تشخیص بیماری‌های مختلف از طریق چشم به کمک هوش مصنوعی

دانشمندان دانشگاه ایندیانا، یک پروژه جدید با پشتیبانی NIH راه‌اندازی کرده‌اند که بر استفاده از چشم به‌ عنوان ابزاری برای تشخیص بیماری‌های مختلف از جمله دیابت، بیماری‌های قلبی، آلزایمر و کم‌خونی سلول داسی‌شکل تمرکز دارد.

به گزارش تک‌ناک، این پروژه با کمک هوش مصنوعی و ابزارهای پیشرفته تصویربرداری چشم، به دنبال توسعه نسل جدید افتالموسکوپ‌ها برای شناسایی علائم زودهنگام این بیماری‌ها از طریق اسکن غیرتهاجمی چشم می‌باشد. هدف این است که فناوری به مرحله استفاده گسترده در معاینات سالانه چشم برسد.

دانشمندان دانشگاه ایندیانا با تخصص در بینایی‌سنجی و هوش مصنوعی، جزو اولین گروه‌های پژوهشی هستند که از برنامه جدید مؤسسه ملی بهداشت (NIH) برای حمایت از حوزه نوظهور «چشم‌پژوهی» که از چشم به عنوان لنزی برای بررسی بیماری‌های کل بدن استفاده می‌کند، حمایت دریافت کرده‌اند.

استفان ای. برنز، استاد دانشکده بینایی‌سنجی دانشگاه ایندیانا، به عنوان محقق اصلی در یک جایزه سه‌ساله به ارزش ۴.۸ میلیون دلار از برنامه Venture NIH Oculomics Initiative منصوب شده است.

این پروژه به توسعه افتالموسکوپ‌های نسل بعدی می‌پردازد، که ابزارهایی برای مشاهده داخل چشم هستند و می‌توانند علائم اولیه بیماری‌هایی مانند: دیابت، بیماری قلبی، بیماری کلیوی، کم‌خونی داسی‌شکل و آلزایمر را با یک اسکن ساده چشم تشخیص دهند.

برنز توضیح داد: «این تحقیق درباره استفاده از چشم به عنوان پنجره‌ای به سلامت است. شبکیه تنها بخش قابل مشاهده مستقیم از سیستم عصبی مرکزی است. ما می‌خواهیم به پزشکان واضح‌ترین دید ممکن را به بدن، به صورت غیرتهاجمی، ارائه دهیم.»

تحقیقات برنز در مورد استفاده از چشم برای تشخیص بیماری‌های مختلف به اوایل دهه ۲۰۰۰ بازمی‌گردد، زمانی که او و همکارانش در دانشکده بینایی‌سنجی دانشگاه ایندیانا پیشگام استفاده از سیستم‌های لیزری اسکن تطبیقی برای مشاهده چشم انسان بودند.

این حوزه در ابتدا توسط ستاره‌شناسان برای حذف چشمک ستارگان یا اعوجاج‌های ناشی از جو زمین در تلسکوپ‌ها توسعه یافته بود. اپتیک چشم نیز اعوجاج‌های نوری مشابهی تولید می‌کند.

افتالموسکوپ در آزمایشگاه برنز می‌تواند پشت چشم انسان را با وضوح دو میکرون مشاهده کند؛ مقیاسی که به اندازه کافی کوچک است تا حرکت سلول‌های قرمز خون را در شریان‌ها و وریدهای چشم به صورت زنده نشان دهد. (یک سلول قرمز خون حدود هشت میکرون عرض دارد.) برنز از این فناوری برای شناسایی نشانگرهای زیستی دیابت و فشار خون بالا در دیواره‌های رگ‌های خونی چشم استفاده کرده است.

پژوهشگران از دانشگاه نورث‌وسترن و مونت ساینا نیز از فناوری مشابهی برای مشاهده سلول‌های داخل و خارج این رگ‌های خونی استفاده کرده‌اند، از جمله شناسایی سلول‌های قرمز خون هلالی شکل که در کم‌خونی داسی‌شکل یافت می‌شوند. پژوهشگران استنفورد از اپتیک تطبیقی برای بهبود مشاهده گیرنده‌های نوری چشم استفاده کرده‌اند.

با حمایت NIH، تیم‌های تحقیقاتی پروژه‌های فردی خود را در یک دستگاه واحد ادغام و از روش‌های پیشرفته یادگیری ماشینی و هوش مصنوعی استفاده خواهند کرد. علاوه بر این، آنها پتانسیل این فناوری را برای شناسایی علائم اولیه بیماری قلبی و آلزایمر بررسی می‌کنند.

در این پروژه، نقش محققی به نام الفتریوس گاریفالیدیس توسعه و کاربرد روش‌های یادگیری ماشینی و هوش مصنوعی برای تفسیر نتایج دستگاه‌ها است. این کار می‌تواند زمان تشخیص را از روزها به دقیقه‌ها کاهش دهد و نیاز به تحلیل انسانی تصاویر را از بین ببرد.

برنز گفت که در سال اول پروژه، آزمایشگاه‌ها ابزارهای خود را به همان سطح حساسیت تنظیم خواهند کرد. آزمایشگاه برنز فناوری خود را با ابزار نورث‌وسترن ادغام خواهد کرد. استنفورد بر ادغام‌های فناوری مشابه با ابزار بیمارستان چشم و گوش نیویورک تمرکز خواهد داشت.

سپس، کار به سمت اعتبارسنجی داده‌ها پیش خواهد رفت تا تأیید شود که خوانش‌های ابزارهای جدید با نسخه‌های قبلی همخوانی دارند. پژوهشگران همچنین تفسیر سیستم جدید هوش مصنوعی از اسکن‌ها را با نتایج تحلیلگران انسانی مقایسه خواهند کرد تا دقت آن را تأیید کنند.

سال آخر پروژه شامل آزمایش دستگاه روی داوطلبان بالینی خواهد بود. بخش زیادی از داده‌های دانشگاه ایندیانا از افرادی که از طریق مرکز مراقبت از چشم آتوتر جذب شده‌اند، به دست خواهد آمد.

برنز اعلام کرد: «تا ۸۰ درصد از جمعیت بالای ۶۰ سال حداقل یک مشکل سلامتی دارند که ممکن است با فناوری ما در چشم قابل تشخیص باشد.»

او بیان کرد که NIH این پروژه را به دلیل پتانسیل بالای آن انتخاب کرده است.

برنز گفت: «چالش ما اکنون انتخاب‌پذیری و دقت است. ما باید نشان دهیم که می‌توانیم تفاوت بین بیماری‌ها را تشخیص دهیم و علائم بیماری‌های مختلفی که بر آنها تمرکز داریم را به سرعت و دقت تفسیر کنیم.»

وی تأکید کرد: «هدف این است که فناوری را تا جایی پیش ببریم که آماده باشد از آزمایشگاه به هر جایی که معاینه سالانه چشم خود را انجام می‌دهید، منتقل شود.»

نوشته تشخیص بیماری‌های مختلف از طریق چشم به کمک هوش مصنوعی اولین بار در تک ناک. پدیدار شد.