אבחנה מבדלת בין זיהום פעיל לבין צלקת בקרנית באמצעות למידה עמוקה  

מתקצר: פרופ' מרדכי רוזנר

למרות התקדמות בהבנה כיצד לטפל בזיהומי קרנית, עיוורון מבעיות קרנית מהווה את הסיבה הרביעית בשכיחותה לעיוורון בעולם, שאחראית ל-5% מהעיוורים. עכירויות בקרנית שכיחות באופן לא פרופורציונלי בארצות מתפתחות ושם הן מהוות יותר מ- 10% מהמקרים עם ליקוי ראייה.

בהודו לדוגמא, בערך 2 מיליון אנשים סובלים מכיבי קרנית כל שנה. בארצות מתפתחות הגורם העיקרי לטיפול מאוחר או לא מתאים הוא אבחנה שגויה. אבחנה נכונה של כיב קרנית הינה הצעד הראשון בהתמודדות עם הבעיה, אך זה מצריך רופא עיניים או מטפל עיניים מנוסה, שחסרים בארצות מתפתחות.

בהודו לדוגמה, יש בערך 25000 רופאי עיניים שצריכים לטפל באוכלוסייה שגודלה 1.3 ביליון, כשהיחס הוא רופא ל-52,000 תושבים.

זיהוי צורות מפתח המבדילות בין כיבים לצלקות מהווה בסיס לאבחנה נכונה.

רופאי עיניים מחפשים בעיקר תפליטים, גירוי לחמית והיפופיון בעת קביעת האבחנה. התפתחויות בשטחי למידת מכונה וראיית מחשב מאפשרות מגוון רחב של טכנולוגיות חדשות, במיוחד בזיהוי צורה וסיווג תמונה. למידת עומק (deep learning) שמהווה תת-שדה של למידת מכונה, שמשתמשת ברשת עצבית מלאכותית גדולה משמשת לאחרונה למטלות שונות של סיווג תמונות ברפואה, כמו לזהות גידולים שונים בעור, לזהות התקפי לב, ולאבחן שבץ נוירולוגי.

ברפואת עיניים אלגוריתמים של למידת מכונה הודגמו כמוצלחים לזהות AMD, לדרג חומרת רטינופתיה סוכרתית ולאבחן גלאוקומה. במחקר הנוכחי נעשה שימוש ב- convolutional neural network, שהינו סוג מיוחד של מודל למידת עומק, כדי להבדיל בין כיבים בקרנית לבין צלקות בקרנית על פי צילומים חיצוניים בלבד.

החוקרים היו מארה"ב ומהודו: מהמחלקות למדעי המחשב ולאינפורמטיקה ביו-רפואית וממכון העיניים Byers של אוניברסיטת סטנפורד בקליפורניה, מבית החולים לעיניים Aravind במדוריי בהודו, מבית הספר לרפואה של אוניברסיטת קליפורניה באירוין, ממכון העיניים Casey באוניברסיטה לבריאות ומדע של אורגון בפורטלנד ומקרן Francis I. Proctor של אוניברסיטת קליפורניה בסן פרנציסקו.

במחקר נעשה שימוש בצילומים של כיבי קרנית מהמחקרים Steroids for Corneal Ulcers Trial ו- Mycotic Ulcer Treatment Trial, וממכון העיניים Bayens של אוניברסיטת סטנפורד.

נעשה שימוש ב-1,313 צילומים של כיבי קרנית ו-1,132 צלקות קרנית לאימון הרשת העצבית המלאכותית. היכולת של הרשת העצבית נבדקה על שתי אוכלוסיות חולים, 200 חולים ממרפאות עיניים בהודו ו-101 ממכון עיניים של אוניברסיטת סטנפורד בצפון קליפורניה.

האבחנה על פי הרשת העצבית נבדקה כנגד האבחנות הקליניות של החולים. התוצא העיקרי היה הדיוק של האבחנה של הרשת העצבית המלאכותית.

נמצא שהרשת העצבית אבחנה 115 מתוך 123 הכיבים ו-65 מתוך 77 הצלקות בקרב החולים מהודו. הרגישות המחושבת הייתה 93.5% והספציפיות הייתה 84.42%. הרשת העצבית אבחנה 43 מתוך 55 הכיבים ו-42 מתוך 46 הצלקות בקרב החולים מצפון קליפורניה.

הרגישות המחושבת הייתה 78.2% והספציפיות 91.3%. המסקנות היו שרשת עצבית אבחנה כיבים וצלקות בקרנית בדיוק רב והתמקדה במאפיינים מתאימים מבחינה קלינית בעת ביצוע האבחנה.

נמצא שלרשת העצבית המלאכותית יש פוטנציאל לשמש כגישה אבחנתית לא יקרה שיכולה לעזור במיון הראשוני של חולים בקהילות עם נגישות מוגבלת לרפואת עיניים.