الكشف الآلي عن الاضطرابات الديائية في الصور المتجهة إلى القصدير باستخدام آي

Understanding Diabetic Retinopathy: Pathophysiology and Global Burden

إن الاضطرابات الوبائية هي تعقيدات من الداء السكري، وسبب رئيسي للعمى الذي يمكن الوقاية منه بين البالغين في سن العمل في جميع أنحاء العالم، وتنشأ هذه الحالة عندما تلحق مستويات غلوكوز الدم التي ترتفع بشكل مزمن أضرارا بسفن الدم الحساسة التي تغذي التركة - النسيج الحساس بالضوء في مؤخرة العين، وهذا الضرر يؤدي إلى تغيير الرؤيا التي لا رجعة فيها.

كيف يلحق مرض السكري ضرراً بـ (ريتينا)

ويخل البيوت الهيبرغميا بنزاهة الخلايا الثابتة للملابس والقناص، مما يؤدي إلى تكوين مقاييس مصغرة - أو قنابل صغيرة من الجدار، وهي في كثير من الأحيان علامة يمكن الكشف عنها على أساس سريري، حيث يتطور المرض، وتبدأ السفن الضعيفة في التسرب، والدم، والنسيج الجامح، والدم في الأنسجة الوعية المحيطة.

وفي مراحل أكثر تقدما )الاضطرابات الرئوية أو الاضطرابات الناجمة عن الارتداد(، تؤدي الكيمياء الرجعية إلى إطلاق عامل النمو الرئوي الوعائي، مما يشجع نمو سفن الدم الجديدة غير الشاذة على سطح المركب والارتباك البصري، وهذه السفن العضلية هي من الهش والعرض للنزف، مما يؤدي إلى حدوث تمزق دائم

جدول المشكلة

ووفقاً لـ [(FLT:0]) منظمة الصحة العالمية، يعيش نحو 537 مليون شخص بالغين مصابين بمرض السكري، وسيضع واحد من كل ثلاثة منهم شكلاً من أشكال السحب خلال حياتهم، وفي كثير من المناطق، ولا سيما البلدان المنخفضة الدخل والمتوسطة الدخل، تكون نسبة أطباء أمراض العيون إلى الأشخاص المصابين بمرض السكر منخفضة بشكل مخيف، مما يؤدي إلى وجود فجوة في الفحص على نطاق واسع:

دور الاستخبارات الفنية في كشف المعلومات

وقد برزت الاستخبارات الفنية - ولا سيما التعلم العميق - كأداة قوية لمعالجة اختناقات الفرز، وبتسهيل تحليل صور صناديق التليفون، يمكن لنظم المعلومات الإدارية أن تحدد خصائص السحب الذاتي بدقة وسرعة تفوقها، وفي بعض الدراسات، تلاميذ الصف الإنساني، والتكنولوجيا الأساسية وراء هذه النظم هي الشبكة العصبية الملتوية، وهي فئة من هياكل التعلم العميق المصممة لتجهيز البيانات المشابهة للشبكة.

بنية التعلم العميق لتحليل الصور المتينة

(أ) نظم الكشف الحديثة عن المواد الخطرة والضارة (الإنترنت) (الشبكة الوطنية للتصنيفات) (الشبكة، وأجهزة الاستيداع، والشبكة الإلكترونية، والكشف عن البيانات غير القابلة للكشف عن الإصابة بالصدمات) (مثلاً، وتقنية السحب غير القابلة للكشف عن الإصابة)

نماذج أكثر تقدماً تتضمن شبكات فرعية للتجزئة لإبراز المناطق المرضية، مما يمكّن الأطباء السريريين من تصور المنطق، وهذا خطوة نحو الشرح، وهو أمر حاسم لبناء الثقة في البيئات السريرية، كما أن بعض النظم تحشد آليات الاهتمام التي تركز على أكثر المجالات أهمية في مجال إعادة التأقلم، مما يحسن الأداء والتفسير على حد سواء.

معايير البيانات وشروح التدريب

وتتوقف نوعية أي نظام للكشف عن المعلومات المسبقة عن علم على كمية وتنوع البيانات ودقتها، وقد عجل العديد من مجموعات البيانات الواسعة النطاق والمتاحة للجمهور بالتقدم في الميدان، وقد استخدمت مجموعة بيانات التشخيصية ((FLT:0)) (FLT:1] (الموجهة إلى " Kaggle " ) أكثر من 000 88 صورة صندوق من الأعراق المتعددة، كما أنها استخدمت على نطاق واسع في مسابقات البحث.

وتأتي بروتوكولات الشروح عادة على مستوى الشدة الدولية للمرض الرئوي، أو على نطاق دراسة الاضطرابات الداءية الرئوية الأكثر تفصيلاً، وتصنف كل صورة على الأقل بطبيب أعين أو طبيب مركز قراءة معتمد، وكثيراً ما يفصل خبير ثان في الحالات التي تنطوي على سمات غامضة، وهذه العملية الكثيفة العمالة ضرورية لإنشاء أرضية موثوقة.

مقاييس الأداء والاستحقاقات الحقيقية في العالم

ويجري تقييم نماذج المقاييس المستخدمة في الكشف عن السحب من السحب (معدل إيجابي حقيقي)، وتحديد (معدل سلبي حقيقي)، ومنطقة تحت منحنى التشغيل الاستلامي، والقيمة التنبؤية الإيجابية، وفي ظروف المختبرات الخاضعة للمراقبة، حققت النماذج الرائدة قيماً لمراكز الرعاية الصحية التابعة للاتحاد الأفريقي تتراوح بين 0.94 و0.99 فيما يتعلق بالكشف عن السحب المميت، مع تجاوز الحساسية والخصوصية 90 في المائة، ومع ذلك، يمكن أن يتفاوت في أداء العالم الحقيقي بسبب الاختلافات في معدات التوليد.

وقد أظهرت دراسة تاريخية أن نظاماً معتمداً للتعريفات الطبية يحافظ على حساسية بنسبة 96 في المائة وعلى خصوصية 87 في المائة في إطار فحص الرعاية الأولية، وهذه الأرقام قابلة للمقارنة، وفي بعض الحالات أفضل من أداء فرادى الدرجات البشرية في برامج التطبيب عن بعد واسعة النطاق، وقد حددت إدارة الأغذية والعقاقير التابعة للولايات المتحدة متطلبات دنيا للحساسية تبلغ 85 في المائة، ونسبة محددة تبلغ 82.5 في المائة بالنسبة لنظم الفرز السلع الأساسية ذاتياً.

التبني السريري والإقامة

وقد كان الانتقال من نموذج البحوث إلى الجهاز الطبي المعتمد سريعاً، حيث كان أول نظام مرخص به من قبل هيئة التنمية الحرجية للكشف المستقل عن حقوق السحب الخاصة هو جهاز " آي ديكس - آر " (المعيار اللوميني) الذي تم تطهيره في عام 2018، ومنذ ذلك الحين، دخلت عدة نظم أخرى السوق، بما فيها برنامج إيي آرت (EyeArt) الذي حصل على ترخيص من المؤسسة في عام 2020، ومنصة " ديجتال دياغ " .

دمجها في تدفقات العمل السريري

نشر نظام كشف عن وجود مرضى في عالم حقيقي يتطلب أكثر من مجرد تركيب برامجيات، ويجب أن تدمج منظمة العفو الدولية مع نظم إدارة الممارسة القائمة، والسجلات الطبية الإلكترونية، ونظم المحفوظات والاتصال في الصور، وكثيرا ما يتطلب دمج تدفق العمل سحابة آمنة أو في نظام العرض، ووصلة بينية للمستعملين من أجل رفع الصور، ورؤية النتائج، وآلية لفرز إشارات الإحالة عند قيام طبيب بفحص نقاط العودة

وتمثل إعادة السداد عاملاً حاسماً للتبني، ففي الولايات المتحدة، وضعت مراكز خدمات الأدوية والخدمات الطبية مدونات لسداد تكاليف الفحص الرجعي الذي تقوده منظمة العفو الدولية، والذي عجل بالاستيلاء على شبكات الرعاية الأولية، وقد اتبع المؤمنون الخاصون ذلك في العديد من الولايات، وتتطور مسارات مماثلة لسداد التكاليف في أوروبا وآسيا، وإن كانت التغطية لا تزال غير متكافئة في جميع الولايات القضائية.

الأثر الاقتصادي والتأثير على التكاليف

وقد أظهرت عدة تحليلات اقتصادية صحية أن الفحص القائم على أساس " آي " لفحص حقوق السحب وإعادة التأهيل فعال من حيث التكلفة مقارنة بالتدرج اليدوي التقليدي - لا سيما عندما يتم نشره في مجموعات سكانية ذات معدلات انتشار مرتفعة للسكري ومحدودية فرص الوصول إلى أخصائيي العين، وخلصت دراسة نموذجية إلى أن فحص الانبعاثات في إطار الرعاية الأولية قد يقلل من التكلفة التي تحددها حالة السحب غير المباشرة التي يمكن تحديدها بدقة بنسبة تتراوح بين 20 في المائة و 35 في المقام الأول، وذلك عن الحاجة إلى زيارة إنتاجية لعشرية.

التحديات والحدود

ورغم هذه التطورات، يجب التغلب على عدة عقبات قبل أن يصبح الكشف القائم على أساس الكحول معيار الرعاية العالمي.

تنوع البيانات وقابلية التداول

ومن المعروف أن نماذج المعلومات المسبقة عن علم تضعف أداء السكان الذين يقل تمثيلهم في بيانات التدريب، ومعظم مجموعات بيانات الصور الملتوية المتاحة للجمهور من مناطق جغرافية محددة، معظمها من شرق آسيا وجنوب آسيا أو من سكان القوقاز، وأن وجود ازدحام في الأعصاب، وارتفاع معدلات الكسر، وغير ذلك من الظواهر المتجانسة - وهي أكثر شيوعا في السكان الأفريقيين والإسبانيايين - يمكن أن يضعف الدقة النموذجية دون جهد متعمد لجمع بيانات متنوعة عن ذلك.

Interpretability and Clinician Trust

وهناك العديد من أطباء أمراض العيون والمثليين الذين لا يزالون متشككين من قرارات " الصندوق الأسود " ، وحتى عندما يكون النموذج دقيقا للغاية، فإن الأطباء السريريين قد يترددون في العمل على توصياته دون فهم السمات الأساسية التي دفعت بالناتج، كما أن التقدم في مجال التحديد الموضح للارتباطات، وخرائط الثقة بالفصل، وأساليب التسمية الحقيقية، لا يمكن أن يفسراؤم النموذجية.

الترميز الطبي والقانوني والتنظيمي

ولا تزال المشهد الطبي لتشخيص حالات الطوارئ المستقلة ذاتياً متطورة، أما المسائل المتعلقة بالمسؤولية - إذا لم تكن هناك أية حالة من حالات حقوق السحب القابلة للتحويل، التي هي مسؤولة عنها؟ - فهي لا تزال غير محلولة في العديد من الولايات القضائية، كما أن الهيئات التنظيمية تكافح كيفية رصد أداء التنفيذ بعد النشر، وعلى عكس الأجهزة الطبية الثابتة، يمكن تحديث نماذج الإي آي إي بشكل تدريجي، مما يعني أن سلوكها قد يتغير بمرور الوقت.

الاتجاهات المستقبلية

ومن المرجح أن يمتد الجيل القادم من نظم آي إيه للتخلف عن الاضطرابات الرئوية إلى ما يتجاوز تصنيف الصور البسيطة.

Multimodal and Predictive AI

ويمكن أن يوفر الجمع بين صور الصندوق ومصادر البيانات الأخرى - مثل رسم الخرائط الضوئية للاتساق، والبيانات الفوقية النظامية (HbA1c، وضغط الدم، والوصف الشهيد)، والعلامات الجينية - تقييما أكثر شمولا للمخاطر، وقد يجري بالفعل وضع نماذج متعددة الوسائط للتنبؤ بالتقدم المحرز في عملية نزع السلاح والتسريح وإعادة الإدماج على مر الزمن، مما يتيح الانتقال من الفحص التفاعلي إلى المراقبة الاستباقية والشخصية بنسبة 30 في المائة.

أجهزة فحص محمولة ومزودة بأجهزة تنصت على الهاتف

وتجعل ابتكارات برامجيات البرمجيات المزودة بأجهزة الاستطلاع متاحة بدرجة أكبر في البيئات ذات الموارد المنخفضة، وقد تلتقط الآن صوراً ذات جودة كافية لتحليلات أجهزة الاستعلام ذات القاعدة الناطقية، وقد أظهرت عدة دراسات أن هذه النظم القابلة للتداول، إلى جانب برامج للفحص الصحي القائمة على الغيوم أو ذات قاعدة محددة، يمكن أن تحقق الدقة في مجال الخدمات الطبية في مجال العمليات.

منظمة العفو الدولية الوقائية والتدخل المبكر

كما يجري التحقيق في نظم مكافحة الأمراض المعدية من أجل قدرتها على اكتشاف التغيرات شبه السريرية - أي علامات الضرر الرجعي التي لم تظهر بعد للعين البشرية - ويمكن للشبكات العصبية التي يتم تدريبها على الصور المسترجعة في الميدان أو على مواجهة التهاب الكبدي أن تحدد الانقطاع المبكر عن الإصابة أو الكشف عن الإصابة بالاضطرابات الدموية الخفية أو التغييرات في مجال المعالجة الشاملة للإصابة بالعدوى.

خاتمة

وقد انتقل الكشف الآلي عن الاضطرابات الارتحالية باستخدام الذكاء الاصطناعي من فضول بحثي إلى واقع منتشر على نحو سريري، وتعطي نماذج التعلم العميق الآن الدقة على قدم المساواة مع خبراء الصف الإنساني، وتظل الموافقات التنظيمية في الولايات المتحدة وأوروبا وآسيا تمهد الطريق أمام الاعتماد الواسع النطاق، وتمنح التكنولوجيا مزايا ملموسة: سرعة الفرز، وتوسيع نطاق الوصول إلى المناطق التي لا تحظى بخدمات كافية، وانخفاض مستوى الاهتمام بالتشخيص، وانخفاض التكاليف.

ومن المرجح أن تشمل السيناريوهات المستقبلية الأكثر نجاحاً منظمة العفو الدولية بوصفها جهة متعاونة، وليس بديلاً - زيادة قدرة المهنيين في مجال الرعاية العينية وتمكينهم من التركيز على المرضى الذين يحتاجون إلى خبرتهم أكثر من غيرهم، مع وجود أجهزة تصوير محمولة، ودمج البيانات المتعددة الوسائط، والتحليلات التنبؤية، فإن لدى المنظمة إمكانية الحد بشكل كبير من حالات الإصابة بالعمى المتصل بالسكري في جميع أنحاء العالم، والعامل الأساسي هو ضمان تحقيق الاتساق المستقر في هذه الأدوات.