08 Сен Нейросетевые алгоритмы, цифровые сервисы оценки и предупреждения близорукости
В связи с увеличением числа пациентов, страдающих миопией, и широким распространением использования различных гаджетов в настоящее время актуальной является оценка необходимости разработки и дальнейшего применения разного рода методик, направленных на прогнозирование и лечение или профилактику прогрессирования данного заболевания.
Близорукость — дефект зрения, при котором изображение падает не на сетчатку глаза, а перед ней и человек вблизи видит хорошо, а вдали — плохо. Фактически это дефект зрения, характеризующийся ослабленной способностью глаза фокусироваться на дальних объектах, при этом не влияющий на возможность четкого фокусирования на объектах, находящихся на близком расстоянии.
Различают стационарную близорукость, то есть показатель зрения остается стабильным на протяжении какого-либо временного промежутка; при ухудшении зрительных показателей со временем близорукость принято считать прогрессирующей. Прогрессирующая близорукость может влиять на зрение не слишком заметно, однако посещение офтальмолога раз в 6 месяцев позволяет отслеживать ситуацию в динамике. Если близорукость прогрессирует на 1 диоптрию в год или больше, такая близорукость называется быстро прогрессирующей; если менее 1 диоптрии в год — медленно прогрессирующей.
Список причин возникновения прогрессирующей близорукости довольно обширен. На сегодняшний день общепринятой и обоснованной большим количеством исследований следует считать трехфакторную теорию происхождения миопии. Согласно этой теории можно выделить два звена: первое — несоответствие между возможностями ослабленного аккомодационного аппарата глаз и зрительной нагрузкой; второе — ослабление прочностных свойств склеры и ее растяжение под влиянием внутриглазного давления при конвергенции. Все это происходит при чрезмерных и длительных нагрузках зрительной системы при фокусировке на близких расстояниях, а также, например, при использовании различных электронных гаджетов. В большинстве случаев при прогрессирующей миопии без своевременной диагностики и соответствующего медицинского вмешательства возможно развитие необратимых изменений глазного дна (миопическая дегенерация макулы, миопическая хориоретинальная неоваскуляризация, отслойка сетчатки и др.), что приводит к существенному снижению зрения в молодом трудоспособном возрасте.
В настоящее время прогрессирующая миопия имеет сильное распространение повсеместно. Приблизительно 1,6 млрд человек во всем мире страдают аномалиями рефракции. По данным ВОЗ, число людей, страдающих миопией в развитых странах, может варьировать от 10 до 90%. В России же население с близорукостью составляет более 10%. Развитие миопии, как правило, совпадает с периодом школьного обучения, что обеспечивает ее высокую распространенность, как среди детского, так и среди взрослого населения. Предполагается, что к 2050 г. число близоруких в мире составит 5 млрд человек и около половины жителей Земли станут близорукими, а в Европе этот показатель достигнет 56,2%, что повлечет за собой значительные клинические и экономические последствия. При этом возраст начала заболевания уменьшается, что делает изучение причин, методов лечения и последствий наиболее актуальным.
Современные подходы к контролю прогрессирования близорукости (контроль над миопией) эффективны, но имеют значительные побочные эффекты. Поэтому выявление лиц, подверженных наибольшему риску, которые должны пройти тот или иной вид терапии, имеет большое клиническое значение. С помощью использования больших данных медицинских записей и карт, а также технологий машинного обучения появляется возможность разработки определенных алгоритмов, предсказывающих начало близорукости в определенные моменты времени в будущем. В большом количестве рассмотренных исследований установлена необходимость применения нейросетей и машинного обучения в узконаправленных задачах, связанных с диагностикой и лечением офтальмологических заболеваний, в том числе прогрессирующей миопии.
В области прогнозирования исхода лечения миопии применяются способы, основанные на различных математических методах. В рамках изучения вопроса повышения клинической эффективности лечения пациентов с миопией различной степени с помощью построения моделей, прогнозирующих исход лечения. Исходя из результатов исследования удалось выяснить, что при приобретенной миопии наиболее значимыми для прогрессирующей ее формы являются сила рефракции, длина переднезадней оси глаза и толщина слоя нервных волокон. Разработана математическая модель, позволяющая с точностью до 80,6% проводить дифференциальную диагностику прогрессирующей и стабильной миопии у детей с приобретенной миопией.
Был разработан прогноз результатов лечения на основе интеллектуальных данных пациента с близорукостью, а для анализа результатов лечения и влияния поведенческих факторов использовался интеллектуальный анализ данных. Кластерный анализ был использован для разделения пациентов с миопией на две категории до и после лечения. Существуют исследования, где были построены и оценены модели прогнозирования близорукости на основе различных наборов данных, включая исходные данные о рефракции или биометрические данные, данные об образе жизни, генетические данные и интеграцию данных.
Множеством исследований доказано, что развитие миопии можно скорректировать без хирургического вмешательства, в частности, используя различные специализированные офтальмологические линзы; специальные устройства-тренажеры и упражнения для глаз; цифровые сервисы.
В современной офтальмологии в целях предотвращения прогрессирования миопии используются бифокальные контактные линзы, которые имеют два сегмента мощности, с четкой линией разделения между коррекцией зрения на дальнем и ближнем расстоянии.
Одним из самых распространенных методов корректировки развития близорукости и улучшения состояния зрительной системы является применение ортокератологических контактных линз, являющихся специальными жесткими контактными линзами обратной геометрии для ночного ношения. Они используются для временного изменения формы роговицы глаза. Полученный результат коррекции зрения позволяет ребенку обходиться без очков и линз весь день. Согласно результатам множества современных исследований, связанных с ортокератологией, были получены следующие выводы. У детей и подростков с миопией в результате ношения линз происходит увеличение запаса относительной аккомодации до уровня возрастной нормы, тормозится удлинение передне-задней оси глаза, обеспечивается высокая острота зрения вдаль, повышается зрительная работоспособность у пациентов с миопией, пользующихся ортокератологическими линзами в ночном режиме.
Можно заключить, что ортокератология является весьма ценным методом лечения прогрессирующей миопии. Однако необходимо продолжать дальнейшие исследования, касающиеся безопасности данного метода для глазных структур.
Одной из самых передовых разработок в области офтальмологической коррекции близорукости являются «Умные контактные линзы». Устройство «Умные очки», которые помогают корректировать зрение, проецирует изображение с линзы на сетчатку пользователя, чтобы исправить ошибку рефракции, которая вызывает близорукость. Японская компания утверждает, что «Умные очки» достаточно носить от 60 до 90 мин. в день, чтобы исправить близорукость.
Отдельно следует отметить персонифицированные заднекамерные хрусталиковые интраокулярные линзы. Имплантация персонифицированных заднекамерных хрусталиковых интраокулярных линз — эффективный, безопасный и прогнозируемый способ хирургической коррекции аметропии высокой степени. В послеоперационном периоде отмечали увеличение показателей не только остроты зрения, но и, самое главное, максимальную остроту зрения с коррекцией, стабильность внутриглазного давления и средних показателей плотности эндотелиальных клеток роговицы до и после оперативного лечения, стабильное положение линзы.
К устройствам для коррекции близорукости следует отнести устройство — офтальмомиотренажер-релаксатор, предназначенный для лечения и предупреждения развития синдрома хронической зрительной усталости, компьютерного зрительного синдрома, приобретенной близорукости детей, спазма аккомодации у людей, подвергающихся интенсивной зрительной нагрузке (чтение, письмо, работа с компьютером). Основные принципы действия этого тренажера обусловлены использованием ведущих адаптогенных для человека факторов, таких как свет и движение.
Современные программные средства предлагают пользователям возможности не только по диагностике, но и по профилактике снижения качества зрения.
Программа может быть программой-тренажером для глаз, созданной для защиты и разработки зрения компьютерных пользователей, предназначенной для тех компьютерных пользователей, которые проводят возле компьютера более двух часов. Когда мы работаем за компьютером с различными программами, играми, дизайном или программированием, то часто теряем чувство времени, особенно если процесс увлекательный и трудоемкий. Желательно после длительного периода работы делать перерыв, чтобы глаза отдохнули. Программа может показывать специальные изображения во время перерыва, своего рода тренинг зрения, изображения будут появляться прямо на экране, вы можете следить за ними, просто смотря на экран компьютера. Вам не обязательно наблюдать за изображениями на экране, вы можете отойти в сторону и посмотреть в окно или просто закрыть глаза. Перерыв благоприятно скажется на зрении. Программа обладает широким набором настроек, с помощью которых можно установить длительность упражнений и время их появления. Включить дополнительные уведомления о необходимости сделать перерыв в работе и многое другое.
Еще одной утилитой для расслабления зрения является программа релаксации за счет специальных заставок и нескольких режимов работы, которые можно настроить. Программа является отличной профилактикой утомления органов зрения и развития зрительных заболеваний.
Особенностью еще одной программы для расслабления зрения состоит в том, что сначала она просто предлагает сделать перерыв, затем упорно рекомендует отдохнуть. И только после этого, если пользователь проигнорировал все просьбы, она блокирует клавиатуру и компьютерную мышь через заданные промежутки времени.
Существует разработанная программа, которая внимательно следит за режимом работы пользователя и заставляет его своевременно делать небольшие перерывы, необходимые для физического и психологического здоровья. При этом на время перерыва программа блокирует монитор, клавиатуру и мышь. Как показывает практика, строгое соблюдение режима работы, приводит не только к улучшению состояния здоровья пользователя, но и помогает сохранить тонус работы сознания и значительно повысить плодотворность работы.
Идея еще одной программы состоит в том, чтобы она напоминала пользователю гаджета делать регулярные перерывы от компьютера. Использование программы помогает снизить напряжение глаз, тем самым способствуя улучшению зрения. Помимо большого перерыва, можно задавать короткие перерывы с упражнениями для глаз.
Программа с цифровым реклинатором осанки использует размытие экрана при приближении головы пользователя к экрану менее, чем расстояние вытянутой руки или зафиксированного пользователем расстояния. Такой подход позволяет предотвратить прогрессирование близорукости и скорректировать осанку пользователя, поскольку экран гаджета становится нечитабельным в случае нарушения установок.
Кроме ограничения времени, расстояний до изображения, множество тренажеров построено на принципе расслабления глазодвигательных мышц. Однако найти тренажеры, совмещающие одномоментно диагностику близорукости и коррекцию процесса тренинга, не удалось. Тем временем существуют все технологические решения для реализации такого цифрового сервиса для офтальмологической помощи.
Следующим шагом в развитии цифровых сервисов в офтальмологической помощи является включение в процесс диагностики зрения нейроалгоритмов, включая скрининг глаукомы на основе цветных изображений глазного дна. Для качественной работы таких алгоритмов необходимы, прежде всего, качественные наборы большого количества данных и математические алгоритмы работы с данными, что обусловливает невысокую скорость внедрения алгоритмов в практику. Тем не менее, уже сегодня использование цифровых сервисов на основе нейроалгоритмов позволяет выполнять автоматизированный скрининг и распознавание глаукомы по характерным паттернам. Фактически в ближайшее будущее следует ожидать появления цифровых сервисов, способных определять паттерны других заболеваний глаз при помощи обычной веб-камеры.
Прогнозирование зрительной патологии представлено множеством методик, основанных на самых разных областях анализа данных, включая машинное обучение и нейронные сети. Внедрение систем искусственного интеллекта в медицине — это один из важнейших трендов в мировом здравоохранении. Очевидно, что использование нейроалгоритмов позволяет ожидать в ближайшее время выход на качественно новый уровень офтальмологической помощи. Одним из главных сегментов рынка будет персональное использование таких сервисов. Рассмотренные цифровые сервисы — офтальмотренажеры — реализуются с использованием подходов: расслабления зрения, предотвращения бесконтрольного использования электронных гаджетов во времени, предотвращения приближения головы пользователя к экрану. Следует заключить, что цифровые сервисы, которые будут комплексно объединять персональные диагностические данные, учитывать зрительную нагрузку и процесс тренинга зрения, способные анализировать, просчитывать возможные риски возникновения или прогрессирования близорукости, будут иметь высокую востребованность.
ИСТОЧНИК ИНФОРМАЦИИ:
По данным официальных сайтов сети «Интернет».