L'AI rivoluziona lo screening per la retinopatia diabetica
NaIA-RD migliora il rilevamento della retinopatia diabetica, aiutando i dottori nei rinvii dei pazienti.
Imanol Pinto, Álvaro Olazarán, David Jurío, Borja de la Osa, Miguel Sainz, Aritz Oscoz, Jerónimo Ballaz, Javier Gorricho, Mikel Galar, José Andonegui
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Indice
- Cos'è NaIA-RD?
- Perché abbiamo bisogno di NaIA-RD?
- Come funziona NaIA-RD?
- Un'occhiata più da vicino al processo di screening
- Scatto dell'immagine
- Primo livello di screening
- Secondo livello di screening
- Il valore dell'IA nello screening
- Come è costruito NaIA-RD
- Classificatore di campo
- Classificatore di gradabilità
- Classificatore di RD
- Il percorso di sviluppo
- Risultati e impatto
- Aumento dello screening
- Miglioramento del processo decisionale
- Sensibilità e specificità
- Sfide affrontate
- Variabilità tra i GP
- Qualità dell'immagine
- Avanzamenti futuri
- Maggiore formazione
- Integrazione più ampia
- Conclusione
- Fonte originale
- Link di riferimento
La Retinopatia diabetica (RD) è un problema comune che può portare alla perdita della vista nelle persone con diabete. Riconoscerla in tempo è fondamentale per prevenire problemi seri. Per aiutare in questo, gli ospedali hanno iniziato a usare programmi di Screening. Questi programmi spesso coinvolgono medici di famiglia (GP) che controllano le Immagini degli occhi per segni di RD. Ma e se ci fosse un modo più intelligente per aiutare questi dottori? Ecco NaIA-RD, uno strumento di intelligenza artificiale progettato per assistere i medici nel rilevare la RD.
Cos'è NaIA-RD?
NaIA-RD è un programma informatico speciale creato per aiutare i medici nello screening per la retinopatia diabetica. Usa l'intelligenza artificiale (IA) per analizzare le immagini degli occhi dei pazienti e suggerire se un paziente debba essere inviato a uno specialista. Questo strumento è stato sviluppato da un team in un ospedale in Spagna dopo che si sono resi conto che le opzioni commerciali esistenti non erano all'altezza.
Perché abbiamo bisogno di NaIA-RD?
Con l'aumento del diabete, aumenta anche il numero di persone a rischio di RD. Molti non riconoscono la RD in tempo perché non visitano regolarmente gli specialisti. I programmi di screening aiutano a trovare questi casi. Qui entra in gioco NaIA-RD. Serve a semplificare il processo e renderlo più preciso. Con abbastanza pazienti in un programma, ogni miglioramento può avere un grande impatto.
Come funziona NaIA-RD?
NaIA-RD guarda le immagini dell'interno dell'occhio, chiamate immagini del fondo. Queste immagini vengono scattate con una macchina fotografica speciale. Il programma analizza poi queste foto per cercare segni di RD — cose come piccole emorragie nella retina. Se NaIA-RD trova qualcosa di preoccupante, consiglierà di inviare il paziente da uno specialista.
Il sistema funziona in tre passaggi principali:
- Scatto dell'immagine: Un'infermiera scatta due foto di ogni occhio.
- Primo livello di screening: Il GP controlla le immagini. Di solito è qui che possono sfuggire delle cose.
- Secondo livello di screening: Se necessario, le immagini vengono inviate a un oculista per un secondo controllo.
Un'occhiata più da vicino al processo di screening
Scatto dell'immagine
Il primo passo coinvolge le infermiere che catturano le immagini degli occhi del paziente usando una macchina fotografica non midriatica. Questo significa che la macchina non richiede l'uso di colliri per allargare le pupille, rendendo tutto più facile per il paziente. Le infermiere generalmente scattano due immagini da angolazioni leggermente diverse per coprire di più la superficie dell'occhio.
Primo livello di screening
Dopo che le immagini sono state scattate, i GP le valutano per segni di RD. Valutano le immagini secondo una scala standard, cercando cose come emorragie. Se notano qualcosa di preoccupante o se un'immagine è troppo sfocata, decidono di inviare il paziente dall'oculista.
Secondo livello di screening
L'oculista esamina poi le immagini di nuovo. Potrebbero anche chiedere al paziente di venire per un controllo fisico degli occhi. Questo processo richiede molta revisione, e a volte possono esserci errori, soprattutto nelle cliniche affollate.
Il valore dell'IA nello screening
Usare NaIA-RD può ridurre le possibilità di diagnosi errate offrendo un ulteriore livello di revisione. Lo strumento IA aiuta i GP suggerendo se un paziente debba essere inviato o meno in base alle immagini analizzate. Se l'IA vede qualcosa, mette in allerta, aiutando tutti a collaborare più efficacemente.
Come è costruito NaIA-RD
NaIA-RD è composto da tre componenti specializzate.
Classificatore di campo
Questa parte di NaIA-RD identifica da quale area dell'occhio proviene l'immagine, assicurandosi che il programma sappia esattamente cosa sta guardando.
Classificatore di gradabilità
A volte le immagini non sono abbastanza chiare per una buona valutazione. Questo classificatore verifica se l'immagine è abbastanza buona per valutare la RD. Se non lo è, segnala quell'immagine, suggerendo che potrebbe essere meglio riprenderla.
Classificatore di RD
Infine, questa è la parte principale che cerca segni di RD nell'immagine. Se trova abbastanza indicazioni, consiglierà di inviare il paziente dall'oculista.
Il percorso di sviluppo
Lo sviluppo di NaIA-RD è iniziato con la necessità di una soluzione più efficace. Il team dietro di esso ha parlato con molte persone, inclusi quelli che scattano le foto, i medici che le analizzano e gli esperti IT che aiutano a far funzionare tutto. Hanno elaborato un piano che si concentrava su ciò che era necessario nel mondo reale, e sono andati al lavoro.
Risultati e impatto
NaIA-RD è stato testato in un contesto reale. Prima e dopo l'introduzione dello strumento IA, è stata analizzata la performance dei GP. I risultati sono stati promettenti.
Aumento dello screening
Con l'introduzione di NaIA-RD, il numero di pazienti inviati per ulteriori valutazioni è aumentato notevolmente. I GP che lavoravano con NaIA-RD hanno inviato più pazienti quando l'IA suggeriva di farlo.
Miglioramento del processo decisionale
L'IA ha aiutato i medici a prendere decisioni migliori. Lo strumento ha mostrato un forte accordo con le opinioni degli oculisti specialisti. Se l'IA suggeriva un rinvio, aumentava la probabilità che il rinvio venisse considerato corretto dai medici.
Sensibilità e specificità
In termini medici, la sensibilità si riferisce a quanto bene un test può identificare chi ha la condizione, mentre la specificità misura quanto bene identifica chi non ce l'ha. NaIA-RD ha aiutato a migliorare enormemente la sensibilità senza sacrificare eccessivamente la specificità, il che significa che potrebbe identificare molti più casi di RD evitando per lo più falsi positivi.
Sfide affrontate
Sebbene NaIA-RD abbia mostrato risultati promettenti, non è stata tutta una passeggiata.
Variabilità tra i GP
I diversi GP avevano opinioni diverse su cosa pensassero mostrassero le immagini. Questo ha portato a una certa variabilità nei rinvii — alcuni erano più riluttanti di altri a fidarsi dell'IA. Alcuni medici erano meno propensi a seguire le raccomandazioni dell'IA, portando a situazioni in cui potrebbero esserci stati casi trascurati.
Qualità dell'immagine
Nell'affollato contesto ospedaliero, non tutte le immagini sono perfette. A volte le immagini sono sfocate o poco illuminate, rendendo più difficile valutarle con precisione. NaIA-RD ha aiutato a segnalare immagini che non erano buone per una corretta valutazione, ma a volte i medici continuavano a lavorare con immagini discutibili.
Avanzamenti futuri
Con il suo successo finora, NaIA-RD è pronto a continuare a crescere e influenzare il mondo dello screening della RD. L'obiettivo è ridurre ulteriormente il carico sui lavoratori sanitari garantendo allo stesso tempo che i pazienti ricevano le cure di cui hanno bisogno.
Maggiore formazione
Con l'aumento dei dati disponibili, NaIA-RD diventerà ancora migliore. L'obiettivo è migliorare i suoi algoritmi basandosi sulle esperienze di diversi contesti e demografie di pazienti.
Integrazione più ampia
Gli ospedali di tutto il mondo potrebbero imparare dall'esperienza di NaIA-RD. Man mano che l'IA si sviluppa, più ospedali potrebbero vedere i benefici di sistemi simili, portando a una migliore assistenza per i pazienti ovunque.
Conclusione
NaIA-RD rappresenta un passo avanti nella lotta contro la retinopatia diabetica. La sua capacità di supportare i medici nello screening dei pazienti può potenzialmente salvare la vista e migliorare gli esiti per i pazienti. Sebbene le sfide esistano ancora, le evidenze suggeriscono che integrare l'IA nei flussi di lavoro medici possa portare a un futuro più sano. Se i robot possono aiutarci a vedere meglio, chissà cos'altro possono fare? Speriamo che ci aiutino anche a trovare il telecomando che abbiamo perso sotto il divano!
Fonte originale
Titolo: Improving diabetic retinopathy screening using Artificial Intelligence: design, evaluation and before-and-after study of a custom development
Estratto: Background: The worst outcomes of diabetic retinopathy (DR) can be prevented by implementing DR screening programs assisted by AI. At the University Hospital of Navarre (HUN), Spain, general practitioners (GPs) grade fundus images in an ongoing DR screening program, referring to a second screening level (ophthalmologist) target patients. Methods: After collecting their requirements, HUN decided to develop a custom AI tool, called NaIA-RD, to assist their GPs in DR screening. This paper introduces NaIA-RD, details its implementation, and highlights its unique combination of DR and retinal image quality grading in a single system. Its impact is measured in an unprecedented before-and-after study that compares 19,828 patients screened before NaIA-RD's implementation and 22,962 patients screened after. Results: NaIA-RD influenced the screening criteria of 3/4 GPs, increasing their sensitivity. Agreement between NaIA-RD and the GPs was high for non-referral proposals (94.6% or more), but lower and variable (from 23.4\% to 86.6%) for referral proposals. An ophthalmologist discarded a NaIA-RD error in most of contradicted referral proposals by labeling the 93% of a sample of them as referable. In an autonomous setup, NaIA-RD would have reduced the study visualization workload by 4.27 times without missing a single case of sight-threatening DR referred by a GP. Conclusion: DR screening was more effective when supported by NaIA-RD, which could be safely used to autonomously perform the first level of screening. This shows how AI devices, when seamlessly integrated into clinical workflows, can help improve clinical pathways in the long term.
Autori: Imanol Pinto, Álvaro Olazarán, David Jurío, Borja de la Osa, Miguel Sainz, Aritz Oscoz, Jerónimo Ballaz, Javier Gorricho, Mikel Galar, José Andonegui
Ultimo aggiornamento: 2024-12-18 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://arxiv.org/abs/2412.14221
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2412.14221
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.
Si ringrazia arxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.
Link di riferimento
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- https://zendesk.frontiersin.org/hc/en-us/articles/360017860337-Frontiers-Reference-Styles-by-Journal
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- https://www.healthvisors.com/idx-dr/
- https://www.eyenuk.com/en/products/eyeart/
- https://www.retmarker.com/morescreening/
- https://www.ophtai.com/en/
- https://retcad.eu/
- https://captum.ai/api/integrated_gradients.html
- https://homepages.inf.ed.ac.uk/rbf/HIPR2/stretch.htm
- https://theailearner.com/2019/01/30/contrast-stretching/
- https://stackoverflow.com/questions/56905592/automatic-contrast-and-brightness-adjustment-of-a-color-photo-of-a-sheet-of-pape/56909036#56909036
- https://nbdev.fast.ai/
- https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/HTML/?uri=CELEX:32017R0745&from=ES
- https://www.boe.es/boe/dias/2023/03/22/pdfs/BOE-A-2023-7416.pdf
- https://www.frontiersin.org/about/author-guidelines#AvailabilityofData
- https://home.frontiersin.org/about/author-guidelines#SupplementaryMaterial