מדענים מאוניברסיטת אינדיאנה בעלי מומחיות באופטומטריה ובינה מלאכותית הם בין שלוש הקבוצות הראשונות של חוקרים שקיבלו תמיכה מתוכנית חדשה של המכון הלאומי לבריאות התומכת בתחום המתפתח של "אוקולומיקה", המשתמשת בעין כעדשה למחלות להשפיע על כל הגוף.
סטיבן א. ברנס, פרופסור בבית הספר לאופטומטריה של IU, מונה לחוקר ראשי בפרס תלת-שנתי של 4.8 מיליון דולר מ-NIH Venture Program Oculomics Initiative. בין החוקרים השותפים בפרס הוא אלפתריוס גאריפאלידיס, פרופסור חבר להנדסת מערכות חכמות בבית הספר לאינפורמטיקה, מחשוב והנדסה של IU Luddy.
הפרויקט יתמוך בפיתוח הדור הבא של אופטלמוסקופים -; מכשירים להתבוננות בפנים העין -; שיכול לזהות את סימני האזהרה המוקדמים למצבים כמו סוכרת, מחלות לב, מחלת כליות, אנמיה חרמשית ומחלת אלצהיימר באמצעות סריקת עיניים פשוטה.
"המחקר הזה עוסק בשימוש בעין כחלון לבריאות", אמר ברנס, וציין כי הרשתית היא החלק היחיד הנצפה ישירות במערכת העצבים המרכזית. "אנחנו רוצים לתת לספקי שירותי בריאות את המבט הברור ביותר שהם יכולים לקוות להיכנס לגוף, באופן לא פולשני".
חוקרים נוספים בפרויקט כוללים את החוקר הראשי אמאני פאוזי מאוניברסיטת נורת'ווסטרן ואת החוקרים השותפים אלפרדו דוברה מאוניברסיטת סטנפורד ואת Toco YP Chui ממרפאת העין והאוזניים בניו יורק של הר סיני.
המחקר של ברנס על שימוש בעין לאיתור מחלות חוזר לתחילת שנות ה-2000, כאשר הוא ועמיתיו בבית הספר לאופטומטריה של IU היו חלוצים ביישום אופטיקה אדפטיבית לסריקת מערכות לייזר לתצפית בעין האנושית. השדה פותח במקור על ידי אסטרונומים כדי לחסל את ה"ניצוץ" של כוכבים -; או עיוותים הנגרמים על ידי האטמוספירה של כדור הארץ -; בטלסקופים. האופטיקה של העין מייצרת עיוותי אור דומים.
באמצעות הטכנולוגיה שפותחה בבית הספר, אופטלמוסקופ במעבדה של ברנס יכול לצפות בחלק האחורי של העין האנושית ברזולוציה של שני מיקרון -; קנה מידה קטן מספיק כדי להראות את התנועה בזמן אמת של תאי דם אדומים בתוך העורקים והוורידים של העין. (רוחבה של תא דם אדום בודד הוא כשמונה מיקרון.) Burns השתמש בטכנולוגיה כדי לזהות סמנים ביולוגיים לסוכרת ויתר לחץ דם בדפנות כלי הדם של העין.
חוקרי הפרויקט מנורת'ווסטרן ומהר סיני השתמשו בטכנולוגיה דומה כדי לצפות בתאים מחוץ ובתוך כלי הדם הללו, כולל איתור תאי דם אדומים בצורת סהר שנמצאים באנמיה חרמשית. החוקרים מסטנפורד השתמשו באופטיקה אדפטיבית כדי לשפר את התצפית בקולטני הפוטו של העין.
עם תמיכה מה-NIH, צוותי המחקר ישלבו את הפרויקטים האישיים שלהם במכשיר יחיד, כמו גם יישמו למידת מכונה ובינה מלאכותית מתקדמים. בנוסף, הם יחקרו את הפוטנציאל של הטכנולוגיה לזהות את הסימנים המוקדמים של מחלות לב ומחלת אלצהיימר.
ישנן עדויות הולכות וגדלות למרכיב חזק של כלי הדם ברשתית למחלת אלצהיימר. כיום ניתן לראות את השלטים עם סריקות PET, הדורשות מכשירים גדולים בהיקף של מיליוני דולרים. אם נוכל לראות את אותם סימנים בסריקת עיניים, זה הרבה פחות פולשני והרבה פחות יקר".
סטיבן א. ברנס, פרופסור, בית הספר לאופטומטריה של IU
תפקידו של Garyfallidis הוא פיתוח ויישום שיטות למידת מכונה ו-AI לפירוש תוצאות המכשירים. זה יכול להפחית את זמן האבחון מימים לדקות על ידי ביטול הצורך של אדם לנתח את התמונות.
בשנה הראשונה של הפרויקט, המעבדות יישרו את המכשירים שלהן לאותה רמת רגישות, אמר ברנס, שהמעבדה שלו תשלב את הטכנולוגיה שלה עם המכשיר של נורת'ווסטרן. סטנפורד תתמקד באינטגרציות טכנולוגיות דומות עם המכשיר ב-New York Eye and Ear.
בשלב הבא, העבודה תעבור לאימות נתונים כדי לאשר שהקריאות של המכשירים החדשים עולים בקנה אחד עם גרסאות קודמות של הטכנולוגיה. החוקר גם ישווה את הפרשנות של מערכת הבינה המלאכותית החדשה לסריקות מול מסקנות של אנליסטים אנושיים כדי לאשר את הדיוק.
השנה האחרונה של הפרויקט תכלול בדיקת המכשיר על מתנדבים קליניים. חלק גדול מהנתונים של IU יגיעו מאנשים שגויסו דרך מרכז טיפול העיניים Atwater.
"לעד 80 אחוז מהאוכלוסייה מעל גיל 60 יש לפחות בעיה בריאותית אחת שעשויה להיות ניתנת לזיהוי בעין עם הטכנולוגיה שלנו", אמר ברנס.
לדבריו, ה-NIH בחר בפרויקט בשל פוטנציאל להשפעה גבוהה. יוזמות קרן הסיכון מדגישות "השקעות קצרות וצנועות שניתן ליישם במהירות, עם פוטנציאל חזק להאיץ את המדע".
"האתגר שלנו כעת הוא סלקטיביות וספציפיות", אמר ברנס. "אנחנו צריכים להראות שאנחנו יכולים לזהות את ההבדלים בין המצבים, כדי לפרש במהירות ובדייקנות את הסימנים של המחלות השונות בהן אנחנו מתמקדים".
המטרה היא לקדם את הטכנולוגיה עד שהיא תהיה מוכנה לעשות את הקפיצה מהמעבדה ל"כל מקום שבו תעבור את בדיקת העיניים השנתית שלך", אמר.
