Исследователи из Австралии разработали тест ИИ, который диагностирует глаукому всего за 10 секунд
Глаукома — это удивительно распространенное заболевание, которое может иметь серьезные последствия, если его не лечить. Понимая важность раннего обнаружения, команда инженеров и офтальмологов из Австралии разработала новый подход с использованием искусственного интеллекта для диагностики глаукомы, который может предоставить результаты всего за 10 секунд.
Глаукома является состоянием, при котором внутри глаза увеличивается давление, которое в свою очередь может оказывать давление на зрительный нерв. Если зрительный нерв подвергается такому воздействию в течение длительного периода времени, это может привести к необратимому повреждению и ухудшению зрения. Заболевание можно лечить медикаментами, но сначала его нужно обнаружить.
Диагностика глаукомы обычно включает 30-минутный тест с офтальмологом или посещение специализированной оптометрической клиники. Однако не у всех есть доступ к таким специалистам.
В надежде найти более простой способ диагностики глаукомы Динеш Кумар — профессор Мельбурнского королевского технологического института (RMIT) — и его коллеги стремились разработать новый подход, основанный на искусственном интеллекте и том факте, что глаукома меняет способ того, как зрачок человека реагирует на свет.
Ученые собрали небольшую группу участников исследования, 13 из которых страдали глаукомой, 13 — здоровые люди из контрольной группы, а еще 13 — более молодые люди. Глаза добровольцев получали изображение со скоростью 60 кадров в секунду, когда фокусировались на точке в условиях окружающего освещения, а затем к данным применялся алгоритм машинного обучения, чтобы обнаружить мельчайшие изменения в расширении зрачка в группе людей с глаукомой по сравнению со здоровой контрольной группой. На основе этой работы исследователи разработали модель диагностики глаукомы.
«Сложность зрачков участников была проанализирована с использованием фрактальной размерности Хигучи, энтропии перестановок и условной энтропии. Мы обнаружили статистически значимую разницу в сложности зрачка между пациентами с глаукомой и контрольной группой. В частности разница была более заметной при использовании меры фрактальной размерности. Эти результаты подтверждают возможность использования зрачковой сложности для скрининга глаукомы с использованием коммерческих устройств», — говорится в исследовании.
«Наше программное обеспечение может измерять, как зрачок адаптируется к окружающему освещению, и фиксировать незначительные изменения размера зрачка. Существующие тесты на глаукому с помощью искусственного интеллекта требуют, чтобы пациент оставался совершенно неподвижным в течение 10 минут. Наша технология выполняет работу за 10 секунд без ущерба для точности»
Эта модель диагностики может помочь миллионам людей во всем мире, которые подвержены риску развития глаукомы, а особенно тем, кто старше 60 лет, поскольку они подвержены более высокому риску.
«Это исследование позволит провести бесконтактный, простой в использовании и недорогой тест, который можно выполнять в обычных клиниках. Это также может способствовать реализации программы скрининга в масштабах всего сообщества, охватывающей людей, которые иначе не обратились бы за лечением, пока не стало слишком поздно»
Кумар рассказал, что, хотя в этом исследовании использовался специализированный eye-tracker (трекер глаза), он предполагает, что однажды этот подход будет использоваться с помощью простого приложения на смартфоне, и команда планирует изучить эту возможность в ближайшем будущем. Исследователи также заинтересованы в проведении клинических испытаний их подхода в 2022 году.
«Наше новаторское исследование изучило разницу в сложности гиппуса (приступы ритмичных сужений и расширений зрачка) между глаукомой и здоровыми глазами и предложило основу для обнаружения глаукомы, которая имеет потенциал для автоматической и неконтролируемой записи и анализа данных. Это исследование показывает потенциал зрачковой сложности как биомаркера глаукомы, который может быть зарегистрирован с помощью недорогого трекера глаза, а записи зрачка могут быть автоматически проанализированы. Фрактальная размерность зрачковых сигналов пациентов с глаукомой была значительно выше, чем в контрольной группе здоровых сверстников и молодых людей. Те же результаты были получены с использованием энтропии перестановок и условной энтропии. Это показывает, что зрачковые данные могут помочь в обнаружении глаукомы», — сообщили ученые.
Однако в этом исследовании есть несколько серьезных ограничений. Во-первых, это пилотное исследование, в котором количество участников недостаточно для изучения различий многих факторов. Во-вторых, в этой работе не исследовалась корреляция между сложностью зрачков и тяжестью глаукомы. В реальной жизни изменения сложности зрачка могут отражать другие офтальмологические заболевания.
Дальнейшее развитие их работы будет связано с исследованием влияния прогрессирования заболевания и остроты зрения, различий между полом и этническими группами, выявлением эффекта, вызванного другими глазными заболеваниями и сопутствующими факторами. Также существует потребность в оптимизации предлагаемой структуры для более широкого круга участников.
