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1 Errori e limiti nella diagnostica strumentale Cosenza 17/12/2011.

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Presentazione sul tema: "1 Errori e limiti nella diagnostica strumentale Cosenza 17/12/2011."— Transcript della presentazione:

1 1 Errori e limiti nella diagnostica strumentale Cosenza 17/12/2011

2 Cosa dicono sugli errori… Meglio agitarsi nel dubbio che riposare sullerrore (Alessandro Manzoni) Il progresso non è altro che brancolare da un errore allaltro (Henrik Ibsen) Il mondo è alcune tenere imprecisioni (Jorge Luis Borges) Fra gli errori ci sono quelli che puzzano di fogna, e quelli che odorano di bucato (Cesare Pavese) Ama la verità ma perdona lerrore (Voltaire) Chiunque può sbagliare; ma nessuno, se non è uno sciocco, persevera nellerrore (Cicerone) Gli errori rendono luomo amabile (Goethe) Lesperienza è il nome che diamo ai nostri errori (Oscar Wilde) Solo gli imbecilli non sbagliano mai (Charles De Gaulle) Quelli che non si ritrattano mai amano sé stessi più che la verità (Joseph Joubert) 2

3 Probabilità che un paziente sia vittima di un evento avverso imputabile alle cure mediche prestate che causa un prolungamento della degenza, un peggioramento della sua salute o la morte (Linda T. Kohn, Institute of Medicine 1999) 3 dal 1970 da unidea di A. Lincon 1863

4 Test v/s esame diagnostico Test diagnostico : di probabilità, molto praticabile, a basso costo ?, meno accurato ?. Eco, radiografia, es. di laboratorio, autoref ecc. Esame diagnostico : di certezza, invasivo, costoso ?, elaborato. Biopsia Falsi Positivi: sani riconosciuti malati Falsi Negativi: malati riconosciuti sani 4

5 5 La sensibilità di un test è la capacità di identificare i soggetti malati, positivi al test Se positivo al 100% tutti i malati sono positivi al test. Test di esclusione dei sani La specificità di un test è la capacità di identificare i soggetti sani, negativi al test Se negativo al 100% tutti i sani sono negativi al test. Test di esclusione dei malati Ad un test sensibile non sfuggono gli ammalati Ad un test specifico non sfuggono i sani Sono inversamente proporzionali Si calcola sui malati Si calcola sui sani Sensibilità e specificità sopra 80% indicano un test utile

6 a) Veri Positivi b)Falsi Positivi d) Veri Negativi c) Falsi Negativi 6 Cut-Off del test (valore Cut-Off del test (valore critico/soglia)

7 Il Cut-Off ideale 7

8 Cut-Off reale 8

9 Se abbassiamo il Cut-Off 9 MAX sensibilità 100% si individuano tutti i malati Falsi Positivi FP

10 Se alziamo il Cut-Off 10 MAX specificità 100% si individuano tutti i sani Falsi Negativi FN

11 Sensibilità Strumentale Sensibilità di uno strumento è il valore minimo della grandezza da misurare che lo strumento ritiene apprezzabile Errore di sensibilità dello strumento è il gap tra il valore vero e quello misurato Il valore «vero» entità che non è possibile conoscere Una misura non è mai esatta 11

12 Precisione e accuratezza 12 A)Preciso e Accurato B)Preciso non accurato C)Non preciso ma accurato D)Non preciso non accurato Metrologia: scienza delle misurazioni fisiche(teoria degli errori) Precisione : grado di convergenza dei dati rispetto al valore medio, SD (anche non vero) Accuratezza o esattezza: grado di concordanza tra il valore medio e quello vero Accuratezza strumentale: non prevede errori sistemici

13 Errori sistemici: Errori sistemici: per difetti costruttivi (bilancia) per taratura (orologio) non corrette condizioni duso(calibro) da definizioni teoriche approssimative da pratiche perturbative (pendolo) N.B.: la ripetizione nelle medesime condizioni sperimentali non elimina lerrore; hanno sempre lo stesso segno; per individuare lerrore: misure alternative con tecniche alternative! Errori casuali Errori casuali : per temperatura, pressione, vibrazioni, campi elettrici o magnetici, polvere, sporco, operatore. N.B.: danno valori in eccesso o in difetto, sono rappresentati da curve gaussiane dello scarto quadratico medio o deviazione standard che è un indice di precisione. 13 Errori strumentali

14 Tonometria Suono e luce Pachimetria Biometria Ectasia corneale Casi clinici 14

15 Errori in tonometria 15 G oldmann TRK- 1P

16 Metodo dei minimi quadrati – Facoltà di Statistica - Università della Calabria – Cosenza ANOVA (analysis of variance) Tono mmHg Spessore Corneale µm Dipendenza Tono-Spessore 0.56mmHg/10µm 516 pazienti sani Maggio 2002

17 Esempio di Simulazione Spessore Cornea C. : mm Spessore Corneale P. : mm Diametro Verticale : 10.6 mm Diametro Orizzontale : 11.7 mm Tono Oculare : 24 mmHg Carico Esterno : 30 mmHg Modulo E : 0.4 MPa Dipartimento di Meccanica Facoltà di Ingegneria Università della Calabria - Cosenza

18 Suono e luce nell indagine strumentale Cristalli piezoelettrici dei Fratelli Curie (1880) Cristalli piezoelettrici dei Fratelli Curie (1880) Una pressione meccanica su un cristallo di quarzo produce un potenziale elettrico; una carica elettrica deforma il cristallo con la produzione di una vibrazione (ultrasuoni). Interferometria con lesperimento di Michelson- Morley (1887) Interferometria con lesperimento di Michelson- Morley (1887) Permette di eseguire misurazioni delle lunghezze donda usando specchi semiriflettenti e riflettenti rilevando le differenti intensità di luce ed i tempi di percorrenza. 18

19 Suono come indagine strumentale 19 c= velocità dellonda = 340 m/s in aria; 1500 m/s in acqua; 5000 m/s acciaio. c= f x λ f = frequenza è numero di fronti donda al sec. Si misura in Herz 1/T = 1 Herz λ = lunghezza donda è la distanza tra due fronti donda, (tra due creste) T= periodo tempo impiegato per avere due creste T=1/f Intensità cresce al crescere dell ampiezza delloscillazione (suono forte o debole) Altezza cresce al crescere della frequenza (suoni acuti o gravi) Timbro dipende dalla forma della vibrazione con stessa altezza ed intensità Ultrasuoni: onde al altissima frequenza > Hz la frequenza la lunghezza donda la frequenza la risoluzione la frequenza la penetrazione nel tessuto Sonde: cristallo piezoelettrico P. e J. Curie 1880 Impedenza = resistenza della materia ad essere attraversata dagli US; Z Rayl= ρ c ; ρ = densità g/cm³ c=velocità Vibrazione dei corpi onde meccaniche longitudinali movimento molecolare

20 Come funzionano gli ultrasuoni 20 Il segnale è dovuto alla proprietà piezoelettriche (dal greco comprimere) di alcuni cristalli (quarzo, ceramiche) di contrarsi e di espandersi sotto campi elettrici. A) Come effettori emettono ultrasuoni che vengono trasferiti con velocità dipendente dal mezzo attraversato (impedenza). B) Come ricevitori generano segnali elettrici per londa di ritorno. I segnali adeguatamente filtrati ed amplificati producono un rilievo (A/B Scan) al monitor dello strumento. Essendo noti: (1) Velocità di propagazione degli ultrasuoni (nei tessuti molli = 1540 m x s¯¹) (2) Impedenza Acustica del mezzo(resistenza dellattraversamento) Si ricava : (3) la distanza cercata.

21 Ultrasuoni in medicina (1949) 1 KHZ = 1000 = 10³Hz 1 MHz = = 10Hz Biometria A (Amplitude)- Scan Standardizzata (8 MHz) Biometria A Scan (10-12 MHz ) Ecografia B (Brightneess) Scan (10-20 MHz ) (Ris.=500µm; penetraz.= 30/40mm) UBM (ultrabiomicroscopio) (35-50 MHz) (Risoluz.=40µm; penetraz.= 5mm) Ecografia medica (3-5 MHz addome; seno, tiroide 7,5MHz) Eco-doppler e eco-color-doppler (1-2,5-3 MHz) Facoemulsificatore (40000 Hz = 40 KHz) Pachimetria a contatto (20 MHz) Litotritori (centinaia di elementi piezoelettrici su superfici concave ) 21 Heinrich Hertz 1857/1894

22 Luce come indagine strumentale Luce come indagine strumentale Interferometro di Albert Michelson (Nobel Fisica 1907) Sul percorso di un fascio di luce si colloca un oggetto da indagare il cui spessore è un multiplo della lunghezza donda della luce incidente frange dinterferenza Il numero delle frange = allo spessore delloggetto/ lunghezza donda usata Frequenza f = velocità dellonda c /lunghezza donda dellonda λ ; f = c/λ si usa linfrarosso da 780 a 1310 nm f risoluzione λ penetrazione in tessuto 22 Inaugurato a Virgo vicino Pisa il più grande interferometro europeo 200 mil. euro

23 Esperimento di Michelson e Morley 1887 per verificare se esisteva il vento delletere 23

24 Errori in Pachimetria Pachimetria ad ultrasuoni : a contatto, riproducibile intra/inter 0peratore e tra strumenti differenti, richiede poco training. Gold Standard. Sonde solide da 20 Mhz; Risoluzione 1 µ; Accuratezza ± 5 µ; Campo da 0.20mm a 1 mm Errori: Perpendicolarità sonda, pressione sulla cornea, sterilizzazione-infezioni Pachimetria ottica : con microscopio endoteliale con microscopio confocale (Confoscan Nidek ) con topografica Orbscan con Scheimpflug (Pentacam, Sirius, Galilei II, RMS5Tomey) con OCT da camera anteriore con tonometri a soffio con UBM( valori sovrapponili a sonde u.s. da 20 MHz) Errori: Non danno lo stesso valore ! Nel kcono preferire Schempflug. Orbscan sottostima lo spessore (0.92 correzione acustica) Nelle cornee opache, nella chirurgia, per le interfacce….. Pachimetria ottica meno precisa della ultrasonica 24 Pachi = ± 540µ 1 µ = 10¯³ mm

25 Errori in Pachimetria ottica Nidek Confoscan Oculus Pentacam Ziemer Galilei Oculus Pachycam Non danno lo stesso valore

26 Biometria Oculare A) Ultrasuoni B) Ottica 26

27 Errori in Biometria ad Ultrasuoni Errori in Biometria ad Ultrasuoni (dal 1956) Sonda A (amplitude) Scan 8-10 MHz: A) a contatto B) immersione (metilcellulosa 1% a 10 cm) Errori oculari: Cataratta densa PDMS Stafiloma Vitreopatia Astreroide Errori extraoculari: indentazione corneale (a contatto) film lacrimale spesso (a contatto) non fissazione del paziente posizione errata del capo errore operatore 27 L.A. ultrasuoni= apice cornea-MLI L.A. biometria ottica = apice cornea-EPR 0.40mm differenza 0.5 mm disallineamento = 1.4 D pressione corneale di 100 µ = 0.28 D ± 0.50 D IOL = ±0.36 D rifrattivo finale

28 Errori in Biometria Ottica (dal Errori in Biometria Ottica (dal 1990) Interferometria a coerenza parziale (PCI) con raggio laser a 780 nm, generato da interferometro di Michelson, non contact. Calibrazione con biometro ad immersione Grieshaber Biometric System 40-MHz, GBS Pachymetry Keratometry White-to-Wite ± 0.02 mm Risoluz.Ottica Pupillometry Lens Thickness Anterior Chamber Depth (ACD) Axial Length (AL ) Eccentricity of the Visual Axis Retinal Thickness ± mm Errori: cataratte dense 16% Risoluz. Ultrasonica pazienti disabili film lacrimale spesso range limitato (IOLMaster mm assile, Lenstar LS mm assile) leucomi corneali 28 IOL Master 500 Zeiss US FDA: 2000 (±0.02 mm) Lenstar LS 900 Haag Streit (1 Scan- 9 Mesurement-30 sec)

29 Per L.A. 25 mm Biometria ad Ultrasuoni è meno precisa della Biometria Ottica Per cataratte dense (+4) Ultrasuono 29 Errori biometrici nel calcolo delle IOL Errori biometrici nel calcolo delle IOL 50% degli errori rifrattivi post. op. sono dovuti al calcolo della lunghezza assiale L.A. In Inghilterra lerrore biometrico porta nel 62% al pagamento dei danni !

30 Formule biometriche Hoffer Q: ipermetropi L.A. < 22 mm. Holladay I: L.A. tra 22 e 26 mm SRK T : miopi L.A. > 26 mm. Per occhi estremi indifendibili legalmente SRK I e SRK II K.J.Hoffer: I will continue to use the Hoffer Q formula for average and short eyes(< 24.5mm), the Holladay I for average and medium long eyes (22.0 to 26.0 mm.) and the SRK T for very long eyes 30 Standard ISO e 13485= 0.25 D±0.08D Potere rifrattivo oculare 100% 45 D 13 D Target valori rifrattivi: 50% con ± 0.50 D, 90% con ± 1 D, 99% con ±2D

31 Formule per il calcolo della IOL 1a generazione (Formule teoriche originali) 1967 Formula di Fyodorov 1972 Formula di Colenbrander 1974 Formula di Hoffer 1975 Formula di Binkhorst 1975 Formula di Thijssen 1976 Formula di van der Heijde 1978 Formule di Lloyd e Gills, Retzlaff, Sanders e Kraf SRK I (Formula di regressione) 2a generazione (Formule di regressione, formule teoriche modificate) 1982 Formula di Hoffer modificata 1982 Formula di Shammas 1988 Formula di Binkhorst modificata 1988 SRK II 31 3a generazione (Formule teoriche moderne) 1988 Formula di Holladay 1990 SRK T 1992 Formula di Hoffer Q 4a generazione 1990 Formula di Olsen 1996 Formula di Holladay II (non ancora pubblicata) 5a generazione 1999 Formula di Haigis 1999 Formula di Camellin-Calossi Formule di rifrazione 1993 Formula rifrattiva di Holladay 1996 Equazione rifrattiva di Gills 2001 Equazioni rifrattive di Shammas

32 Errori nellectasia corneale Report di J. T. Holladay a) mappa sagittale (potere assiale della superficie anteriore cornea) b) mappa pachimetrica c) mappa altimetrica anteriore (a sfera di riferimento) e) mappa altimetrica posteriore (a sfera di riferimento) d) mappa tangenziale (curvatura reale corneale anteriore) f) mappa pachimetrica relativa (a cornea normale) 32

33 Cornea normale al Pentacam 33 Mappa tangenziale < D Mappa pachimetrica > µ Mappa altimetrica anteriore 12 µ normale (di elevazione) 12 µ 15 µ sospetta 15 µ patologica Mappa altimetrica posteriore 17 µ normale (di elevazione ) 17 µ 22 µ sospetta 22 µ patologica Punto più alto mappa altimetrica. Ant. e Post. non coincidono Punto di massima curvatura e punto più sottile non coincidono Punto più sottile è centrale

34 Cornea ectasica al Pentacam Punti Max Curvatura RED Punti Max Elevazione Anteriore RED Punti Max Elevazione Posteriore RED Punto più sottile in mappa pachimetrica assoluta e relativa RED Coincidenza punti più elevati faccia Ant. e Post. Cornea RED Posizione eccentrica del punto più sottile Pattern di distribuzione di ciascuna mappa 34 Punto di curvatura massima con pachimetria più sottile (RED on RED) Punto di curvatura massima con punto più elevato in mappa ant. e post. (RED on RED) Punto di curvatura massima con paki più sottile e punti più elevati ant e post (RED on RED on RED) Sommario di Holladay Il punto più sottile è eccentrico Vera ectasica se coincidono :

35 Ectasia vera Red on Red Ectasia vera Red on Red 35

36 Pseudoectasia Red on Blue Pseudoectasia Red on Blue 36

37 Importanza clinica dellesame strumentale 37

38 Il limite funzionale dellesame strumentale 38

39 La valenza clinica dellesame strumentale 39 Dati: bimbo di 28 mesi miopia - 13 sf. con -2 cil. in oo familiarità positiva per miopia elevata prima visita oculistica

40 Fragilità della strumentazione Errore casuale strumentale 40

41 « When you can measure what you speaking about and express it in numbers you know something about it; but when you cannot express it in numbers, your knowledge is of a meagre and unsatisfactory kind» «Possiamo conoscere qualcosa delloggetto di cui stiamo parlando solo se possiamo eseguirvi misurazioni, per descriverlo mediante numeri; altrimenti la nostra conoscenza è scarsa e insoddisfacente» Lord William Thomson Kelvin (1824/1907) 41

42 Grazie per lattenzione Grazie per lattenzione 42


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