ШІ може захистити мільйони людей від втрати зору

Міопія, широко відома як короткозорість, стає все більш поширеною, особливо серед дітей. Експерти прогнозують, що до 2050 року приблизно 50% населення світу страждатиме від короткозорості, що потенційно може призвести до втрати зору.  Дослідники пояснюють цей сплеск частково збільшенням «роботи поблизу», що передбачає фокусування на близьких об’єктах, таких як смартфони та екрани комп’ютерів.

Короткозорість підвищує ризик втрати зору

Хоча багато людей справляються з короткозорістю за допомогою окулярів або контактних лінз, у деяких розвивається більш важкий стан, який називається міопічна макулопатія. Цей стан виникає, коли макула – частина ока, що відповідає за гострий центральний зір – розтягується та пошкоджується внаслідок подовження очного яблука до форми, схожої на футбол. Викривлення призводить до погіршення зору та може призвести до серйозної втрати або сліпоти.

У 2015 році міопічна макулопатія викликала порушення зору у 10 мільйонів людей. Якщо нинішні тенденції збережуться, очікується, що до 2050 року більше 55 мільйонів людей зазнають втрати зору через це захворювання, а приблизно 18 мільйонів людей у ​​всьому світі можуть осліпнути через це.

Покращення раннього виявлення за допомогою технологій

Оскільки міопічна макулопатія є незворотною, раннє виявлення має вирішальне значення. Виявлення захворювання на початкових стадіях може покращити стан здоров’я, особливо для дітей. Офтальмологи можуть призначити спеціальні контактні лінзи або очні краплі, які уповільнюють прогресування захворювання.

Команда дослідників Школи обчислювальної техніки та розширеного інтелекту Університету штату Арізона розробляє нові діагностичні інструменти, які використовують штучний інтелект (ШІ) для більш ефективного скринінгу міопічної макулопатії. Ялін Ван, професор інформатики та інженерії в університеті, підкреслює потенціал технології для забезпечення важливих рішень.

«Штучний інтелект розпочинає революцію, яка використовує глобальні знання для підвищення точності діагностики, особливо на ранніх стадіях хвороби», — сказав він. «Ці досягнення зменшать витрати на медицину та покращать якість життя всього суспільства».

Алгоритми ШІ, відзначені нагородами

У відповідь на цю потребу Товариство обробки медичних зображень і комп’ютерного втручання (MICCAI) у 2023 році оголосило завдання вдосконалити системи комп’ютерного скринінгу зображень сітківки.  Зараз міопічна макулопатія діагностується за допомогою оптичної когерентної томографії, яка створює детальні зображення сітківки за допомогою відбитого світла. Ці сканування часто вручну перевіряють офтальмологи, що займає багато часу та потребує спеціальних знань.

Професор Ван і його команда, в тому числі докторант Веньхуей Чжу та невролог і ад’юнкт-викладач доктор Оана Думітраску, брали участь у конкурсі MICCAI і були серед переможців. 

У першій частині своєї роботи вони класифікували короткозору макулопатію на п’ять категорій відповідно до її тяжкості. Точна класифікація допомагає офтальмологам запропонувати більш адаптоване та ефективне лікування.

Дослідники розробили нові алгоритми ШІ під назвою NN-MobileNet, розроблені, щоб допомогти програмному забезпеченню ефективніше аналізувати зображення сітківки ока та передбачати правильну класифікацію міопічної макулопатії. Їхнє дослідження було опубліковано в журналі Myopic Maculopathy Analysis.

Важливі ідеї з глибокими нейронними мережами

Далі команда зосередилася на зусиллях наукового співтовариства щодо використання глибоких нейронних мереж – типу ШІ – для прогнозування сферичного еквівалента при скануванні сітківки. Сферичний еквівалент — це оцінка помилки заломлення ока, що має вирішальне значення для призначення коригуючих лінз. 

Розробивши нові алгоритми штучного інтелекту, які підкреслювали якість і релевантність даних, вони досягли виняткових результатів при мінімізації вимог до обчислювальної потужності. Це дослідження також було опубліковано в Myopic Maculopathy Analysis.

Крім того, професор Ван співпрацював з іншими командами-переможцями змагання MICCAI над третьою науковою статтею, опублікованою в JAMA Ophthalmology у вересні.  Дослідники оприлюднили свої висновки, щоб стимулювати подальший прогрес у ранній та ефективній діагностиці міопічної макулопатії з метою покращення результатів медичної допомоги в усьому світі.

Усунення диспропорцій у здоров’ї

Професор Ван пояснив, що однією з рушійних сил його роботи є усунення нерівностей у здоров’ї. «Людям, які живуть у сільській місцевості, важко отримати доступ до складних пристроїв для візуалізації та звернутися до лікарів», – сказав він. 

«Коли технологія на основі штучного інтелекту стане доступною, вона значно покращить якість життя населення всього світу, включно з тими, хто живе в країнах, що розвиваються».

Рішення для запобігання втрати зору

Росс Мацієвскі, директор Школи обчислювальної техніки та доповненого інтелекту, високо оцінив проект Вана як важливий приклад інноваційної роботи в галузі медицини. 

«Оскільки міопія та міопічна макулопатія зростають, необхідні рішення, щоб запобігти втраті зору та допомогти медичним працівникам запропонувати своїм пацієнтам найкращі варіанти лікування», — сказав Мацеєвський. «Інноваційне дослідження Яліна Вана — це принципове використання штучного інтелекту для вирішення цієї жахливої ​​медичної проблеми».