Sztuczna inteligencja w okulistyce: dno oka “powie” o płci, wieku, rasie, a nawet chorobach serca

W piątek (3 czerwca) odbyła się międzynarodowa konferencja “Sztuczna Inteligencja w Okulistyce 2022” organizowana przez Fundację Wspierania Rozwoju Okulistyki "Okulistyka 21" wraz z Uniwersytetem Warmińsko-Mazurskim w Olsztynie.

Sztuczna inteligencja w polskiej okulistyce - wczoraj i dziś

Prof. dr hab. med. Andrzej Grzybowski, kierowniki Katedry Okulistyki Uniwersytetu Warmińsko Mazurskiego w Olsztynie i założyciel Fundacji Wspierania Rozwoju Okulistyki "Okulistyka 21", przypomniał, jak na przestrzeni wieków rozwijały się innowacyjne rozwiązania w okulistyce. Na kartach historii w szczególności zapisał się prof. Kazimierz Noiszewski, który pod koniec XIX w. opracował elektrofalm, czyli tzw. sztuczne oko. Urządzenie za pomocą płytki selenowej i występujących w niej zmienności przewodnictwa selenu, przetwarzało bodźce wzrokowe na czuciowe i dźwiękowe u osób niewidomych. Prof. Noiszewski był też pierwszym naukowcem, który wykazał związek pomiędzy ciśnieniem płynu mózgowo-rdzeniowego a jaskrą. Odkrył tę zależność już w 1908 r.

Obecnie technologia poszła do przodu i na podstawie np. oceny obrazu dna oka można określić dane demograficzne, takie jak płeć, wiek czy rasa. Mogą być one potem wykorzystywane w celu prognozy czy też określenia czynników ryzyka dla chorób oczu, jak również zaburzeń obwodowego układu nerwowego czy zaburzeń ogólnoustrojowych.

Obecnie wiadomo, że siatkówka oka jest mocno powiązana z centralnym układem nerwowym. Kilka zaburzeń układu nerwowego, np. SM, mogą być związane ze zmianami w siatkówce.

Możliwe jest wyrycie śladu chorób nie tylko za pomocą obrazów dna oka, lecz także obrazów zewnętrznych oka z wykorzystaniem deep learning. Możliwe jest również przewidzenie wad refrakcji dzięki zastosowaniu AI. Coraz więcej badań dowodzi, że obraz dna oka, przy użyciu deep learing, może być wykorzystany w celu wykrycia chorób wieńcowych albo neurologicznych.

Szczegółowo najnowsze osiągnięcia dotyczące sztucznej inteligencji w okulistyce przestawili pozostali prelegenci. Prof. dr hab. inż. Robert Koprowski z Instytutu Inżynierii Biomedycznej Uniwersytet Śląski w Katowicach, dokonał przeglądu wybranych zastosowań sztucznej inteligencji w diagnostyce schorzeń przedniego odcinka oka.

Z kolei prof. dr hab. inż. Robert Iskander z Wydziału Podstawowych Problemów Techniki, Katedry Inżynierii Biomedycznej, Politechniki Wrocławskiej wygłosił wykład pt. “Przekleństwo niskiego reżimu danych w zastosowaniach uczenia maszynowego do problemów w okulistyce”.

Prof. dr hab. inż. Krzysztof Krawiec z Instytutu Informatyki, Wydziału Informatyki i Telekomunikacji Politechniki Poznańskiej swoje wystąpienie poświęcił uczeniu maszynowemu do segmentacji tylnego i przedniego odcinka gałki ocznej w obrazowaniu OCT.

Natomiast prof. dr hab. inż Andrzej Dziech z Instytutu Telekomunikacji, Wydziału Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji, Akademii Górniczo-Hutniczej im. S. Staszica w Krakowie, omówił projekt INDOK dotyczący komputerowego wspomagania diagnostyki w analizie obrazu OCT z ochroną danych. Mgr. Tomasz Krzywicki z Katedry Metod Matematycznych Informatyki Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie przedstawił przegląd narzędzi wspierających projektowanie systemów uczących się stosowanych w diagnostyce obrazowej dla użytkowników niebędących informatykami.

Sztuczna inteligencja w okulistyce - najnowsze osiągnięcia naukowe z Azji i Europy

Zaproszenie na konferencję przyjęli także zagraniczni goście, w tym prof. Daniel Ting, dyrektor SingHealth AI Program, szef AI i innowacji cyfrowych w Singapore Eye Research Institute (SERI), profesor nadzwyczajny okulistyki w Duke-NUS Medical School w Singapurze oraz konsultant chirurgii witreoretinalnej w Singapore National Eye Center.

Ekspert w swoim wystąpieniu zadał m.in. pytanie, czy sztuczna inteligencja może przyczynić się do złagodzenia skutków kryzysu zdrowotnego spowodowanego COVID-19. Badacz zwrócił baczniejszą uwagę na wykorzystanie AI wraz z wybuchem pandemii. Przedstawił wyniki analizy, której jest pierwszym autorem, opublikowanej w 2020 r. w “Nature Medicine”. Przekonuje w niej, że istnieje obecnie szeroka gama technologii cyfrowych, które można wykorzystać do rozszerzenia i ulepszenia strategii zdrowia publicznego. Mogą one pomóc m.in. w obliczu globalnego kryzysu zdrowotnego, np. takim jak epidemia COVID-19.

Te technologie cyfrowe obejmują internet rzeczy (IoT) z sieciami telekomunikacyjnymi nowej generacji (np. 5G), analitykę dużych zbiorów danych, sztuczną inteligencję (AI) wykorzystującą głębokie uczenie, głębokie sieci neuronowe. Prof. Daniel Ting wspomniał również o wykorzystaniu obliczeń kwantowych w medycynie czy technologii blockchain. W ocenie eksperta przyszłością w dziedzinie sztucznej inteligencji w medycynie może być technologia Metaverse.

Dr Paisan Ruamviboonsuk, kierownik Kliniki Okulistyki na College of Medicine, Rangsit University w Bangkoku (Tajlandia) swój wykład poświęcił transfer learningowi w sztucznej inteligencji w okulistyce. W ocenie eksperta uczenie transferowe w okulistyce może pomóc przezwyciężyć ograniczenia tradycyjnych modeli AI. Wykorzystując transfer learning należy jednak uwzględnić model źródłowy i model docelowy.

Z kolei dr Damien Gatinel, kierownik Oddziału Chirurgii Przedniego Odcinika Oka i Refrakcyjnej Fundacji Rothschilda w Paryżu, omówił aplikacje sztucznej inteligencji dla przedniego odcinka oka. Ekspert zwrócił uwagę, że większość badań, która wykorzystuje głębokie uczenie w okulistyce, koncentruje się na chorobach siatkówki. Zespół dr Damiena Gatinela, jak również inne zespoły, starają się rozwijać zastosowanie AI w chorobach przedniego odcinka oka.

Należy zachować krytyczne spojrzenie na IA

Specjalista podkreślił, że cyfrowe zdrowie to obszar, w którym sztuczna inteligencja ma jedne z najbardziej obiecujących zastosowań ze względu na swoje podstawy w postaci procesów opartych na dowodach naukowych. Jednak w ocenie specjalisty powinniśmy zachować krytyczne spojrzenie na IA, która w niektórych przypadkach może się nie sprawdzić lub nie przynieść znaczących korzyści.

Podobną opinię wyraził prof. Andrzej Grzybowski, który stwierdził, że szum wokół sztucznej inteligencji znacznie przewyższył stan nauki, co może prowadzić do różnego rodzaju błędów w sztuce lekarskiej. Potrzebujemy więcej badań na temat różnego rodzaju problemów związanych z AI.

PRZECZYTAJ TAKŻE: Sztuczna inteligencja to przyszłość medycyny [WYWIAD WIDEO]