פיתוח וולידציה של טונומטר המבוסס על למידת מכונה וטלפון חכם

מתקצר: פרופ' מרדכי רוזנר

באזורים כפריים ומרוחקים הגישה לטיפול בעיניים עשויה להיות מאתגרת.

באופן גלובלי, יש מדינות בהם מעריכים שיש פחות מרופא עיניים אחד למיליון תושבים. למרות שיש גידול במספר הרופאים, קצב הזדקנות האוכלוסייה מהיר פי שניים יותר מקצב הגידול במספר הרופאים. בנוסף לכך, בדיקת עיניים שגרתית מצריכה ציוד יקר, דבר שהופך אותה לפחות אפשרית באזורים מיעוטי משאבים.

היות וטלפונים חכמים מצויים כיום בכל מקום, פותחו מספר תוכנות והתקנים המתחברים לטלפון, ומאפשרים ביצוע חלקים מסוימים של בדיקת העיניים באמצעותו.

השיטות למדידת חדות ראייה באמצעות טלפון חכם כבר עברו ולידציה. התקנים מתחברים המשמשים לקבלת תמונות באיכות גבוהה של המקטע הקדמי כבר פותחו ונבדקו, ודווח על התאמה טובה בין תמונות פונדוס שצולמו בטלפון לבין תקן הזהב באבחון רטינופתיה סוכרתית, הקעור של דיסקות, ורטינופתיה של פגות.

טונומטריה – מדידת הלחץ התוך-עייני, הינה מרכיב חיוני של בדיקת עיניים. לחץ תוך עייני מוגבר הינו גורם הסיכון הגדול ביותר להתפתחות גלאוקומה, ואם הוא מושאר ללא טיפול, עלול להיגרם איבוד ראייה בלתי הפיך.

עד עתה לא פותחה שיטה פשוטה המבוססת על טלפון חכם, להערכת הלחץ התוך עייני.

באחת מהשיטות המוקדמות למדידת לחץ תוך עייני שהוצגה על ידי Maklakov בשנת 1885 נעשה שימוש בהשטחה (aplanation)  על ידי לחצים קבועים. שיטותיו עברו שינויים על ידי Posner ו- Halberg בשנות הששים והשבעים של המאה העשרים.

בשיטת ההשטחה על ידי כוח קבוע, משקל מונח על העין בכוח ידוע וגורם לדחיקה והשטחה בצורת מעגל. הקוטר של השטח המעגלי שנדחק ניתן למדידה באמצעות נוסחת Imbert-Fick של היחס בין הלחץ, הכוח והשטח, וכך להעריך את הלחץ התוך עייני.

במחקר הראשוני הנוכחי נבנה טונומטר של לחץ קבוע במבוסס על טלפון ובוצעה השוואה בין המדידות שלו למדידות באמצעות טונומטר גולדמן שנחשב לתקן הזהב, ולמדידות בטונומטרים אחרים שמצויים בשימוש.

האב-טיפוס של הטונומטר מבוסס טלפון חכם, הינו התקן המתחבר לטלפון iPhone 6  ומיושר עם המצלמה והמבזק שלו. בתוך הטונומטר מצויה משקולת של 5 גרם המונחת על פני העין ויוצרת השטחה בצורת מעגל. מסנן כחול מסיט את אור המבזק אל קצה המשקולת כך שהמעגל השטוח של הקרנית מואר לאחר צביעה בפלואורסצאין.  

בעזרת אלגוריתם של למידת מכונה (machine learning) תמונת המעגל הצבוע שמתקבלת מתורגמת ללחץ תוך עייני.

החוקרים היו מארצות הברית, ממחלקת העיניים של אוניברסיטת וושינגטון בסיאטל ושל אוניברסיטת דיוק בדורהם שבצפון קרולינה. בכל הנבדקים  הלחץ נבדק על ידי טונומטר הטלפון וגם על ידי טונומטר גולדמן ותת קבוצות מסוימות נבדקו גם עם ICare, פנאומוטונומטר בישיבה ובשכיבה, ובטונופן בישיבה ובשכיבה, ובוצעה השוואה של התוצאות.

נבדק הלחץ ב- 92 עיניים של 81 אנשים. ההבדל הממוצע בין הלחץ שנבדק על ידי טונומטר הטלפון לבין תוצאות המדידה בטונומטרים אחרים היה ב- 0.24 מילימטר כספית גבוה יותר מהמדידה בטונומטר גולדמן, ב- 1.39 מילימטר כספית נמוך יותר מהמדידה ב- ICare, ב- 3.71 מילימטר כספית נמוך יותר מפנאומוטונומטר, ו- ב- 1.3 מילימטר כספית נמוך יותר מהמדידה בטונופן.

באופן כללי ההתאמה הטובה ביותר הייתה בין מדידות טונומטר הטלפון לטונומטר גולדמן. ב-90 מדידות המהוות 97.8 אחוז ההבדל היה בטווח של 5 מילימטר כספית וב-58 המהווים 63 אחוזים הטווח היה של 2 מילימטר כספית.  

המסקנה הייתה שהמדידות הראשוניות עם האב-טיפוס של הטונומטר המבוסס על טלפון חכם היו באופן כללי שוות ערך למדידות הסטנדרטיות.