Комбинация оптической когерентной томографии (ОКТ), адаптивной оптики и глубоких нейронных сетей потенциально может улучшить диагностику и мониторинг заболеваний глаз и мозга.
Ученые из Университета Дьюка возглавили консорциум, состоящий из нескольких организаций, для разработки инструмента, который легко и точно позволит отследить изменения количества и формы ганглиозных клеток сетчатки глаза Именно эти клетки обрабатывают и отправляют визуальную информацию в мозг и при некоторых нейродегенеративных заболеваниях их дегенерация приводит к необратимой слепоте.
Традиционно для изучения глазных заболеваний врачи используют ОКТ – технологию визуализации, которая позволяет разглядеть отдельные слои тканей глаза. Хотя ОКТ помогает эффективно просматривать слой ганглиозных клеток в сетчатке, метод достаточно чувствителен только для того, чтобы показать толщину клеточного слоя, но он не позволяет увидеть состояние отдельных ганглиозных клеток. Это мешает ранней диагностике или быстрому отслеживанию прогрессирования заболевания, поскольку только при отсутствии большого числа клеток врачи могут визуально отметить изменения толщины ганглиозного слоя.
Для того, чтобы справиться с этим ограничением ученые создали технологию адаптивной оптики (АО), которая сводит к минимуму влияние оптических аберраций, возникающих при обследовании глаза. Именно они являются основным ограничивающим фактором в достижении высокого разрешения при ОКТ-визуализации.
«Это более высокое разрешение упрощает диагностику нейродегенеративных заболеваний», – говорит Сина Фарсиу, профессор биомедицинской инженерии Университета Дьюка. «Но оно также генерирует такой большой объем данных, что анализ изображений становится основным узким местом в широком использовании этой потенциально революционной технологии в исследованиях глаз и мозга».
Фарсиу и Сомайе Солтаниан-Заде, научный сотрудник лаборатории Фарсиу, разработали высокоадаптивный и простой в обучении алгоритм, основанный на глубоком обучении, который выявляет и отслеживает формы ганглиозных клеток по данным АО-ОКТ-сканирований. Технология WeakGCSeg уже прошла первичные исследования, в рамках которых были проанализированы данные АО-ОКТ, полученные с сетчатки здоровых людей и пациентов с глаукомой. Результаты показали, что технология по точности превосходит врачей-экспертов и другие современные нейронные сети.
Помимо диагностической работы, команда надеется, что WeakGCSeg упростит проведение клинических испытаний методов лечения нейродегенеративных заболеваний и улучшит диагностику неврологических заболеваний, поскольку согласно данным Фарсиу, изменения в слое ганглиозных клеток отражают возможное наличие заболеваний центральной нервной системы, таких как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и боковой амиотрофический склероз.
