Д-р Стефан Шулц за ролята на изкуствения интелект в офталмологията

През последните години в медицината, компютърно-подпомаганата диагностика придобива все по-голямо значение. Например – при очни заболявания, които в ранните си стадии протичат почти без оплаквания, използването на алгоритми за анализ на данни от образни изследвания допринася за по-бързо откриване на структурни промени в зрителния нерв. Така изкуственият интелект (ИИ) улеснява ранната диагностика и позволява правилното определяне на терапевтичния подход.

Повече по този проблем предлагаме в следващите редове.

Още в своето начало експериментите включват и подготовка на алгоритми за анализ на изображения, които по-късно могат да бъдат адаптирани към медицинската диагностика. С усъвършенстване на технологиите, повишаващи изчислителната мощ на компютърните системи, както с и натрупване на огромни обеми от данни, особено след 2010 година, започва преходът към т.нар. дълбоко обучение на невронните мрежи. Това е специализиран клон от машинното обучение, при който компютрите се „усъвършенстват“ сами, като ползват много примери и придобиват способност автоматично да извличат сложни и абстрактни представи от данни.

В офталмологията моделите, базирани на дълбокото обучение, намират приложение при интерпретацията на резултати от образната диагностика. Тези технологии, които са част от изкуствения интелект, се ползват за анализ на изображения от изследвания на окото, включително от фотография на ретината, оптична кохерентна томография (визуализиране на биологични тъкани чрез светлинни вълни) и ангиография (визуализиране на кръвоносните съдове с контрастно вещество ).

През последните години изкуственият интелект се включва в програми за наблюдение на хора, които не са развили очно заболяване, но имат предпоставки за такъв здравословен проблем. Очаква се ИИ да играе все по-голяма роля в ранната диагностика, лечението и мониторинга (проследяване на състоянието) на пациентите с офталмологични нарушения.

 

За д-р Стефан Шулц

Д-р Стефан Шулц е експерт в областта на биомедицинското инженерство. Представител е на „Heidelberg Engineering“ – германска компания, която произвежда високотехнологична апаратура за офталмологията. Като клиничен директор по глаукома при тази компания, той е основен инициатор на дейности, свързани с ролята на изкуствения интелект в ранната диагностика и персонализираната терапия на болестите, причинени от повишено вътреочно налягане.

Освен това е директор на Heidelberg Engineering Academy и ръководи образователни програми и симпозиуми, насочени към подобряване клиничните практики в офталмологията. Основател е на международно признатия International SPECTRALIS Symposium (ISS), който всъщност е платформа за научен и практически обмен, обединяваща експерти от целия свят.

 

Интервю с д-р Стефан Шулц

Неотдавна д-р Стефан Шулц посети София, за да участва в XIV Международен симпозиум на Фондация „Национална Академия Глаукома“. Въпреки наситената си програма, той бе любезен, специално за „Forlife bg“, да представи своите виждания за ролята на ИИ в офталмологията.

– Д-р Шулц, в момента кои очни заболявания най-често се диагностицират с помощта на изкуствения интелект?

– В съвременните клиники ИИ се използва за откриване на няколко очни заболявания, при които е доказано, че навременната диагноза е решаваща за запазване на зрението. Едно от тях е диабетната ретинопатия. Това е усложнение на диабета, което засяга малките кръвоносни съдове в ретината.

Изкуственият интелект се справя изключително добре с разпознаване на ранните признаци на ретинопатия като промени на капилярите в ретината и миниатюрни кръвоизливи в нея.

При възрастово-свързаната дегенерация на макулата– заболяване, което води до загуба на зрение, ИИ открива ранните натрупвания под ретината, както и признаците на оток. А при глаукома, известна като “тихия крадец на зрение”, с помощта на ИИ се засичат съвсем начални изменения в зрителния нерв. Изкуственият интелект се използва и за установяване на ретинопатия на недоносените – проблем, който засяга родените преждевременно и също носи риск от слепота, ако не се хване навреме.

– Несъмнено една от най-големите ползи от внедряването на изкуствения интелект в офталмологията е способността му да насочва към очни увреждания, още преди те да сигнализират за себе си….

– Това е абсолютно предимство на ИИ. Повечето хора, особено засегнатите от глаукома търсят помощ твърде късно. Чакат 10 и повече години, а ИИ открива промени в очните структури още в начален етап на болестта. Той преглежда хиляди изображения за секунди, анализира образи и предлага бърза диагноза. Работи без да се уморява, не се разсейва, не се повлиява от стрес или емоции, както понякога се случва при медиците. Също позволява за кратко време да се извършва масов скрининг (организирано профилактично изследване, провеждано сред големи групи от здрави хора).

Друг голям плюс е, че с помощта на ИИ се проследява детайлно прогресията на очните заболявания с лоша прогноза. Алгоритмите сравняват изображения от различни прегледи и засичат фини, почти незабележими промени. И накрая, но не на последно място – ИИ намалява разходите. Колкото по-рано се открие болестта, толкова по- ефективно и по-евтино е лечението й.

– Случват ли се грешки?

– Никой не е напълно защитен от грешки – те са възможни навсякъде, тъй като всяка система или методология има своите граници и недостатъци. Но, когато става въпрос за прилагане на ИИ в офталмологията, случаите на грешки са малко. Една от причините за това е, че системите на ИИ преминават през стриктни тестове и валидиране, преди да бъдат внедрени в клиничната практика. Така се осигурява тяхната надеждност и се намаляват несъвършенствата им.

Както вече казах, ИИ работи с огромни и разнообразни набори от данни, които му помагат да достига висока точност при диагностицирането на различни очни заболявания. Чрез обучението върху тези данни и с напредъка на технологиите ИИ става все по-добър в установяването на аномалии, които трудно се забелязват от човека, дори когато е опитен специалист.

– Може ли изкуственият интелект да замени офталмолога?

 

 

– Независимо, че ИИ е неотменима част от офталмологията – от скрининг и диагностика до хирургия и обучение, човешката преценка е решаваща, особено в атипични, усложнени ситуации. Офталмологът е този, който свърза образната диагностика със симптомите, историята на заболяването и общото състояние на пациента.

В процеса на лечение специалистът може да предложи индивидуален подход, човешки контакт, емпатия. Мисля, че и занапред офталмологът от плът и кръв ще остава незаменим в дейностите, изискващи не само информираност, но и висока степен на емоционална интелигентност и креативност. А ИИ ще продължи да се усъвършенства, запазвайки ролята си на мощен инструмент в ръцете на лекаря. За пациентите това означава по-добра грижа, по-голяма сигурност и по-добри резултати от лечението.

– Д-р Шулц, много Ви благодаря за този разговор.

– И аз благодаря! Вярвам, че бъдещето е в хармоничното сътрудничеството между човешкия ум и интелигентните технологии.

 

Футурологичен поглед към ИИ в офталмологията

 

 

Интервюто с д-р Шулц откри посока за размисъл по един прагматично-фантастичен въпрос — как ще изглежда грижата за очите в бъдеще? Според офталмолози и футуристи, изкуственият интелект ще продължи да разширява възможностите си за ранно откриване и проследяване на множество очни заболявания.

В момента се разработват „умни“ контактни лещи. Целта е с тях да се измерва вътреочното налягане при пациенти с глаукома. Агенцията по храните и лекарствата в САЩ вече е одобрила система с ИИ за диагностика на диабетна ретинопатия.

Според водещия американски кардиолог и изследовател д-р Ерик Топол, следващото поколение компютърни системи ще може да анализира движенията на зеницата и светлинната чувствителност, което ще подпомогне диагностиката на очни, неврологични, съдови и други разстройства. Ученият се надява, че ИИ ще възстанови човечността в здравеопазването, като освободи лекарите от рутинни задачи и им позволи да се фокусират върху взаимодействието с пациентите.

Подобна надежда изразява и американският футурист Рей Кърцвейл. Той очаква, че “когато машините мислят бързо, а хората – задълбочено, ще възникне нов вид интелигентност: съвместна, емоционална и отговорна“. Според френско-американския офталмолог и учен д-р Жозе-Ален Сахел, много скоро ще се усъвършенства персонализираната терапия, базирана на геномни и визуални данни, и „в бъдеще хората ще използват очите си не само, за да виждат, а за да живеят по-добре“. Това бъдеще вече се изгражда от инженери, лекари, визионери и пациенти, от всички, които вярват, че зрението е не само способност за виждане, а мост между духовността и заобикалящия ни свят.