Дослідники з Австралії розробили тест ШІ, який діагностує глаукому лише за 10 секунд
Глаукома — дивовижно поширене захворювання, яке може мати серйозні наслідки, якщо його не лікувати. Усвідомлюючи важливість раннього виявлення, команда інженерів і офтальмологів з Австралії розробила новий підхід із використанням штучного інтелекту для діагностики глаукоми, який може надати результати лише за 10 секунд.
Глаукома — це стан, за якого всередині ока зростає тиск, що, у свою чергу, може тиснути на зоровий нерв. Якщо зоровий нерв зазнає такого впливу протягом тривалого часу, це може призвести до незворотного пошкодження і погіршення зору. Захворювання можна лікувати медикаментами, але спочатку його потрібно виявити.
Діагностика глаукоми зазвичай включає 30-хвилинний тест з офтальмологом або візит до спеціалізованої оптометричної клініки. Однак не у всіх є доступ до таких фахівців.
Сподіваючись знайти простіший спосіб діагностики глаукоми, Дінеш Кумар — професор Мельбурнського королівського технологічного інституту (RMIT) — і його колеги прагнули розробити новий підхід, заснований на штучному інтелекті та на тому факті, що глаукома змінює те, як зіниця людини реагує на світло.
Учені зібрали невелику групу учасників дослідження, 13 з яких страждали на глаукому, 13 — здорові люди з контрольної групи, а ще 13 — молодші люди. Очі добровольців отримували зображення зі швидкістю 60 кадрів за секунду, коли фокусувалися на точці за умов навколишнього освітлення, а потім до даних застосовувався алгоритм машинного навчання, щоб виявити найменші зміни в розширенні зіниці у групі людей із глаукомою порівняно зі здоровою контрольною групою. На основі цієї роботи дослідники розробили модель діагностики глаукоми.
«Складність зіниць учасників аналізувалася з використанням фрактальної розмірності Хігучі, ентропії перестановок і умовної ентропії. Ми виявили статистично значущу різницю в складності зіниці між пацієнтами з глаукомою та контрольною групою. Зокрема, різниця була помітнішою при використанні міри фрактальної розмірності. Ці результати підтверджують можливість використання зіницевої складності для скринінгу глаукоми за допомогою комерційних пристроїв», — йдеться в дослідженні.
«Наше програмне забезпечення може вимірювати, як зіниця адаптується до навколишнього освітлення, і фіксувати незначні зміни розміру зіниці. Наявні тести на глаукому за допомогою штучного інтелекту вимагають, щоб пацієнт залишався абсолютно нерухомим протягом 10 хвилин. Наша технологія виконує роботу за 10 секунд без втрати точності»
Ця модель діагностики може допомогти мільйонам людей у всьому світі, які ризикують розвинути глаукому, а особливо тим, хто старший за 60 років, оскільки вони наражаються на вищий ризик.
«Це дослідження дозволить провести безконтактний, простий у використанні та недорогий тест, який можна виконувати у звичайних клініках. Це також може сприяти впровадженню програми скринінгу в масштабах усієї спільноти, охоплюючи людей, які інакше не звернулися б за лікуванням, доки не стане занадто пізно»
Кумар розповів, що, хоча в цьому дослідженні використовувався спеціалізований eye-tracker (трекер ока), він припускає, що колись цей підхід використовуватиметься за допомогою простого застосунку на смартфоні, і команда планує вивчити цю можливість найближчим часом. Дослідники також зацікавлені у проведенні клінічних випробувань свого підходу у 2022 році.
«Наше новаторське дослідження вивчило різницю у складності гіппуса (напади ритмічних звужень і розширень зіниці) між глаукомою та здоровими очима і запропонувало основу для виявлення глаукоми, яка має потенціал для автоматичного та неконтрольованого запису й аналізу даних. Це дослідження показує потенціал зіницевої складності як біомаркера глаукоми, який може бути зареєстрований за допомогою недорогого трекера ока, а записи зіниці можуть автоматично аналізуватися. Фрактальна розмірність зіницевих сигналів пацієнтів з глаукомою була значно вищою, ніж у контрольній групі здорових ровесників і молодих людей. Ті самі результати були отримані з використанням ентропії перестановок і умовної ентропії. Це показує, що дані про зіниці можуть допомогти у виявленні глаукоми», — повідомили вчені.
Однак у цьому дослідженні є кілька серйозних обмежень. По-перше, це пілотне дослідження, в якому кількість учасників недостатня для вивчення відмінностей багатьох факторів. По-друге, у цій роботі не досліджувалася кореляція між складністю зіниць і тяжкістю глаукоми. У реальному житті зміни складності зіниці можуть відображати інші офтальмологічні захворювання.
Подальший розвиток їхньої роботи буде пов'язаний з дослідженням впливу прогресування захворювання і гостроти зору, відмінностей між статтю та етнічними групами, виявленням ефекту, спричиненого іншими очними захворюваннями та супутніми факторами. Також існує потреба в оптимізації запропонованої структури для ширшого кола учасників.
