Sex differences in quantitative fundus parameters measured by artificial intelligence: a cross-sectional community study
In uno studio trasversale su larga scala condotto su oltre 21.000 partecipanti in Cina, l'analisi quantificata tramite IA di fotografie del fondo oculare ha rivelato differenze di sesso significative in quasi tutti i parametri vascolari, del disco ottico e della retina che sono rimaste ampiamente stabili anche dopo l'aggiustamento per numerose condizioni sistemiche.
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L'occhio umano è spesso chiamato finestra dell'anima, ma per i medici e i ricercatori è sempre più visto come una finestra sul resto del corpo. La retina, lo strato fotosensibile nella parte posteriore dell'occhio, è l'unico luogo nel corpo in cui i medici possono vedere vasi sanguigni e nervi senza praticare un'incisione. Poiché queste minuscole strutture sono così sensibili alla salute generale del corpo, i cambiamenti nella loro forma o dimensione possono segnalare problemi al cuore, alla pressione sanguigna o al metabolismo molto prima che compaiano altri sintomi. Per anni, gli scienziati hanno utilizzato l'intelligenza artificiale per misurare queste caratteristiche con estrema precisione, trasformando una semplice fotografia dell'occhio in una mappa dettagliata di centinaia di numeri specifici. Tuttavia, una domanda fondamentale è rimasta sospesa: queste mappe appaiono diverse a seconda che la persona sia un uomo o una donna? Sebbene sappiamo che uomini e donne hanno dimensioni corporee e profili ormonali differenti, non era chiaro quanto della struttura dell'occhio sia plasmata da queste differenze biologiche rispetto ad altre condizioni di salute come il diabete o l'ipertensione. Comprendere queste variazioni naturali è cruciale; se un programma informatico viene addestrato per individuare malattie ma non sa cosa sia un occhio "normale" per un uomo rispetto a una donna, potrebbe scambiare una differenza sana per un segno di malattia.
Per rispondere a questo, un grande team di ricercatori a Ganzhou, in Cina, si è rivolto a un massicico programma di screening sanitario comunitario. Hanno raccolto dati da oltre 21.000 persone, catturando più di 32.000 fotografie di alta qualità delle retine. L'obiettivo non era trovare occhi malati, ma comprendere le differenze di base tra uomini e donne sani. Il team ha utilizzato un sofisticato sistema di intelligenza artificiale chiamato EVisionAI per analizzare ogni immagine. Invece di un medico umano che socchiude gli occhi davanti a uno schermo, il software ha misurato 49 caratteristiche distinte, che vanno dalla larghezza dei vasi sanguigni alla forma della testa del nervo ottico, fino alla densità del tessuto che circonda il nervo. I ricercatori hanno poi confrontato queste misurazioni tra uomini e donne, regolando attentamente l'età e venti diverse condizioni sistemiche, come l'alto colesterolo, la funzione renale e la salute del fegato, per garantire che qualsiasi differenza trovata fosse realmente legata al sesso e non solo a una specifica malattia.
I risultati hanno rivelato che il sesso è un fattore potente nell'architettura dell'occhio. Tenendo conto dell'età e delle condizioni di salute, i ricercatori hanno trovato differenze significative in 41 delle 49 caratteristiche misurate. Le differenze più costanti sono apparse nel disco ottico, l'area in cui il nervo ottico entra nell'occhio. Gli uomini tendevano ad avere dischi ottici più allungati orizzontalmente e più rotondi, con una "coppa" più grande — la depressione centrale del nervo — rispetto alle dimensioni del disco stesso. Al contrario, i dischi delle donne erano leggermente più orientati verticalmente. Queste differenze non erano minori; erano costanti in gran parte delle misurazioni. Ad esempio, il rapporto tra l'altezza verticale e la larghezza orizzontale del disco era notevolmente inferiore negli uomini, e anche la distanza dal centro del disco al suo bordo era differente.
Lo studio ha anche scoperto schemi distinti nei vasi sanguigni e nel tessuto circostante. Gli uomini avevano generalmente un rapporto più basso tra piccole arterie e vene, principalmente perché le loro arterie erano mediamente più strette. Mostravano anche una maggiore densità di vasi sanguigni nell'area immediatamente circostante il nervo ottico, ma una minore densità nella parte centrale della retina vicino alla macula, che è responsabile della visione centrale nitida. Inoltre, il tessuto che circonda il nervo ottico, noto come atrofia peripapillare, era più grande e più pronunciato negli uomini. Quest'area, che a volte può apparire come un anello pallido attorno al nervo, era più alta e larga negli uomini rispetto alle donne. Interessantemente, i ricercatori hanno scoperto che queste differenze rimanevano ampiamente le stesse anche dopo aver regolato per venti diverse condizioni di salute. Ciò suggerisce che le differenze strutturali tra gli occhi maschili e femminili sono profondamente radicate nella biologia e non sono semplicemente un effetto collaterale del fatto che uomini e donne abbiano tassi differenti di pressione alta o diabete.
Uno dei risultati più intriganti riguardava una condizione chiamata iperplasia prostatica, un ingrossamento della ghiandola prostatica che colpisce solo gli uomini. I ricercatori hanno esaminato se gli uomini con questa condizione presentassero caratteristiche oculari diverse rispetto agli uomini senza di essa. Hanno scoperto che gli uomini con ingrossamento della prostata avevano distanze minori dal centro del nervo ottico al suo bordo e una minore densità di vasi sanguigni in certe aree. Ciò suggerisce che, anche all'interno della popolazione maschile, specifiche condizioni di salute possono alterare sottilmente il paesaggio oculare. Tuttavia, per la stragrande maggioranza delle altre condizioni di salute studiate, come l'alto livello di zucchero nel sangue o i problemi renali, le differenze tra uomini e donne sono rimaste stabili. Lo studio non ha trovato che queste malattie comuni cancellassero o invertissero le naturali differenze sessuali nell'occhio.
Nonostante la chiarezza di questi risultati, i ricercatori sono cauti nel precisare ciò che non possono ancora affermare. Poiché lo studio è stato un'istantanea nel tempo, non può provare che queste differenze causino specifiche esiti di salute o che siano interamente indipendenti dalla dimensione stessa del bulbo oculare. Gli uomini, in media, tendono ad avere bulbi oculari più lunghi delle donne, e questa differenza fisica di dimensioni influenza probabilmente la forma del nervo ottico e la densità del tessuto retinico. Senza misurare la lunghezza esatta di ogni partecipante, lo studio descrive le differenze così come appaiono in questo specifico gruppo, piuttosto che come una regola universale della biologia. Tuttavia, il lavoro fornisce una mappa di riferimento vitale. Dimostra che quando l'intelligenza artificiale viene utilizzata per lo screening di malattie oculari come il glaucoma o per valutare il rischio cardiovascolare, deve essere calibrata per comprendere cosa sia normale per gli uomini e cosa sia normale per le donne. Ignorare queste variazioni naturali potrebbe portare a diagnosi errate, in cui l'occhio di un uomo sano viene segnalato come anomalo semplicemente perché il computer si aspetta che abbia l'aspetto di quello di una donna. Stabilendo queste differenze di base, lo studio aiuta a garantire che il futuro dell'assistenza oculare sia preciso e personalizzato quanto la tecnologia che lo rende possibile.
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