17 Ιουλίου 2019

Εργαλείο τεχνητής νοημοσύνης «τόσο καλό όσο οι ειδικοί» στην ανίχνευση οφθαλμολογικών παθήσεων

Το σύστημα μηχανικής μάθησης μπορεί να εντοπίσει περισσότερες από 50 διαφορετικές ασθένειες των ματιών και να επιταχύνει τη διάγνωση και τη θεραπεία.

Ένα νέο σύστημα μηχανικής μάθησης λειτουργεί εξίσου αποτελεσματικά όσο οι καλύτεροι εμπειρογνώμονες στο να ανιχνεύει οφθαλμικά προβλήματα και να παραπέμπει τους ασθενείς για θεραπεία, λένε οι επιστήμονες.

Το πρωτοποριακό σύστημα τεχνητής νοημοσύνης, που αναπτύχθηκε από το DeepMind σε συνεργασία με το νοσοκομείο Moorfields eye Hospital NHS και το Πανεπιστημιακό Κολλέγιο του Λονδίνου, μπόρεσε να παραπέμψει τους ασθενείς σε περισσότερες από 50 διαφορετικές οφθαλμικές παθήσεις για περαιτέρω θεραπεία με ακρίβεια 94% - ανταγωνιζόμενο έτσι τους καλύτερους ειδικούς ματιών παγκοσμίως.

"Τα αποτελέσματα αυτής της πρωτοποριακής έρευνας με το DeepMind είναι συναρπαστικά και αποδεικνύουν τον πιθανό αντίκτυπο που θα μπορούσε να έχει η AI για τους ασθενείς", δήλωσε ο καθηγητής Sir Peng Tee Khaw, διευθυντής του Κέντρου Βιοϊατρικών Ερευνών του NIHR στο νοσοκομείο Moorfields με ειδίκευση στην όραση και του Ινστιτούτου UCL της Οφθαλμολογίας.

Το σύστημα ΑΙ που χωρίζεται σε δύο στάδια υιοθετεί μια πιο ανθρώπινη και κατανοητή προσέγγιση για την ανάλυση των εξαιρετικά σύνθετων τομογραφιών οπτικής συνοχής (OCT) των αμφιβληστροειδών ασθενών. Οι τομογραφίες αυτές χρησιμοποιούνται συνήθως για την ταξινόμηση ασθενών με προβλήματα όρασης σε τέσσερις κλινικές κατηγορίες: επείγουσα, ημι-επείγουσα, ρουτίνας και απλής παρατήρησης.

Πέντε ξεχωριστά συστήματα μηχανικής μάθησης εκπαιδευμένα να χρησιμοποιούν 877 κλινικές OCT σαρώσεις, δημιουργούν πρώτα χάρτες των σαρώσεων αυτών. Οι πέντε χάρτες στη συνέχεια αναλύονται από μια δεύτερη σειρά πέντε συστημάτων μηχανικής μάθησης, εκπαιδευμένα σε χάρτες που δημιουργήθηκαν από 14.884 OCT σαρώσεις 7.621 ασθενών. Στο τέλος, τα συστήματα ερμηνεύουν τους χάρτες και το καθένα βγάζει ένα δικό του πόρισμα.

Τα πορίσματα αυτά συνδυάζονται σε ένα αποτέλεσμα, με την εκτίμηση αξιοπιστίας εκφρασμένη ως ποσοστό. Οι χάρτες και τυχόν διαφορετικά ή διφορούμενα αποτελέσματα μπορούν δοθούν για ανάλυση σε έναν κλινικό ιατρό, κι έτσι να υπάρχει και η δική του ερμηνεία και επεξήγηση του πορίσματος.

Τα περισσότερα άλλα συστήματα που βασίζονται στην AI εμφανίζονται ουσιαστικά ως ένα μαύρο κουτί. Τα δεδομένα τροφοδοτούνται από το ένα άκρο και το αποτέλεσμα εξάγεται από το άλλο, χωρίς να υπάρχει μέσο να ελεγχθεί ο τρόπος με τον οποίο το σύστημα κατέληξε στην απόφασή του.

"Ο αριθμός των οφθαλμολογικών εξετάσεων που αναπτύσσουμε αυξάνεται με ρυθμό πολύ γρηγορότερο από αυτόν που το ειδικό ανθρώπινο δυναμικό είναι σε θέση να ερμηνεύσει", δήλωσε ο Δρ. Pearse Keane, σύμβουλος οφθαλμίατρος στο νοσοκομείο που ειδικεύεται στην όραση Moorfields. "Η τεχνολογία AI που αναπτύσσουμε έχει σχεδιαστεί για να δίνει προτεραιότητα σε ασθενείς που χρειάζονται άμεση εξέταση και επείγουσα περίθαλψη από έναν γιατρό ή έναν επαγγελματία φροντίδας ματιών. Αν μπορούμε να εντοπίσουμε και να αντιμετωπίσουμε έγκαιρα τις οφθαλμικές συνθήκες, έχουμε και τις περισσότερες πιθανότητες να σώσουμε την όραση των ανθρώπων."

Η προσέγγιση αυτή των δύο σταδίων καθιστά τα συστήματα πιο προσαρμόσιμα σε διαφορετικές μηχανές OCT, οι οποίες παράγουν εικόνες με διαφορετικά χαρακτηριστικά. Το μόνο που θα χρειαζόταν επανεκπαίδευση για τις διαφορετικές μηχανές θα ήταν το σύστημα χαρτογράφησης, το οποίο θα άφηνε το υφιστάμενο σύστημα πορισμάτων άθικτο.

Το επόμενο στάδιο είναι η τοποθέτηση του συστήματος ΑΙ σε κλινικές δοκιμές και έγκριση κανονιστικών ρυθμίσεων προτού μπορέσει να χρησιμοποιηθεί σε νοσοκομεία και να βγάζει πορίσματα για ασθενείς. Εάν χορηγηθεί έγκριση, τότε το σύστημα θα είναι διαθέσιμο για χρήση σε όλες τις τοποθεσίες του Moorfields για ένα διάστημα πέντε χρόνων.

Οι ερευνητές δήλωσαν ότι αυτό το εύκολο στην κατανόηση σύστημα ΑΙ θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για να βοηθήσει τους κλινικούς γιατρούς και ότι το Moorfields θα μπορούσε να το χρησιμοποιήσει για μελλοντικές μη εμπορικές ερευνητικές προσπάθειες, καθώς και για το σύνολο δεδομένων που χρησιμοποιήθηκε για την εκπαίδευσή του.

Οι ειδικοί ανέφεραν ότι τα συστήματα AI, όπως αυτά που δημιουργήθηκαν από τους ερευνητές, είχαν τη δυνατότητα να βοηθήσουν τους κλινικούς γιατρούς να θεραπεύσουν περισσότερους ασθενείς και να καταστήσουν τους πόρους του NHS περιορισμένους.

Ο Robert Dufton, διευθύνων σύμβουλος της Moorfields Eye Charity, δήλωσε: "Η ανάγκη για θεραπεία των οφθαλμολογικών παθήσεων προβλέπεται να αυξηθεί, εν μέρει επειδή οι άνθρωποι ζουν περισσότερο. Είναι, λοιπόν, πέραν της ικανότητάς μας να ανταποκριθούμε στη ζήτηση χρησιμοποιώντας την τρέχουσα πρακτική.

"Η τεχνητή νοημοσύνη δείχνει την ικανότητά της να μεταμορφώσει την ταχύτητα με την οποία μπορούν να διαγνωστούν οι ασθένειες και να προτείνει  θεραπείες, κάνοντας την καλύτερη δυνατή χρήση του περιορισμένου χρόνου των κλινικών γιατρών."

Η έρευνα δημοσιεύτηκε αρχικά στο περιοδικό Nature Medicine.