Siatkówka to najważniejsza część oka, dzięki której widzimy. Jej uszkodzenie na skutek choroby lub starzenia się organizmu może doprowadzić do całkowitej utraty wzroku. Wśród takich zagrożeń można wymienić zwyrodnienie plamki związane z wiekiem (AMD), retinopatię cukrzycową, zakrzepy i zatory naczyń siatkówki, neuropatię jaskrową i wiele innych chorób. Wczesne wykrycie i rozpoznanie tych schorzeń może uratować wzrok. W diagnostyce chorób siatkówki oka wykorzystywane są nowoczesne badania obrazowe m.in. – optyczna koherentna tomografia OCT, angiografia OCT i angiografia fluoresceinowa, które pozwalają na dokładną ocenę narządu wzroku. Jak ważne są nowoczesne badania w procesie diagnozowania i leczenia pacjentów, pytamy dr n. med. Bartosza Sikorskiego, z Katedry i Kliniki Chorób Oczu, Collegium Medicum UMK w Bydgoszczy.
Jakie schorzenia oczu są wskazaniem do badania OCT?
Tomografia optyczna jest obecnie podstawowym badaniem w diagnostyce chorób siatkówki oka, szczególnie w przypadku zmian zlokalizowanych w obrębie jej centralnej części, czyli tzw. plamki, która jest niezbędna do dobrego widzenia. Choroby plamki mogą nieuchronnie prowadzić do utraty wzroku, stąd niezmierni ważna jest ich wczesna diagnostyka różnicowa i rozpoznanie. Badanie OCT jako jedyne pokazuje nam anatomię siatkówki. Podejrzenie jakiejkolwiek choroby, która wpływa na strukturę siatkówki jest wskazaniem do wykonania badania OCT. Głównie będzie to zwyrodnienie plamki związane z wiekiem (AMD), cukrzycowy obrzęk plamki (DME), otwór w plamce, błona nasiatkówkowa i centralna surowicza chorioretinopatia. W tej grupie jest też wysoka krótkowzroczność, retinopatia jaskrowa, nowotwory, a także powikłania zmian naczyniowych (np. obrzęk plamki w przebiegu zakrzepu naczyń siatkówki) i inne choroby. Należy podkreślić, iż nowoczesna diagnostyka i leczenie szczególnie dwóch pierwszych schorzeń jest bez OCT właściwie niemożliwe, a są to najczęstsze przyczyny pogorszenia widzenia u osób po 50 roku życia w krajach rozwiniętych.
Czym jest zwyrodnienie plamki związane z wiekiem?
Jest to schorzenie niewielkiego obszaru w centrum siatkówki oka. Wraz z wiekiem zaburzony zostaje proces przemiany materii i dochodzi do zaniku siatkówki lub rozwoju nowych nieprawidłowych naczyń. To prowadzi to pogorszenia ostrości wzroku, a następnie do bezpowrotnej utraty widzenia centralnego. Podobnie cukrzycowy obrzęk plamki , który jest zwykle wynikiem uszkodzenia drobnych naczyń krwionośnych siatkówki. To może prowadzić do przewlekłego pogorszenia widzenia. Oba schorzenia leczymy iniekcjami leków, które podajemy do wnętrza gałki ocznej. Decyzję o podaniu kolejnych zastrzyków również podejmujemy na podstawie obrazu OCT, który zmienia się pod wpływem terapii. Jak już wspomniałem dostępne protokoły badania OCT dają możliwość obrazowania, analizy i interpretacji wyników badania pod kątem również innych patologii siatkówki, naczyniówki, czy tarczy nerwu wzrokowego. Szczególną rolę badanie OCT zaczyna odgrywać w przypadku neuropatii jaskrowej. Analiza grubości warstwy komórek zwojowych, możliwa w badaniu OCT, ułatwia bowiem zdiagnozowanie wczesnych etapów jaskry, ponieważ w przypadku tej choroby ulegają one uszkodzeniu jako pierwsze.
Najnowsze techniki obrazowania wzmacniają jeszcze działania diagnostyczne?
Metody diagnozowania chorób siatkówki oka są coraz bardziej dokładne i precyzyjne. W diagnostyce i monitorowaniu pacjentów coraz większą rolę zaczyna odgrywać np. angiografia OCT, umożliwiająca wizualizację przepływu krwi w naczyniach siatkówki i naczyniówki bez użycia podawanego dożylnie środka kontrastowego. Rolę kontrastu pełnią płynące przez naczynia erytrocyty. W powstanie tej metody znaczny wkład miał Zespół Bioobrazowania Optycznego UMK kierowany przez prof. Macieja Wojtkowskiego. Pierwsze na świecie kliniczne zastosowanie angiografii OCT przedstawiłem podczas kongresu Amerykańskiej Akademii Okulistycznej w 2012 oku. Od tego czasu nastąpił gwałtowny rozwój tej techniki. Trudno sobie obecnie wyobrazić nowoczesną diagnostykę bez tego badania. Uznaje się je za kolejny kamień milowy w diagnostyce okulistycznej, ponieważ wraz z OCT pozwala na jednoczesną bezinwazyjną ocenę struktury siatkówki i stanu mikrokrążenia. Metoda ta znalazła zastosowanie w wykrywaniu i monitorowaniu chorych z wysiękową postacią zwyrodnienia plamki związanego z wiekiem oraz pacjentów z innymi chorobami naczyniowymi siatkówki (retinopatia cukrzycowa, zakrzepy i zatory naczyń siatkówki). Angiografia OCT umożliwia również ocenę przepływu krwi w obrębie tarczy nerwu wzrokowego i kapilar okołotarczowych., W związku z tym jest pomocnym narzędziem w diagnostyce i monitorowaniu pacjentów z jaskrą.
Postęp w rozwoju technologii diagnostycznych jest ogromny, jaką rolę w tej dziedzinie może odegrać sztuczna inteligencja?
Obecnie rozwijana sztuczna inteligencja imituje strukturę neuronalną centralnego układu nerwowego. Tak zwane głębokie sieci neuronalne, które posiadają wiele pośrednich warstw, pomiędzy warstwą wejściową (INPUT) i wyjściową (OUTPUT) przypominają organizację kory wzrokowej ssaków (pola wzrokowe). Każdy poziom takiej sieci uczy się przekształcać swój sygnał wejściowy stopniowo w coraz bardziej abstrakcyjną reprezentację. W klasycznym uczeniu maszynowych, z którym być może większość ludzi kojarzy wciąż sztuczną inteligencję, maszyna czerpała wiedzę z nadzorowanego przez człowieka procesu zdobywania doświadczenia, przykłady ekstrahowanie cech, poprawianie błędów, itp.. W przypadku rozwijanych obecnie metod uczenia głębokiego, maszyna uczy się i myśli samodzielnie, bez nadzoru ze strony człowieka. Działanie takiej maszyny opiera się na teorii pracy ludzkiego mózgu. System tworzy splątane warstwy połączonych ze sobą węzłów sieciowych. Maszyna uczy się poprzez reorganizację połączeń pomiędzy węzłami następującą po każdym nowym doświadczeniu. Analogicznie jak ma to miejsce w naszym mózgu. Odpowiadając na pytanie powiem krótko: sztuczna inteligencja zmieni wszystko.
Co to oznacza?
Patrząc to na zagadnienie szerzej, nie tylko w diagnostyce, ale i w całym naszym życiu, będzie to najprawdopodobniej największa rewolucja w dziejach naszego gatunku. Rewolucja bardziej doniosła nawet od przemysłowej. Warto w tym kontekście wspomnieć, iż wydaje się, że jest to główne pole dominacji nad światem niedalekiej przyszłości, stąd niewyobrażalne wręcz nakłady finansowe największych współczesnych gospodarek na badania nad sztuczną inteligencją. Wracając zaś do medycyny, ta rewolucja dokonuje się na naszych oczach. Pierwsze komercyjne, w pełni autonomiczne medyczne urządzenie diagnostyczne oparte na sztucznej inteligencji zostało niedawno dopuszczone przez Agencję ds. Żywności i Leków na rynku amerykańskim. Aparatura diagnozuje stopień retinopatii cukrzycowej w oku na podstawie zdjęć kolorowych dna oka. Ostatnie publikacje pokazują, że sztuczna inteligencja dorównuje już, przynajmniej w przypadku diagnostyki obrazowej, najlepszym specjalistom na świecie, a w niektórych zagadnieniach jest już po prostu lepsza. W najbliższym czasie dzięki algorytmom sztucznej inteligencji będziemy w badaniach obrazowych w stanie szybciej skanować, polepszyć ich jakość, uzyskać tzw. super rozdzielczość. To pozwoli dokładniej lokalizować i segmentować struktury tkanki, prowadzić lepszą analizę ilościową i w końcu spersonalizować wykrywanie i prewencję chorób.
Lekarze będą musieli współpracować z maszynami, które myślą bez pomocy człowieka?
Taka jest przyszłość medycyny. Nikt już nie będzie uczył maszyn, ani ekstrahować charakterystycznych cech opisywanego zjawiska, to one same będą analizować informacje i pokazywać wynik. Sztuczna inteligencja oparta na głębokich sieciach neuronalnych jest w stanie nie tylko zrównać się z nami w diagnostyce, ale nas znacząco wyprzedzić. Na podstawie np. jednego kolorowego zdjęcia dna oka będzie mogła powiedzieć o pacjencie dużo więcej niż jakikolwiek lekarz. Aparat poda wynik badania, wskazując przykładowo na zwyrodnienie plamki, cukrzycowy obrzęk plamki czy stopień retinopatii cukrzycowej. Sztuczna inteligencja wykrywa nie tylko choroby, które już wystąpiły, ale także te które mogą się ujawnić za kilka lat np. udar, czy zawał, czego człowiek absolutnie nie jest w stanie przewidzieć. Już w chwili obecnej sztuczna inteligencja na podstawie jednego zdjęcia dna oka może oszacować 5-letnie ryzyko rozwoju zmian zakrzepowo-zatorowych. To jest absolutna rewolucja. Jesteśmy świadkami wielkiego przełomu. Sztuczna inteligencja oraz jej samouczące się algorytmy już w tej chwili zmieniają sposób w jaki pracujemy i wszyscy musimy się z tym pogodzić.
Z dr. n. med. Bartoszem Sikorskim rozmawiała Jolanta Czudak
