211service.com
Computers trainen om blindheid te bestrijden
Van alle complicaties van diabetes zijn er maar weinig zo verwoestend als diabetische retinopathie, een progressieve oogziekte die wazig zien en bij sommige patiënten blindheid veroorzaakt. Tegen de tijd dat de meeste patiënten herkennen dat er iets mis is, is het vaak te laat om effectief te worden behandeld. Als gevolg hiervan is diabetes de belangrijkste oorzaak van verlies van gezichtsvermogen bij volwassenen ouder dan 20. Volgens de National Institutes of Health worden elk jaar meer dan 12.000 nieuwe gevallen van blindheid veroorzaakt door diabetische retinopathie.
Oog zicht: Witte stippen op het netvlies van een patiënt (boven) zijn vroege tekenen van ziekte. In onderstaande afbeelding worden deze plekken automatisch herkend.
Een oogarts en een wetenschapper van de Oak Ridge National Laboratories van het Department of Energy in Tennessee geloven dat ze artsen kunnen helpen diabetische retinopathie op te sporen lang voordat de ziekte het gezichtsvermogen van hun patiënten aantast. Hun startup-bedrijf, Automated Medical Diagnostics (AMDx), heeft software ontwikkeld die de vroege tekenen van diabetische retinopathie kan detecteren door digitale foto's van het netvlies van een patiënt te vergelijken met afbeeldingen die verschillende stadia van diabetische oogziekte vertegenwoordigen. De oprichters van AMDx zijn van mening dat hun technologie alle gezondheidswerkers - zelfs degenen die niet zijn opgeleid in oogzorg - in staat zal stellen retinale scans van elke patiënt te maken, deze via internet naar de AMDx-servers te zappen en een diagnose terug te krijgen voordat de patiënt het kantoor verlaat. We proberen te laten zien dat we net zo nauwkeurig kunnen zijn als een getrainde oogarts, zegt Ken Tobin, medeoprichter van AMDx en divisiedirecteur van meetwetenschap en systeemtechniek bij Oak Ridge.
De technologie van AMDx is geïnspireerd op een systeem dat wetenschappers van Oak Ridge oorspronkelijk ontwikkelden om halfgeleiderfabrikanten te helpen bij het analyseren van defecten in computerchips. Hun software leert computers in wezen een techniek die content-based image retrieval wordt genoemd. Het systeem kan een enkele afbeelding van een chip maken en vervolgens door gigantische databases met andere afbeeldingen bladeren om vergelijkbare visuele patronen te vinden - een proces dat sommige chipmakers nu gebruiken om problemen op te sporen en productiemethoden te verbeteren.
In 2005 ontmoette Tobin Edward Chaum, een oogarts en professor aan het Hamilton Eye Institute van de Universiteit van Tennessee in Memphis. Minder dan de helft van de diabetici wordt in een bepaald jaar gescreend op retinopathie, ondanks het feit dat ze te horen krijgen dat ze regelmatig oogonderzoek nodig hebben, zegt Chaum. Veel patiënten hebben geen ziektekostenverzekering, zegt hij, of ze willen gewoon niet het gedoe van reizen om weer een andere specialist te zien. Maar Chaum en Tobin realiseerden zich dat als huisartsen in de eerste lijn een oogonderzoek zouden kunnen doen bij diabetespatiënten, ze veel meer gevallen van retinopathie zouden kunnen krijgen dan er nu worden ontdekt.
Het netvlies is bijzonder geschikt voor het ophalen van afbeeldingen op basis van inhoud, zegt Tobin. In tegenstelling tot andere soorten medische afbeeldingen, zoals hersenscans en mammogrammen, die zeer variabel zijn en meerdere afbeeldingen nodig hebben om een driedimensionaal effect te creëren, is het netvlies vrijwel tweedimensionaal en vergelijkbaar van de ene foto naar de andere. Dat maakt het voor de technologie gemakkelijker om laesies, lekkende bloedvaten, zwellingen en andere afwijkingen op het netvlies te detecteren die vroege tekenen van ziekte kunnen zijn. Chaum en Tobin hebben vijf jaar lang algoritmen ontwikkeld die informatie uit netvliesbeelden kunnen halen en deze kunnen screenen op een database van meer dan 20.000 foto's. AMDx stelt geen diagnoses, maar waarschuwt artsen eerder voor patiënten die moeten worden doorverwezen naar specialisten voor meer diepgaande tests, diagnoses en behandelingen.
AMDx test momenteel zijn systeem in een handvol klinieken in Mississippi en Tennessee. Het opleiden van artsen is eenvoudig, zegt Chaum, omdat de camera's functies hebben zoals autofocus, en ze vereisen niet dat de ogen van de patiënt worden verwijd. De foto's worden via internet naar de servers van AMDx gestuurd en automatisch vergeleken met afbeeldingen in de database. Chaum controleert vervolgens elk resultaat handmatig - een proces dat ongeveer 90 seconden per geval duurt, zegt hij.
Het doel van AMDx is om uiteindelijk de hele taak over te dragen aan zijn computers, maar voorlopig moet het vertrouwen op de beoordeling van Chaum. Dat komt omdat sommige verzekeraars, met name Medicare en Medicaid, artsen alleen vergoeden voor oogonderzoeken nadat een oogarts de resultaten heeft onderzocht. Chaum en Tobin verzamelen gegevens met als doel zowel regelgevers als verzekeraars te bewijzen dat hun computers even effectief zijn als Chaum bij het opsporen van ziekten. De computers kunnen duizenden meldingen per dag aan. Het knelpunt is dat ik ze onderteken, geeft Chaum toe.
Pogingen om op afstand oogziekten te diagnosticeren zijn op beperkte basis geprobeerd door de Veterans Administration-ziekenhuizen en andere instellingen. Sommige oogartsen zijn van mening dat als het idee aanslaat, ze veel meer gevallen van diabetische retinopathie kunnen behandelen dan ze nu kunnen. Als je een clinicus kunt leren veranderingen in het oog te herkennen, kun je een computer leren om het te doen, zegt Barrett Katz, oogarts en professor aan het Montefiore Medical Center en het Albert Einstein College of Medicine in de Bronx, NY. Er is geen oogarts voor nodig om deze beelden te verzamelen - als iemand het zou kunnen doen, zou dat een grote stap voorwaarts zijn.
Tobin en Chaum zijn op zoek naar durfkapitaal om de uitbreiding van AMDx te financieren. Ze hopen dat de huidige focus op gezondheidshervorming hen een boost zal geven, omdat het voortdurende debat de aandacht vestigt op de noodzaak om de efficiëntie van het gezondheidszorgsysteem te verbeteren. Het is niet dat we diabetische retinopathie niet kunnen behandelen, zegt Chaum. Het is dat we inefficiënt zijn in hoe we erop screenen.