Sztuczna inteligencja wykrywa oznaki jaskry o ponad 1,5 roku wcześniej niż okulista. Nowa technologia jest oficjalnie zatwierdzona w Wielkiej Brytanii i USA. Zaś w Polsce jaskrę diagnozują sieci neuronowe
Jaskrę często nazywa się „podstępnym złodziejem wzroku”, ponieważ utrata wzroku zwykle następuje stopniowo przez długi czas i często jest rozpoznawana dopiero w głębokim stadium zaawansowania. Kiedy utraconego pola widzenia nie można już odzyskać.
Jaskra to stopniowe obumieranie komórek nerwowych siatkówki zwanych zwojowymi. Mechanizm jej powstania nie jest do końca poznany, choć wiadomo, że wpływ mają ciśnienie w oku, a także niektóre uwarunkowania genetyczne.
To na świecie wiodąca przyczyna nieodwracalnej ślepoty. Dotyka jedną na dwieście osób w wieku pięćdziesięciu lat i młodszych oraz jedną na dziesięć osób w wieku powyżej osiemdziesięciu lat – co roku zapada na nią 60 milionów ludzi, a według szacunków do 2040 r. będzie ich dwa razy więcej.
Szybsza diagnostyka
Jeśli choroba zostanie wykryta wystarczająco wcześnie, możliwe jest zatrzymanie jej rozwoju lub spowolnienie postępu za pomocą środków medycznych i chirurgicznych.
Najnowsze wydanie przeglądu Expert Review of Molecular Diagnostics donosi, że technologia wspierana przez algorytm sztucznej inteligencji może wspomóc wykrywanie choroby, znacznie przyspieszając diagnostykę. Badanie zostało sfinansowane przez Wellcome, niezależną fundację sponsorującą naukowców pracujących nad nowinkami w ochronie zdrowia w Wielkiej Brytanii. Dzięki temu udało się opracować szybki, zautomatyzowany i bardzo dokładny sposób identyfikacji osób z jaskrą.
W zespole badawczym pracowała m.in. profesor Maria F. Cordeiro z Instytutu Oftalmologii UCL, Imperial College London. Testy przeprowadzono w klinice chorób oczu Western Eye Hospital Imperial College Healthcare NHS Trust, gdzie również pracuje Cordeiro.
Test DARC połączony ze sztuczną inteligencją
Jak sprawdza się pojawienie się i postępy jaskry z użyciem algorytmów? Badacze z UCL od kilku lat pracowali nad testem o nazwie DARC (Detection of Apoptosing Retinal Cells). Polega na wstrzyknięciu do krwiobiegu barwnika fluorescencyjnego, który przyczepia się do komórek siatkówki i rozświetla te, które są w trakcie tzw. apoptozy neuronalnej, czyli są zaprogramowane, żeby obumierać.
Uszkodzone komórki wydają się jasno białe, gdy ogląda się je podczas badań okulistycznych – im więcej komórek zostanie wykrytych, tym wyższa liczba DARC.
Jeśli choroba zostanie wykryta wystarczająco wcześnie, możliwe jest zatrzymanie rozwoju lub spowolnienie postępu za pomocą środków medycznych i chirurgicznych
Test DARC w najnowszym eksperymencie został połączony z algorytmami sztucznej inteligencji.
Zastosowano je do oceny 60 uczestników badania (20 z jaskrą i 40 zdrowych osób kontrolnych). SI początkowo szkolono, analizując skany siatkówki (po wstrzyknięciu barwnika) zdrowych osób kontrolnych. Następnie oprogramowaniem przetestowano pacjentów z jaskrą.
Osoby biorące udział w badaniu SI były monitorowane przez 18 miesięcy. Sprawdzano, czy pogorszyło się ich zdrowie oczu. U każdego pacjenta z liczbą DARC przekraczającą określony próg stwierdzono jaskrę postępującą podczas obserwacji. Potwierdziło to fakt, że system dokładnie przewidział postępującą jaskrę na 18 miesięcy przed tym, co zaobserwowano za pomocą standardowej technologii obrazowania siatkówki OCT.
Zespół stosuje również test DARC do wykrywania uszkodzenia komórek spowodowanych przez stany neurodegeneracyjne, które obejmują utratę komórek nerwowych, w tym zwyrodnienie plamki żółtej związane ze starzeniem się, stwardnienie rozsiane i demencję. Naukowcy stosują również test DARC u osób z chorobą płuc i mają nadzieję, że do końca tego roku może on pomóc w ocenie osób z trudnościami w oddychaniu w wyniku zachorowania na koronawirusa.
Technologia wspierana przez SI została niedawno zatwierdzona przez brytyjską Agencję ds. Leków i Produktów Opieki Zdrowotnej oraz amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków jako nowe narzędzie przeciwjaskrowe w badaniu klinicznym.
DARC jest komercjalizowany przez Novai, nowo utworzoną firmę, której profesor Cordeiro jest dyrektorem naukowym.
Polska e-jaskra
Również i Polacy poczynili ogromne postępy w diagnozowaniu jaskry z użyciem sieci neuronowych. W trwających ponad 2 lata pracach nad programem innowacyjnych badań przesiewowych o nawie e-jaskra wzięli udział okuliści, w tym kierujący zespołem prof. Jacek P. Szaflik, dr hab. n. med. Anna Zaleska-Żmijewska oraz zespół prof. Jacka Pniewskiego z Katedry Fizyki Optycznej Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego i trzech ekspertów techniki komputerowej.
E-jaskra działa w oparciu o komputerową analizę barwnego zdjęcia dna oka. Sztuczna inteligencja przyporządkowuje dane zdjęcie do kategorii „zdrowej” lub „chorej”, korzystając z sieci neuronowej. Do jej wyszkolenia posłużyło ponad 2,5 tysiąca zdjęć osób zdrowych i chorujących na jaskrę dostarczonych przez Poradnię Jaskrową Klinicznego Szpitala Okulistycznego oraz Centrum Mikrochirurgii Oka „Laser”.
E-jaskra posiada również zdolność głębokiego uczenia. Badanie jest krótkie i nie wymaga przygotowania. Polega na wykonaniu zdjęcia dna oka, które później analizowane jest przez SI. Cała procedura trwa zaledwie kilka minut, tyle samo trwa oczekiwanie na wynik określający podejrzenie występowania jaskry z prawdopodobieństwem do 80 procent.
W Europie średni roczny koszt opieki nad pacjentem z jaskrą w stadium zaawansowanym wynosi 803 dolary. Przewiduje się, że koszty związane z występowaniem jaskry będą wzrastać wraz ze starzeniem się społeczeństw.