Primeiro modelo mundial de base de IA para cuidados oftalmológicos para impulsionar os esforços globais para prevenir a cegueira

Pesquisadores do Moorfields Eye Hospital e do UCL Institute of Ophthalmology desenvolveram um sistema de inteligência artificial (IA) que tem o potencial não apenas de identificar doenças oculares que ameaçam a visão, mas também de prever a saúde geral, incluindo ataques cardíacos, derrame e doença de Parkinson.

RETFound, um dos primeiros modelos de base de IA em cuidados de saúde e o primeiro em oftalmologia, foi desenvolvido usando milhões de exames oftalmológicos do NHS. A equipa de investigação está a tornar o sistema de código aberto: disponível gratuitamente para utilização por qualquer instituição em todo o mundo, para funcionar como uma pedra angular dos esforços globais para detectar e tratar a cegueira através da IA. Este trabalho foi publicado em Natureza.

O progresso na IA continua a acelerar a um ritmo vertiginoso, com entusiasmo gerado pelo desenvolvimento de modelos “fundamentais” como o ChatGPT. Um modelo básico descreve um sistema de IA muito grande e complexo, treinado em enormes quantidades de dados não rotulados, que pode ser ajustado para uma ampla gama de tarefas subsequentes.

O RETFound supera consistentemente os sistemas de IA de última geração existentes em uma série de tarefas clínicas complexas e, ainda mais importante, aborda uma deficiência significativa de muitos sistemas de IA atuais, funcionando bem em diversas populações e em pacientes com doenças raras.

O autor sênior, Professor Pearse Keane (UCL Institute of Ophthalmology e Moorfields Eye Hospital), disse: “Este é outro grande passo em direção ao uso da IA ​​para reinventar o exame oftalmológico para o século 21, tanto no Reino Unido quanto no mundo. Mostramos várias condições exemplares onde RETFound pode ser usado, mas tem potencial para ser desenvolvido para centenas de outras doenças oculares que ameaçam a visão e que ainda não exploramos”.

“Se o Reino Unido puder combinar dados clínicos de alta qualidade do NHS com os melhores conhecimentos em ciência da computação das suas universidades, terá o verdadeiro potencial para ser um líder mundial em cuidados de saúde baseados em IA. Acreditamos que o nosso trabalho fornece um modelo de como Isto pode ser feito.”

Os modelos básicos de IA foram chamados de “uma tecnologia transformadora” pelo governo do Reino Unido em um relatório publicado no início deste ano, e ganharam destaque com o lançamento em novembro de 2022 do ChatGPT, um modelo básico treinado usando grandes quantidades de dados de texto para desenvolver uma ferramenta de linguagem versátil.

Adotando uma abordagem comparável com imagens oculares pela primeira vez no mundo, o RETFound foi treinado em milhões de exames de retina para criar um modelo que pode ser adaptado para usos potencialmente ilimitados.

Um dos principais desafios no desenvolvimento de modelos de IA é a necessidade de rótulos humanos especializados, que muitas vezes são caros e demorados para serem adquiridos. Conforme demonstrado no artigo, o RETFound é capaz de igualar o desempenho de outros sistemas de IA enquanto usa apenas 10% de rótulos humanos em seu conjunto de dados. Essa melhoria na eficiência da etiqueta é alcançada usando uma abordagem inovadora de autosupervisão na qual o RETFound mascara partes de uma imagem e, em seguida, aprende a prever as partes faltantes por si só.

RETFound poderia ajudar a melhorar o diagnóstico de algumas das doenças oculares mais debilitantes, incluindo retinopatia diabética e glaucoma, e prever doenças sistêmicas como Parkinson, acidente vascular cerebral e insuficiência cardíaca. Identificar problemas gerais de saúde através dos olhos é uma ciência emergente chamada “oculomia” – um termo cunhado em 2020 pelo professor Alastair Denniston, um dos coautores do artigo. O olho é uma “janela” para a nossa saúde geral, proporcionando uma visão não invasiva do sistema nervoso. Compreender a relação olho-corpo é fundamental para abordar doenças complexas e os problemas gerais associados ao envelhecimento.

Além disso, o RETFound demonstrou que é igualmente eficaz na detecção de doenças em diversas populações. Autor principal do estudo, Ph.D. o estudante Yukun Zhou (UCL Center for Medical Image Computing, UCL Medical Physics & Biomedical Engineering e Moorfields Eye Hospital), disse: “Ao treinar o RETFound com conjuntos de dados que representam a diversidade étnica de Londres, desenvolvemos uma base valiosa para pesquisadores de todo o mundo construir seus sistemas em aplicações de cuidados de saúde, como diagnóstico de doenças oculares e previsão de doenças sistêmicas.”

RETFound foi treinado com um conjunto de dados curadoria de 1,6 milhão de imagens do Moorfields Eye Hospital. Isso utilizou ferramentas e infraestrutura de IA fornecidas pelo INSIGHT, o centro de pesquisa de dados de saúde liderado pelo NHS para saúde ocular, com sede em Moorfields, e o maior recurso biológico de dados oftalmológicos do mundo. Os poderosos recursos de computação e IA do hub evoluíram a partir de uma colaboração de pesquisa de 2016 entre Moorfields e DeepMind, agora Google DeepMind.

A equipe de pesquisa, liderada por Yukun Zhou e pelo professor Pearse Keane de Moorfields e UCL, disponibilizou o modelo gratuitamente para uso no GitHub. Pesquisadores de todo o mundo, como Cingapura e China, têm usado o RETFound em suas novas investigações sobre doenças oculares.