AI מזהה נוירונים טוב יותר ממומחים אנושיים: אלגוריתם מבוסס למידה עמוק יכול לשפר את האבחנה של מחלות עיניים ומוח

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס


שילוב חדש של טומוגרפיה של קוהרנטיות אופטית (OCT), אופטיקה אדפטיבית ורשתות עצביות עמוקות אמור לאפשר אבחון ובקרה טובים יותר של מחלות עיניים ומוח הפוגעות בתאי עצב כמו גלאוקומה.

מהנדסים ביו-רפואיים באוניברסיטת דיוק הובילו קונסורציום רב מוסדות לפיתוח התהליך, העוקב אחר שינויים במספר ובצורה של תאי הגנגליון ברשתית בעין בקלות ובדייקנות.

עבודה זו מופיעה במאמר שפורסם ב -3 במאי בכתב העת אוֹפּטִי.

הרשתית של העין היא הרחבה של מערכת העצבים המרכזית. תאי הגנגליון הם אחד הנוירונים העיקריים בעין המעבדים ושולחים מידע חזותי למוח. במחלות ניווניות ניווניות רבות כמו גלאוקומה, תאי הגנגליון מתנוונים ונעלמים, מה שמוביל לעיוורון בלתי הפיך. באופן מסורתי, חוקרים משתמשים ב- OCT, טכנולוגיית הדמיה הדומה לאולטרסאונד המשתמשת באור במקום בקול, כדי להציץ מתחת לשכבות של רקמת העין כדי לאבחן ולעקוב אחר התקדמות הגלאוקומה ומחלות עיניים אחרות.

אף על פי ש- OCT מאפשר לחוקרים לצפות ביעילות בשכבת תאי הגנגליון ברשתית, הטכניקה רגישה רק בכדי להראות את עובי שכבת התאים – היא אינה יכולה לחשוף תאי גנגליון בודדים. זה מעכב אבחון מוקדם או מעקב מהיר אחר התקדמות המחלה, מכיוון שכמויות גדולות של תאי גנגליון צריכות להיעלם לפני שרופאים יכולים לראות את השינויים בעובי.

כדי לתקן זאת, טכנולוגיה עדכנית בשם OCT אופטיבית (AO-OCT) מאפשרת הדמיה רגישה מספיק בכדי להציג תאי גנגליון בודדים. אופטיקה אדפטיבית היא טכנולוגיה הממזערת את השפעת הסטיות האופטיות המתרחשות בעת בחינת העין, המהוות גורם מגביל מרכזי בהשגת רזולוציה גבוהה בהדמיית OCT.

"הרזולוציה הגבוהה הזו מקלה על אבחון מחלות ניווניות," אמר סינא פרסיו, פרופסור להנדסה ביו-רפואית בדוכס. "אבל זה גם מייצר כמות כה גדולה של נתונים שניתוח התמונה הפך לצוואר בקבוק גדול בשימוש רחב של טכנולוגיה זו העשויה לשנות את המשחק בחקר העיניים והמוח."

במאמרם החדש, פרסיו וסומאיה סולטאניאן-זאדה, חוקר פוסט-דוקטורט במעבדתו של פרסיו, מתכננים פיתרון לבעיה זו על ידי פיתוח אלגוריתם מבוסס למידה עמוק מאוד מסתגל וקל להכשרה, שהוא הראשון לזהות ולהתחקות אחר צורות של תאי גנגליון מסריקות AO-OCT.

כדי לבדוק את דיוק הגישה שלהם, שאותה כינו WeakGCSeg, הצוות ניתח נתוני AO-OCT מרשתית של נבדקים בריאים וגלאוקומה. המסגרת שלהם פילחה ביעילות ובמדויק תאי גנגליון משתי הדגימות, וזיהתה אילו דגימות הגיעו מהעיניים הגלאוקומטיות בהתבסס על מספר וגודל תאי הגנגליון הנוכחים.

"תוצאות הניסוי שלנו הראו ש- WeakGCSeg עדיפה למעשה על מומחים אנושיים, והיא עדיפה על רשתות חדישות אחרות שיכולות לעבד תמונות ביו-רפואיות נפחיות", אמרה סולטניאן-זאדה.

בנוסף לעבודת האבחון, הצוות אופטימי כי WeakGCSeg תקל על ביצוע ניסויים קליניים בטיפולים במחלות ניווניות. לדוגמא, אם מחקר בודק טיפול בגלאוקומה, WeakGCSeg יכול לראות אם הטיפול האט את ניוון התאים בהשוואה לקבוצת הביקורת. רק עם ה- OCT, הסימן הראשון לשינוי ידרוש מאות אם לא אלפי תאים שמתים, מה שיכול לקחת חודשים או שנים.

"בעזרת הטכניקה שלנו, תוכל לכמת את השינוי המוקדם ביותר," אמר פרסיו. "הניסוי הקליני שלך עשוי להיות גם קצר יותר מכיוון שאתה יכול לראות ולמדוד השפעה כה מוקדמת, כך שיש כאן פוטנציאל רב."

הצוות מתכנן להמשיך בשיתוף הפעולה שלהם עם עמיתים במנהל המזון והתרופות (FDA), אוניברסיטת אינדיאנה, ואוניברסיטת מרילנד כדי ליישם את הטכניקה שלהם על קבוצה גדולה יותר של חולים. הם גם מקווים להרחיב את WeakGCSeg לסוגי תאים שונים, כמו קולטני אור ומחלות של העין, כמו רטיניטיס פיגמנטוזה ומחלות רשתית טבועות.

ל- WeakGCSeg יש גם פוטנציאל לשפר את האבחנה ולעקוב אחר התקדמותן של מחלות נוירולוגיות. על פי Farsiu, מחקרים קודמים הראו כי שינויים בשכבת תאי הגנגליון קשורים למחלות שונות של מערכת העצבים המרכזית, כמו מחלת אלצהיימר, מחלת פרקינסון ו- ALS. בעזרת הטכניקה החדשה שלהם, הם יכולים להמשיך ולחקור קשר זה ולגלות פוטנציאלים לסייע ביולוגי לשיפור האבחון והטיפול במחלות ניווניות כאלה ואחרות.

"אנו אסירי תודה למשתפי הפעולה שלנו ב- FDA ובאוניברסיטת אינדיאנה על שסיפקו לנו דוגמאות לבדיקת WeakCGSeg," אמר פרסיו. "ועבודה זו לא הייתה יכולה להיות אפשרית ללא עבודותיהם החלוציות של דונלד מילר באוניברסיטת אינדיאנה וג'ואולין ליו ודניאל האמר ב- FDA בקידום טכנולוגיית ההדמיה של AO-OCT. מרגש לראות את ההשפעה של נוירון יחיד in vivo כזה. טכנולוגיות הדמיה בתחום הבריאות בעשור הבא. "

מקור הסיפור:

חומרים המסופק על ידי אוניברסיטת דיוק. מקורי שנכתב על ידי מיכאלה קיין. הערה: ניתן לערוך תוכן לפי סגנון ואורך.

.



קישור לכתבת המקור – 2021-05-25 17:16:54

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס

עוד מתחומי האתר