researchers around the world. The committee members of ANGI Network include world-leading institutions in glaucoma research such as HKU, Asan Medical Center (Korea), Beyer Eye Institute at Stanford University (US), Moorfields Eye Hospital (UK), NTU Langone’s Eye Center (US), and University College London (UK).
About the research team
This research was directed by Professor Christopher Leung Kai-shun, Chairperson and Clinical Professor of the Department of Ophthalmology, School of Clinical Medicine, as well as Director of HKU Eye Centre, HKUMed, the corresponding author of the study, and Dr Alexander Lam Ka-ngai, Research Officer of the Department of Ophthalmology, School of Clinical Medicine, HKUMed. Co-authors include Dr Carol Cheung Yim-lui, Associate Professor; Dr Kelvin Wan Ho-nam, Clinical Assistant Professor (Honorary); Dr Mandy Wong, Clinical Assistant Professor (Honorary); Dr Carmen Chan, Clinical Associate Professor (Honorary); Dr Noel Chan, Clinical Assistant Professor (Honorary); Dr Kam Ka-wai, Clinical Assistant Professor (Honorary) and Dr Lin Chen from the Department of Ophthalmology and Visual Sciences at CU Medicine; Professor Robert N. Weinreb, Chair and Distinguished Professor of the Department of Ophthalmology at UCSD; Professor Ted Garway-Heath, IGA Professor of Ophthalmology at the UCL Institute of Ophthalmology; Dr Marco Yu from Singapore Eye Research Institute; Philip Guo Yawen, Vivian Chiu and Gilda Lai from the Department of Ophthalmology, School of Clinical Medicine, HKUMed.
Acknowledgements
The research was supported by the General Research Fund (14101518), Hong Kong University Grants Committee and the Technology Start-up Support Scheme for Universities (2019-2020), Hong Kong Innovation and Technology Commission.
Media enquiries
Please contact LKS Faculty of Medicine of The University of Hong Kong by email (medmedia@hku.hk).
1 Leung CKS, Lam AKN, Weinreb RN, Garway-Heath DF, Yu M, Chiu V, Wan K, Wong M, Wu K, Cheung CY, Lin C, Chan C, Chan NC, Kam KW, Lai G. Diagnostic assessment of glaucoma and non-glaucomatous optic neuropathies via Retinal nerve fiber layer Optical Texture Analysis. Nature Biomedical Engineering Published 2022;6(5):593-604.
2 Weinreb RN, Leung CK, Garway-Heath DF, Medeiros FA, Liebmann J. Consensus series 8 – Diagnosis of primary open angle glaucoma (Kugler Publications, 2016).
3 Oddone F, Lucenteforte E, Michelessi M, et al. Macular versus Retinal Nerve Fiber Layer Parameters for Diagnosing Manifest Glaucoma: A Systematic Review of Diagnostic Accuracy Studies. Ophthalmology. 2016;123:939-49.
4 Leung CKS, Lam AKN. Optical Texture Analysis of the Inner Retina (US20190110681).
Một nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi Khoa Nhãn khoa, Trường Y học Lâm sàng, Khoa Y khoa LKS của Đại học Hồng Kông (HKUMed), với các cộng tác viên từ Khoa Y của Đại học Trung Quốc Hồng Kông (Y học CU) và địa phương và các đối tác quốc tế đã phát triển một công nghệ mới ROTA (Phân tích kết cấu quang lớp sợi thần kinh võng mạc) để tiết lộ cấu trúc quang học và quỹ đạo của các bó sợi trục trên võng mạc. ROTA vượt trội hơn các tiêu chuẩn lâm sàng hiện tại, đạt độ nhạy cao hơn từ 15,0% đến 28,4% trong việc phát hiện sớm tổn thương dây thần kinh thị giác trong bệnh tăng nhãn áp - nguyên nhân hàng đầu gây mù lòa không thể phục hồi. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Biomedical Engineering1
Bệnh tăng nhãn áp là dạng bệnh thoái hóa thần kinh phổ biến nhất. Trong khi chẩn đoán lâm sàng của bệnh tăng nhãn áp được dự đoán dựa trên phép đo độ dày lớp sợi thần kinh võng mạc (RNFL), thường thu được bằng thiết bị hình ảnh kỹ thuật số không xâm lấn, chụp cắt lớp kết hợp quang học (OCT) 2, dương tính giả và âm tính giả là phổ biến, điều này ám chỉ lâm sàng khó giải thích các phát hiện OCT, ngay cả đối với các chuyên gia về bệnh tăng nhãn áp. Điều này được hỗ trợ bởi một báo cáo phân tích tổng hợp rằng độ nhạy của các thông số OCT hoạt động tốt nhất để phát hiện các bất thường về độ dày RNFL chỉ là 65% -75% ở độ đặc hiệu 90% -95% 3.
Kết quả nghiên cứu và ý nghĩa
ROTA là một thuật toán được cấp bằng sáng chế (Bằng sáng chế Hoa Kỳ số 10,918,275) 4 tích hợp các phép đo độ dày RNFL và độ phản xạ RNFL thu được từ các lần quét OCT tiêu chuẩn để phân biệt kết cấu quang học và quỹ đạo của các bó sợi trục và tiết lộ các khuyết tật RNFL. ROTA có thể phát hiện các khuyết tật RNFL khu trú bị bỏ sót bởi các xét nghiệm lâm sàng tiêu chuẩn. So với OCT, ROTA có thể tăng độ nhạy phát hiện tổn thương thần kinh thị giác sớm trong bệnh tăng nhãn áp lên 15-22%. Với độ đặc hiệu 95%, độ nhạy của ROTA là 97,3-98,4% để phát hiện sớm bệnh tăng nhãn áp, cao hơn từ 15,0% đến 28,4% so với tiêu chuẩn lâm sàng hiện hành. HKUMed đang làm việc với Đại học California San Diego (UCSD), Hoa Kỳ, để áp dụng ROTA trong nghiên cứu và chăm sóc bệnh nhân, trong khi bệnh nhân có thể tìm thấy ứng dụng của ROTA tại Trung tâm Mắt HKU và Khảo sát Mắt Quận Nam Hồng Kông.
Trong một nghiên cứu chẩn đoán kiểm tra 177 người khỏe mạnh và 363 bệnh nhân tăng nhãn áp tại Trung tâm Y học CUHK Eye, ROTA đã đạt được độ nhạy và độ đặc hiệu cao hơn đáng kể so với phân tích độ dày OCT RNFL thông thường để phát hiện bệnh tăng nhãn áp1. Hơn nữa, ROTA có thể xác định tổn thương bó sợi trục trong viêm dây thần kinh thị giác, bệnh thần kinh thị giác do thiếu máu cục bộ và bệnh thần kinh thị giác nén.
Giáo sư Christopher Leung Kai-shun, Chủ tịch kiêm Giáo sư lâm sàng của Khoa cho biết: “Chúng tôi rất vui mừng được hợp tác với CU Medicine để phát triển ROTA, mang lại hy vọng mới trong việc xác định sớm và điều trị kịp thời bệnh tăng nhãn áp do độ nhạy và độ đặc hiệu cao của nó. của Nhãn khoa, Trường Y học Lâm sàng, HKUMed. ‘Các bước tiếp theo của chúng tôi bao gồm đăng ký bệnh nhân từ Bệnh viện Queen Mary, Bệnh viện Grantham và Bệnh viện Mắt Hồng Kông cho các nghiên cứu dọc để kiểm tra hiệu quả của ROTA trong việc phát hiện sự tiến triển của bệnh tăng nhãn áp, cũng như làm việc với các đối tác công nghiệp của OCT để triển khai ROTA trong chăm sóc lâm sàng. Hơn nữa, Trung tâm Mắt HKU hoan nghênh những bệnh nhân có nghi vấn chẩn đoán bệnh tăng nhãn áp đến đánh giá ROTA. '
Giáo sư Clement Tham Chee-yung, Chủ nhiệm Khoa Nhãn khoa và Khoa học Hình ảnh và S.H. Ho, Giáo sư Nhãn khoa và Khoa học Thị giác, Y học CU, nhận xét, ‘Bệnh tăng nhãn áp có thể dẫn đến mất thị lực không thể phục hồi, nếu nó không được chẩn đoán và điều trị sớm. Tại Hồng Kông, khoảng 25% trường hợp mù lòa không thể hồi phục là do bệnh tăng nhãn áp, và có khoảng hơn 100.000 bệnh nhân tăng nhãn áp bị các mức độ khuyết tật thị giác khác nhau. Đạt được chẩn đoán sớm hơn về bệnh tăng nhãn áp và phát hiện sự tiến triển thông qua các công nghệ hình ảnh tiên tiến là điều cần thiết. Tôi rất vui vì ROTA được phát triển bởi sự hợp tác của CU Medicine và HKUMed và giờ đây nó có thể được sử dụng trong thực hành lâm sàng. '
Ứng dụng lâm sàng
ROTA làm nền tảng cho một kỹ thuật đặc hiệu và có độ nhạy cao để giúp chẩn đoán bệnh tăng nhãn áp và bệnh thần kinh thị giác. ROTA sẽ được triển khai trên Mạng lưới chẩn đoán hình ảnh thần kinh và bệnh tăng nhãn áp tiên tiến (Mạng lưới ANGI), bao gồm các bác sĩ nhãn khoa, bác sĩ nhãn khoa thần kinh và các nhà nghiên cứu lâm sàng trên khắp thế giới. Các thành viên ủy ban của Mạng lưới ANGI bao gồm các tổ chức hàng đầu thế giới về nghiên cứu bệnh tăng nhãn áp như HKU, Trung tâm Y tế Asan (Hàn Quốc), Viện mắt Beyer tại Đại học Stanford (Mỹ), Bệnh viện mắt Moorfields (Anh), Trung tâm mắt NTU Langone (Mỹ), và University College London (Anh).
Về nhóm nghiên cứu
Nghiên cứu này được chỉ đạo bởi Giáo sư Christopher Leung Kai-shun, Chủ tịch kiêm Giáo sư lâm sàng của Khoa Nhãn khoa, Trường Y học Lâm sàng, cũng như Giám đốc Trung tâm Mắt HKU, HKUMed, tác giả tương ứng của nghiên cứu, và Tiến sĩ Alexander Lam Ka -ngai, Cán bộ Nghiên cứu của Khoa Nhãn khoa, Trường Y học Lâm sàng, HKUMed. Đồng tác giả bao gồm Tiến sĩ Carol Cheung Yim-lui, Phó Giáo sư; Tiến sĩ Kelvin Wan Ho-nam, Giáo sư trợ lý lâm sàng (Danh dự); Tiến sĩ Mandy Wong, Giáo sư trợ lý lâm sàng (Danh dự); Tiến sĩ Carmen Chan, Phó Giáo sư Lâm sàng (Danh dự); Tiến sĩ Noel Chan, Giáo sư trợ lý lâm sàng (Danh dự); Tiến sĩ Kam Ka-Wai, Trợ lý Giáo sư Lâm sàng (Danh dự) và Tiến sĩ Lin Chen từ Khoa Nhãn khoa và Khoa học Hình ảnh tại Y học CU; Giáo sư Robert N. Weinreb, Chủ tịch và Giáo sư xuất sắc của Khoa Nhãn khoa tại UCSD; Giáo sư Ted Garway-Heath, Giáo sư Nhãn khoa IGA tại Viện Nhãn khoa UCL; Tiến sĩ Marco Yu từ Viện Nghiên cứu Mắt Singapore; Philip Guo Yawen, Vivian Chiu và Gilda Lai từ Khoa Nhãn khoa, Trường Y học Lâm sàng, HKUMed.
Sự nhìn nhận
Nghiên cứu được hỗ trợ bởi Quỹ Nghiên cứu Chung (14101518), Ủy ban Tài trợ Đại học Hồng Kông và Đề án Hỗ trợ Khởi nghiệp Công nghệ cho các Trường Đại học (2019-2020), Ủy ban Đổi mới và Công nghệ Hồng Kông.
Yêu cầu truyền thông
Vui lòng liên hệ với LKS Khoa Y của Đại học Hồng Kông qua email (medmedia@hku.hk).
1 Leung CKS, Lam AKN, Weinreb RN, Garway-Heath DF, Yu M, Chiu V, Wan K, Wong M, Wu K, Cheung CY, Lin C, Chan C, Chan NC, Kam KW, Lai G. Đánh giá chẩn đoán của bệnh tăng nhãn áp và bệnh thần kinh thị giác không tăng nhãn áp thông qua lớp sợi thần kinh võng mạc Phân tích kết cấu quang học. Nature Biomedical Engineering Published 2022; 6 (5): 593-604.
2 Weinreb RN, Leung CK, Garway-Heath DF, Medeiros FA, Liebmann J. Chuỗi đồng thuận 8 - Chẩn đoán bệnh tăng nhãn áp góc mở nguyên phát (Kugler Publications, 2016).
3 Oddone F, Lucenteforte E, Michelessi M, et al. Các thông số lớp sợi thần kinh Macular so với võng mạc để chẩn đoán bệnh tăng nhãn áp có biểu hiện: Đánh giá có hệ thống về các nghiên cứu chẩn đoán chính xác. Nhãn khoa. 2016; 123: 939-49.
4 Leung CKS, Lam AKN. Phân tích kết cấu quang học của võng mạc bên trong (US20190110681).
Post a Comment