Исследователи помогут близоруким благодаря ИИ

Близорукость, она же миопия, встречается всё чаще, особенно у детей. Эксперты предрекают, что к 2050 году близорукими будут около половины всего населения мира. Исследователи отчасти винят в этом частоту смотрения на ближайшие предметы, когда мы взаимодействуем, например, с экранами различных гаджетов.


Для многих людей, плохо видящих вдаль, недостаток восполняется с помощью очков или контактных линз. Куда хуже, если проблема перерастает в миопическую макулопатию — крайнюю форму близорукости, при которой зрение сильно снижается или практически утрачивается.

Команда исследователей из Университета штата Аризона (ASU) разработала новые диагностические инструменты, которые используют возможности искусственного интеллекта, чтобы эффективнее выявлять опасное заболевание.

Макулопатия возникает, когда часть глаза, которая помогает нам видеть чёткие детали прямо перед собой, вытягивается. То есть глаз при таком недуге становится больше похож на мяч для регби, чем на шарик для настольного тенниса.

Столь серьёзное заболевание — основная причина значительной потери зрения или слепоты среди близоруких. В 2015 году миопическая макулярная дегенерация привела к ухудшению зрения у 10 млн человек. Если ситуация не изменится, то к 2050 году более 55 млн человек потеряют зрение, а ещё примерно 18 млн во всём мире рискуют ослепнуть.

Поскольку миопическая макулопатия необратима, важно вмешаться в негативный процесс как можно раньше. Ранняя диагностика повышает шансы сохранить зрение, что особенно актуально для детей. Зная о начавшейся дегенерации глаз, офтальмологи могут назначить специальные контактные линзы или капли, которые замедляют заболевание.

— Ялинь Ванг, профессор компьютерных наук и инженерии.

Вот почему в 2023 году международное Общество по обработке медицинских изображений и компьютерному вмешательству, или MICCAI, бросило клич среди специалистов. Профессиональная организация призвала коллег внедрять инновации в биомедицинских исследованиях, в частности, убеждая совершенствовать компьютерные системы скрининга сетчатки.

Миопическую макулопатию обычно диагностируют с помощью оптической когерентной томографии. Проще говоря, при этой технологии используют отражённый свет, чтобы фотографировать глаз внутри. Затем эти снимки рассматривает офтальмолог, что занимает немало времени и требует специальных знаний.

Ванг со своими сотрудниками из лаборатории Geometry Systems стали одними из победителей конкурса «Вызов MICCAI». В числе исследователей были специалист по компьютерной инженерии Вэньхуэй Чжу и невролог из Фултона Оана Думитраску.

В первой части работы Ванг и его команда рассмотрели классификацию миопической макулопатии, которая насчитывает пять степеней тяжести заболевания. Правильно определять их означает для офтальмологов возможность предлагать пациентам индивидуальные и эффективные способы лечения.

Исследователи из школы Фултона создали новые алгоритмы для ИИ под названием NN-MobileNet. Они представляют собой пакеты инструкций для компьютерных программ, которые помогают эффективнее сканировать изображения сетчатки и верно устанавливать степень миопической макулопатии.

Затем специалисты обратили своё внимание на тип ИИ, называемый глубокими нейронными сетями. Эти сложные программы состоят из множества внутренних слоев с настраиваемыми параметрами. Подобное ПО помогло бы определять сферический эквивалент при сканировании сетчатки, то есть давать оценку аномалии глаза, чтобы врачи могли выписывать верный рецепт на очки или контактные линзы.

Ванг и его команда разработали алгоритмы, ориентированные на качество и актуальность данных. Новая модель анализа изображений сетчатки показала исключительные результаты при минимальных затратах вычислительной мощности.

Затем Ванг в сотрудничестве с другими командами-победителями конкурса MICCAI опубликовали уже третью исследовательскую работу, представив итоги всего научного проекта. Исследователи из университетов по всему миру опубликовали представленные на конкурс результаты, чтобы стимулировать дальнейшие разработки и открытия в области ранней и эффективной диагностики миопической макулопатии.

Ванг объясняет, что стимулом для его работы стало стремление устранить неравенство при доступе к медицине. Жителям сельской местности сложнее обращаться к врачам. Но как только технология на базе ИИ распространится, это значительно улучшит качество жизни населения всего мира.