Desarrollo del primer sistema de tomografía óptica coherente con elastografía en el Perú para la detección temprana del Queratocono y otras enfermedades oculares.

El Queratocono es una enfermedad degenerativa que afecta la córnea humana y perjudica la visión en edades claves para la educación e inserción laboral de los peruanos y peruanas. Si no es detectada a tiempo, esta enfermedad progresa al punto de necesitar un trasplante de córnea. En el Perú, las donaciones de córneas humanas son limitadas (solo el 13% de la población) y el procedimiento es muy costoso (>20,000 soles) lo que hace su tratamiento restrictivo. En este proyecto, se diseñará e implementará el primer sistema clínico de tomografía óptica coherente con elastografía (OCE) en el Perú para la detección temprana del Queratocono y otras enfermedades oculares. Este sistema OCE es capaz de obtener imágenes de alta resolución de la córnea humana utilizando la luz y ultrasonido. Para su construcción, se utilizarán principios de óptica biomédica, biofotónica y acústica que permitan medir no solo la topografía sino la rigidez de la córnea en pacientes de forma no-invasiva y de no-contacto. Estas medidas biomecánicas, en conjunto con un esquema de procesamiento de datos, permitirá el desarrollo de biomarcadores que ayuden a los oftalmólogos a detectar estadios tempranos del Queratocono. Por lo tanto, el desarrollo de esta tecnología capaz de detectar el Queratocono de forma temprana permitiría detener su progresión a tiempo utilizando tratamientos como el crosslinking, cuyo costo es menor a 3000 soles y, de esta manera, no solo habilitar la visión de miles de peruanos y peruanas durante los periodos educativos y productivos más importantes de sus vidas, sino que podrá reducir los costos médicos hasta en un 85% evitando los tratamientos quirúrgicos y haciendo un seguimiento personalizado de la progresión de la enfermedad. Finalmente, el desarrollo de este sistema clínico de OCE representa la primera piedra en el desarrollo de las áreas de la óptica biomédica y biofotónica aplicada a la traslación clínica de tecnología de diagnóstico ocular en el Perú.

La construcción y desarrollo del primer sistema clínico de tomografía óptica coherente (OCT) con elastografía en el Perú que permita obtener imágenes de alta resolución de la estructura y biomecánica de la córnea humana para la detección temprana del Queratocono y otras enfermedades oculares, y el monitoreo de tratamientos corneales.

1- Construir un sistema de tomografía óptica coherente (OCT) de investigación que sea compacto, portátil y que reúna las características requeridas para el estudio de córneas humanas en ambientes clínicos. 2- Construir un módulo de elastografía que se acople al sistema OCT de investigación que permita la excitación de ondas mecánicas en la córnea de forma no-invasiva, de no-contacto y de forma sincrónica con la adquisición de imágenes. El sistema completo pasa a denominarse OCE. 3- Caracterizar las capacidades de medición estructural y biomecánica del equipo de OCE en términos de resolución, rango de penetración, rapidez de adquisición, estabilidad exactitud y repetibilidad de las mediciones biomecánicas (viscoelasticidad y anisotropía) y cumplimiento con los requerimientos de seguridad para mediciones de córneas humanas. 4- Desarrollar biomarcadores estructurales y biomecánicos basadas en las mediciones de OCE en conjunto con modelos numéricos para la detección temprana de Queratocono y otras ectasias corneales, así como la medición del impacto biomecánico y progresión de los tratamientos corneales como el Crosslinking en condiciones simuladas con modelos animales. 5- Estudiar la patentabilidad y los requerimientos necesarios para operabilidad del equipo de OCE en ambientes clínicos de oftalmología con pacientes humanos.

- Prototipo clínico validado de tomografía de coherencia óptica de elastografía (OCE) capaz de obtener imágenes de alta resolución de la estructura y biomecánica de córneas humanas en condiciones in vivo. El equipo está inspirado en los requerimientos médicos de nuestros especialistas oculares y debe poder operar en ambientes clínicos de oftalmología con pacientes, ser ergonómico, y ser medianamente portátil. - Prototipo de excitación ultrasónica de no-contacto independiente y acoplable con algunos sistemas de OCT comerciales para la realización de elastografía de córneas humanas en condiciones in vivo. El prototipo debe poder acoplarse mecánicamente y ser controlado de forma independiente. - Un paquete software que contenga el desarrollo de los biomarcadores de elasticidad corneal aplicados a la detección del Queratocono en sus diferentes estadios, así como para el monitoreo de tratamientos como el de Crosslinking. Este software es capaz de procesar las imágenes y señales provenientes del equipo de OCE, compararlas con una base de datos de biomecánica corneal normal y ofrecer estimaciones preliminares de casos de córneas patológicas.

El desarrollo del sistema de OCE capaz de detectar el Queratocono de forma temprana permitiría detener su progresión utilizando el tratamiento de Crosslinking (costos < 3000 soles) y, de esta manera, no solo habilitar la visión de miles de peruanos y peruanas durante los periodos educativos y productivos más importantes de sus vidas, sino que cuantitativamente podrá reducir los costos médicos hasta en un 85% evitando los tratamientos quirúrgicos y cualitativamente mejorará la atención porque permitirá un seguimiento personalizado de la progresión de la enfermedad. Actualmente en el Perú, no se cuenta con las líneas de investigación de Óptica Biomédica y Biofotónica que permitan desarrollar este tipo de tecnologías localmente para resolver el gran problema de diagnóstico de enfermedades oculares y de otra índole [1]. Por lo tanto, la ejecución de este proyecto va a permitir todo el desarrollo tecnológico y de capacidades de investigación y de traslación de equipos médicos basados en fotónica que van a contribuir en gran medida a: (1) mejorar la salud ocular y prevenir la ceguera en el Perú, (2) ser pioneros en el desarrollo tecnológico en biofotónica en el Perú con la capacidad de crear nuestros propios equipos médicos que resuelvan necesidades oculares de la nación, y (3) mejorar nuestras capacidades de investigación competitiva en el mundo. Finalmente, en el Perú, las líneas de investigación en oftalmología relacionadas a la ectasia corneal (p. ej. el Queratocono, ectasia iatrogénica), tratamientos corneales (p. ej. Crosslinking, segmentos intraestromales) y la planificación de cirugías a medida del paciente (p. ej. haciendo uso de software predictivo) son emergentes y ya están dando sus primeros frutos a través del trabajo dedicado de médicos oftalmólogos [2]. En este contexto, el desarrollo tecnológico de esta propuesta tendrá un impacto directo en el trabajo de investigación de otras áreas relacionadas, ofreciendo una nueva dimensión de información sobre la biomecánica y funcionamiento de la córnea que permitirá mejorar procesos diagnósticos, exploración de nuevos tratamientos, y facilitar la validación cuantitativa del trabajo de especialistas en oftalmología. Por lo tanto, esta propuesta es un primer paso para habilitar la colaboración científica entre la ingeniería biomédica y la oftalmología que permitirá elevar la calidad de la investigación en oftalmología en el Perú y generar nuevo conocimiento de frontera en el mundo.

Investigacion aplicada

Multidisciplinario

ADMINISTRADO

LIMA - LIMA - SAN MIGUEL

• 85 — Óptica aplicada

Ciencias médicas, Ciencias de la salud - Medicina clínica - Oftalmología

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