ההתקדמות האחרונה בטכנולוגיית ההדמיה ובינה מלאכותית (AI), כולל למידת מכונה (ML), הקלה על השימוש בטומוגרפיה קוהרנטית אופטית (OCT), המשולבת לעתים קרובות עם סריקת לייזר אופתלמוסקופיה (IR-SLO) עם סריקת החזר אינפרא אדום. אבחון וסיווג של טרשת נפוצה (MS). מחקר שנערך לאחרונה בכתב העת חזון תרגומי מדע וטכנולוגיה קובע את השימוש הפוטנציאלי העצמאי בתמונות IR-SLO כדי להפוך את האבחנה של טרשת נפוצה לאוטומטית.
לימוד: SLO-Net: שיפור אבחנה של טרשת נפוצה מעבר לטומוגרפיה קוהרנטית אופטית באמצעות סריקת החזרת אינפרא אדום בתמונות אופטלמוסקופיה בלייזר. קרדיט תמונה: תמונת קרקע / Shutterstock.com
אוטומציה של האבחון של טרשת נפוצה
טרשת נפוצה היא מחלה אוטואימונית המתעוררת עקב דה-מיילינציה ופירוק של מערכת העצבים המרכזית (CNS) והאקסונים העצביים. נכון להיום, האבחנה של טרשת נפוצה תלויה בנוכחות של תסמינים קליניים, בדיקות מעבדה, כגון פסים אוליגוקלונאליים עקב נוכחותם של נוגדני אימונוגלובולינים לא תקינים בנוזל השדרה (CSF), והדמיית תהודה מגנטית (MRI).
OCT משקף שינויים מוקדמים בעובי שכבות הרשתית, העלולים להצביע על ניוון מתקדם של סיבי העצב הרשתית (RNF) בשכבות RNF (RNFL) ועצב הראייה עקב דלקת חריפה קודמת. שכבות רשתית דקות יותר מתואמות בדרך כלל עם תוצאות חזותיות גרועות יותר.
OCT, המתאם לעתים קרובות עם ממצאי MRI, שימושי לזיהוי תת-סוגי טרשת נפוצה וקשור לנכות פיזית וקוגניטיבית כאחד. זהו גם סמן ביולוגי להתקדמות של ניוון עצבי, המאפשר לרופאים לעקוב אחר נכות מתקדמת ויעילות הטיפולים.
לאחרונה נעשה שימוש בבינה מלאכותית לאוטומטיות של אבחון טרשת נפוצה על ידי שילוב תוצאות MRI, סרום, CSF ו-OCT. למרות השימוש הנרחב שלהם בהדמיית רשתית, עדיין לא ברור כיצד IR-SLO או הדמיית קרקעית מונוכרומטית עשויים לתפקד ככלי אבחון.
IR-SLO מפצה על תנועות עיניים ומגביר את יישור סריקת ה-OCT B, ובכך מפחית רעש ומבטיח שונות מינימלית בהדמיית מעקב. תמונות IR-SLO מציגות כמה מבנים שנראים בצורה גרועה בהדמיית קרקעית העין עקב אורכי גל שונים בשימוש בבדיקות אלו.
בהשוואה לחולים בריאים, אנגיוגרפיה OCT של חולי טרשת נפוצה מציגה שינויים משמעותיים בצפיפות כלי הרשתית. עד כה, הבדלים אלה לא דווחו על ידי הערכה אנושית של תמונות IR-SLO.
נכון לעכשיו, כלי אבחון טרשת נפוצה מבוססי ML הוכשרו רק על מדידות עובי OCT. המחקר הנוכחי בוחן את האפשרות לשפר את יכולת ההבחנה של מודלים של ML על ידי יישום למידה עמוקה (DL) על תמונות IR-SLO ו-OCT כדי לזהות שינויים וסקולריים או מבניים עדינים הקיימים בטרשת נפוצה.
למיטב ידיעתנו, זהו מחקר חלוצי המשלב IR-SLO באבחון אוטומטי של טרשת נפוצה… בין המחקרים הבודדים שהחילו DL על נתוני הדמיה ברשתית לזיהוי טרשת נפוצה."
לגבי המחקר
הן תמונות OCT והן תמונות IR-SLO משלימות התקבלו מ-32 אנשים עם טרשת נפוצה ו-70 אנשים בריאים כביקורת. שני מסדי נתונים נפרדים נוצרו באמצעות רשתות עצביות קונבולוציוניות מרובות (CNNs) שהוכשרו על נתוני OCT ו-IR-SLO כאחד. זה כלל 132 תמונות IR-SLO ו-124 OCT מבקרים בריאים ו-133 תמונות IR-SLO ו-60 OCT מחולי טרשת נפוצה.
זה יצר מודל דו-מודאלי המסוגל להשיג ביצועים מעולים בהשוואה לכל דגם שאומן עם תמונות IR-SLO או מפת עובי OCT בלבד.
ערכות הדרכה, אימות ובדיקות נוצרו בקפדנות כדי למנוע דליפת נתונים. מערך הבדיקות כלל 27 ו-29 תמונות IR-SLO ו-OCT מבקרים בריאים, בהתאמה, ו-24 תמונות IR-SLO ו-14 OCT מחולי טרשת נפוצה.
אב הטיפוס הבימודאלי היה קשור לדיוק של 92%, רגישות של 95% וספציפיות של 92%, בהתאמה. הבדיקה הראתה יכולת הבחנה של 97%, כפי שהוכח על ידי השטח מתחת לעקומת מאפיין הפעולה של המקלט (AUROC).
השטח מתחת לעקומת ה-precision-recall (AUPRC) היה 97%, ובכך מעיד על איזון מצוין בין חיוביות שגויות לשליליות שגויות.
הישימות הרחבה של מודל זה נבדקה על ידי החלפת מערך הנתונים הפנימי במערך נתונים חיצוני לצורך בדיקה. זה הוביל לדיוק של 85%, רגישות של 97% וספציפיות של 85%, כמו גם 99.7% עבור עקומות AUROC ו-AUPRC.
מסקנות
בעוד שהמודל שאומן רק עם IR-SLO לא תפקד טוב כמו זה שהוכשר רק עם נתוני עובי OCT, שימוש במפות OCT ו-IR-SLO במודל ממוזג הוביל לדיוק ורגישות גבוהים ב-3% באבחון טרשת נפוצה בהשוואה למודלים מבוססי OCT לבד. זה מושג על ידי שימוש במודלים מורכבים עם הרבה יותר פרמטרים כדי להבטיח חילוץ של תכונות מרובות משתי התמונות כדי להבחין ביעילות בין טרשת נפוצה לחולים בריאים.
הראינו ש-CNN היברידי שמקבל נתוני קלט משני השיטות יכול לזהות טרשת נפוצה עם ACCs מדהימים קרוב ל-100%", "הצגת הפוטנציאל של ניצול IR-SLO ככלי משלים לצד OCT."
מערכת מבוססת בינה מלאכותית יכולה לזהות שינויים קלים שמשמעותיים למחלות עצב הראייה שעלולות לחמוק מהתבוננות אנושית. למעשה, דלקת עצב הראייה האופיינית לטרשת נפוצה נצפית בדרך כלל על ידי רופאים רק לאחר אובדן של למעלה ממחצית מה-RNFL.
OCT הוא הרבה פחות יקר ופולשני מאשר MRI. עם אותו מכשיר המסוגל לספק תמונות IR-SLO, ניתן לשלב מודלים דומים של ML בפרקטיקה קלינית שגרתית לאבחון אוטומטי של טרשת נפוצה בעתיד.
בעתיד, יש צורך במחקרי אימות גדולים ומגוונים יותר, שכן המחקר הנוכחי השתמש במערך נתונים שהתקבל ממרכז יחיד עם דגימות מוגבלות.
