IDx-DR (حصل على موافقة FDA في 2018)
المرض المستهدف: اعتلال الشبكية السكري
الدقة: الحساسية 87.2%، النوعية 90.7%
الميزات: ذاتي بالكامل. يمكن تشغيله من قبل غير أخصائيي طب العيون. يُستخدم في الطب الباطني والرعاية الأولية2)
الذكاء الاصطناعي (AI) هو مصطلح عام لأنظمة التعلم الآلي التي تحاكي الذكاء البشري. التعلم العميق (DL) هو فرع من الذكاء الاصطناعي يستخدم شبكات عصبية متعددة الطبقات لاستخراج خصائص متقدمة وإجراء أحكام معقدة1).
طب العيون من المجالات الطبية التي تقدّم فيها استخدام الذكاء الاصطناعي أكثر من غيرها. صور قاع العين، وOCT (التصوير المقطعي للتماسك البصري)، وفحص المجال البصري، وغيرها من بيانات الصور، جميعها موحدة، مما يسهل تأمين كميات كبيرة من بيانات التدريب. والأهداف الرئيسية لاستخدام الذكاء الاصطناعي هي النقاط الثلاث التالية.
في عام 2018، وافقت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) على أول نظام تشخيص بالذكاء الاصطناعي يعمل بشكل ذاتي بالكامل (IDx-DR)، مما سرّع التطبيق العملي للتشخيص العيني بالذكاء الاصطناعي2). ويمكن تشغيل IDx-DR بواسطة موظفين غير مختصين بطب العيون في بيئات الطب الباطني والرعاية الأولية، ويحدد تلقائيًا ما إذا كانت هناك حاجة لإحالة المريض إلى أخصائي عيون2).
أظهرت أنظمة التعلّم العميق دقةً مماثلةً لدقة الأخصائيين في الكشف عن اعتلال الشبكية السكري والزرق وAMD، كما تم إظهار إمكانية التشخيص بالذكاء الاصطناعي باستخدام صور قاع العين8).
يحلل الذكاء الاصطناعي تلقائيا صور قاع العين وصور OCT للكشف عن أمراض مثل اعتلال الشبكية السكري والزرق والتنكس البقعي المرتبط بالعمر. ويمكن تشغيل الذكاء الاصطناعي للفحص (ذاتي التشغيل بالكامل) بواسطة غير أخصائيي العيون، ويُستخدم للفحص الأولي في المناطق التي تعاني من نقص في الأخصائيين. كما تُجرى أبحاث على استخدام روبوتات الدردشة بالذكاء الاصطناعي (مثل GPT-4) لتقييم معرفة طب العيون وتثقيف المرضى3). ويُنظر إليه كأداة مساعدة، بينما يجري التشخيص النهائي بواسطة أخصائي طب العيون.
يُقسَّم الذكاء الاصطناعي في طب العيون بشكل عام إلى الأنواع الثلاثة التالية بحسب الوظيفة ومستوى الاستقلالية.
الذكاء الاصطناعي للفحص (ذاتي التشغيل بالكامل)
يحلل تلقائيا صور قاع العين ويحدد ما إذا كانت الإحالة غير ضرورية أم مطلوبة. ويمكنه العمل حتى في الأماكن التي لا يوجد فيها أخصائي عيون، ويُطبق على الأمراض التالية2).
الذكاء الاصطناعي الداعم للتشخيص (شبه ذاتي)
هو نظام يساعد الطبيب في قراءة الصور. ويُستخدم في تصنيف أنماط AMD عبر التقسيم الآلي لبنية طبقات OCT، وكذلك في تقييم شدة الوذمة البقعية السكرية (DME).
روبوت دردشة بالذكاء الاصطناعي (متعدد الوسائط)
هو تطبيق لنموذج لغوي كبير يحلل النصوص (معلومات أخذ القصة المرضية) والصور (صور قاع العين وOCT) في الوقت نفسه. وقد جرى تقييم معرفة ChatGPT-4 بأمراض العيون وقدرته على تفسير الصور، ويجري النظر في استخدامه لتثقيف المرضى وأخذ القصة المرضية عن بُعد3).
| نوع الذكاء الاصطناعي | النظام النموذجي | المرض المستهدف | مؤشر الدقة |
|---|---|---|---|
| ذكاء اصطناعي للفحص (ذاتي التشغيل) | IDx-DR2) | اعتلال الشبكية السكري | الحساسية 87.2%، النوعية 90.7% |
| ذكاء اصطناعي للفحص (ذاتي التشغيل) | i-ROP DL5) | ROP | الحساسية 91%، النوعية 91% |
| ذكاء اصطناعي للفحص (ذاتي التشغيل) | EyeArt4) | اعتلال الشبكية السكري | مُقيَّم ومستخدم في هيئة الخدمات الصحية الوطنية البريطانية |
| روبوت محادثة بالذكاء الاصطناعي | ChatGPT-43) | تقييم المعرفة في طب العيون | الدقة الإجمالية 70% |
2) هو أول نظام تشخيص بالذكاء الاصطناعي يعمل بشكل ذاتي بالكامل ووافقت عليه إدارة الغذاء والدواء الأمريكية عام 2018. يلتقط العاملون غير المتخصصين في طب العيون الصور باستخدام كاميرا قاع العين غير الموسعة، ثم يحللها الذكاء الاصطناعي تلقائياً ويقرر الإحالة. ويجري إدخاله في مرافق الرعاية الأولية.
مؤشرات الأداء الرئيسية (التجربة المحورية لعام 2018 لـ Abràmoff وآخرين)2):
أتاح IDx-DR إجراء فحص اعتلال الشبكية السكري بشكل ذاتي في أقسام الباطنة والرعاية الأولية، مما يساعد على فرز الحالات التي تحتاج إلى إحالة إلى طبيب عيون بكفاءة2).
تم تقييم دقة GPT-4 في أسئلة طب العيون متعددة الخيارات3)، وكانت الدقة الإجمالية 70%.
| المجال | دقة |
|---|---|
| الشبكية | 77% (الأعلى)3) |
| أورام العين | 72%3) |
| طب عيون الأطفال | 68%3) |
| التهاب العنبية | 67%3) |
| الزرق | 61%3) |
| طب العيون العصبي | 58% (الأدنى)3) |
يوضح هذا الفرق أن قدرة روبوت الدردشة على تفسير الصور لا تزال أقل من فهمه للنص غير المعتمد على الصور. وقد أُشير إلى أن الدمج المناسب لروبوتات الدردشة متعددة الوسائط في البيئات السريرية أمر أساسي3).
IDx-DR (حصل على موافقة FDA في 2018)
المرض المستهدف: اعتلال الشبكية السكري
الدقة: الحساسية 87.2%، النوعية 90.7%
الميزات: ذاتي بالكامل. يمكن تشغيله من قبل غير أخصائيي طب العيون. يُستخدم في الطب الباطني والرعاية الأولية2)
EyeArt (Eyenuk)
المرض المستهدف: اعتلال الشبكية السكري
الدقة: جرى تقييمه وأُدخل حيز الاستخدام في هيئة الخدمات الصحية الوطنية البريطانية
الميزات: له سجل في الاندماج ضمن برامج الفحص4)
i-ROP DL (2018)
المرض المستهدف: اعتلال الشبكية عند الخدّج (ROP)
الدقة: الحساسية 91%، النوعية 91%
الميزة: الكشف الآلي عن مرض plus في وحدة العناية المركزة لحديثي الولادة5)
ChatGPT-4 (OpenAI)
المجال: تقييم المعرفة بطب العيون وتفسير الصور
الدقة: معدل الإجابة الصحيحة الإجمالي 70% (الشبكية 77%، طب العيون العصبي 58%)
الميزة: في مرحلة البحث لتطبيقه في تثقيف المرضى والاستشارات عن بُعد3)
أظهر نظام الذكاء الاصطناعي لفحص اعتلال الشبكية السكري (IDx-DR) حساسية 87.2% ونوعية 90.7%، وكانت دقته مماثلة لقراءة اختصاصي طب العيون2). كما حقق الذكاء الاصطناعي المخصص لاعتلال الشبكية عند الخدّج (ROP) (i-ROP DL) حساسية 91% ونوعية 91%5). أما في تقييم معرفة chatbot الذكاء الاصطناعي (ChatGPT-4) بطب العيون، فبلغ معدل الإجابة الصحيحة الإجمالي 70%، وكان أقل في مجال طب العيون العصبي بنسبة 58%3). وفي جميع الحالات، يُعد الذكاء الاصطناعي أداة مساعدة، وإذا تم اكتشاف أي شذوذ، فيلزم إجراء فحص دقيق لدى اختصاصي طب العيون.
تتراكم الأدلة من عدة دراسات حول الفعالية من حيث التكلفة للفحص العيني باستخدام الذكاء الاصطناعي1).
في المراجعة المنهجية التي أجراها Wu وآخرون (2021)، اعتبر 11 من أصل 15 دراسة قيّمت الجدوى الاقتصادية لفحص DR المعتمد على الذكاء الاصطناعي أنه فعّال من حيث التكلفة1).
| المنطقة/البيئة | تقييم الفعالية من حيث التكلفة | المصدر |
|---|---|---|
| هيئة الخدمات الصحية الوطنية في اسكتلندا | توفير سنوي قدره $403,200 | Wu 20211) |
| الرعاية الأولية في الولايات المتحدة | خفض التكاليف بنسبة 23.3% لكل مريض | Wu 20211) |
| المناطق الريفية في الصين | أرخص من المُقيِّمين البشريين بمقدار $34.86، مع +0.04 QALY | Wu 20211) |
| اليابان (AMD، Tamura et al. 2022) | ICER $99,283/QALY (فوق العتبة) | Wu 20211) |
أُبلِغ أن الفحص الذاتي بالذكاء الاصطناعي هو الأكثر جدوى من حيث التكلفة مقارنةً بالطب عن بُعد، وفحص قاع العين بالمنظار، والذكاء الاصطناعي المساعد1). وعند عتبة الاستعداد للدفع البالغة $7، اعتُبر فعّالًا من حيث التكلفة مقارنةً بالفحص المساعد1).
في محاكاة لأتراب يابانية (500,000 شخص بعمر 40 عامًا فأكثر، معدل الانتشار 3.85%)، كان ICER لفحص الذكاء الاصطناعي كل 3 سنوات $99,283/QALY ($92,890-$99,283)1). وهذا يتجاوز عتبة الاستعداد للدفع في اليابان (حوالي $47,286/QALY)، لذا تبقى الجدوى الاقتصادية لفحص AMD موضع شك في الوقت الحالي1). ومع ذلك، قد يحدث تحسن مستقبلي مع تقدم تقنية الذكاء الاصطناعي وانخفاض التكاليف.
تُذكر فيما يلي القضايا الأخلاقية والقانونية للذكاء الاصطناعي في طب العيون1).
لقد خضعت الأنظمة المعتمدة من جهات تنظيمية مثل FDA (مثل IDx-DR) لتجارب سريرية صارمة، وتم تأكيد مستوى معين من الأمان2). ومع ذلك، فإن تشخيص الذكاء الاصطناعي هو أداة مساعدة، ويجب أن يحدد طبيب العيون التشخيص النهائي وخطة العلاج. لا يُنصح بأن يعتمد المريض على روبوت دردشة بالذكاء الاصطناعي فقط (مثل ChatGPT) لإجراء التشخيص الذاتي. قد تنخفض دقة الذكاء الاصطناعي مع رداءة جودة الصور والأمراض النادرة وفي مجال طب أعصاب العين3)، لذلك إذا اشتُبه بوجود خلل، فمن المهم مراجعة طبيب العيون بسرعة.

الشبكة العصبية الالتفافية (CNN: Convolutional Neural Network) هي التقنية الأساسية لتشخيص أمراض العيون بالذكاء الاصطناعي.
التعلّم بالنقل (تطبيق النماذج المدربة مسبقًا من مجالات أخرى مثل ImageNet على صور طب العيون) يُستخدم على نطاق واسع كطريقة لتحقيق دقة عالية حتى عندما تكون بيانات التدريب محدودة.
كما يتقدم البحث في توليد صور اصطناعية باستخدام GAN (الشبكات التوليدية الخصامية) لتوسيع بيانات التدريب للأمراض النادرة بشكل اصطناعي.
الذكاء الاصطناعي متعدد الوسائط الذي يعالج النص (معلومات المقابلة الطبية) والصور (صور قاع العين وOCT) في الوقت نفسه، يُطبَّق في طب العيون مع تطور نماذج اللغة الكبيرة (مثل GPT-4)3). وعلى الرغم من أنه يستطيع دمج معلومات أكثر تنوعًا من CNN أحادي الوسيط، فقد أظهرت الدراسات أن قدرته على تفسير الصور لا تزال أضعف من فهمه للنص3).
أظهر تحليل صور قاع العين باستخدام التعلم العميق أنه قد يكون من الممكن التنبؤ بعوامل الخطر الجهازية مثل العمر والجنس وضغط الدم الانقباضي وتاريخ التدخين وHbA1c من صور قاع العين وحدها6). كما أُبلغ عن دقة معينة في التنبؤ بالمخاطر المستقبلية للأحداث القلبية الوعائية (احتشاء عضلة القلب والسكتة الدماغية)، مما يلفت الانتباه إلى إمكانية أن تكون صور قاع العين نافذة على الحالة الصحية العامة. كما لا تزال نماذج الذكاء الاصطناعي للتنبؤ بالخرف وأمراض الكلى وفقر الدم في مرحلة البحث6).
من خلال تصوير قاع العين بعدسة صغيرة تُثبت على الهاتف الذكي وتحليل الذكاء الاصطناعي، تبيّن أن فحص DR لدى مرضى السكري في الهند عملي7). وكانت كل من الحساسية والنوعية مماثلتين لتلك الخاصة بكاميرات قاع العين المتخصصة، وقد يسهم فحص الذكاء الاصطناعي المدمج مع أجهزة عامة منخفضة التكلفة في انتشاره في البلدان النامية والمناطق الريفية.
من المتوقع أن يؤدي دمج فحص الذكاء الاصطناعي مع الطب عن بُعد إلى تحسين الوصول إلى رعاية العيون في المناطق النائية والبلدان النامية. وحتى في المنشآت التي لا يوجد فيها اختصاصي عيون، يمكن للذكاء الاصطناعي إجراء الفحص الأولي وإحالة الحالات الإيجابية فقط إلى اختصاصي لقراءتها عن بُعد، مما يتيح استخداماً أكثر كفاءة للموارد الطبية.
تتقدم الأبحاث حول الذكاء الاصطناعي القادر على التنبؤ مسبقاً بالاستجابة لعلاج anti-VEGF (رانيبيزوماب، أفليبرسبت، فاريسيماب، إلخ) واقتراح خطة الجرعات الأنسب لكل مريض. وقد تسهم النماذج التي تتنبأ بتأثير العلاج من صور OCT في تقليل عدد الحقن وتحسين الإنذار البصري.
تُدرس النماذج اللغوية الكبيرة (مثل GPT-4) لاستخدامها في شرح الأمراض للمرضى، وإعداد وثائق الموافقة المستنيرة، ودعم المقابلة السريرية3). ومع ذلك، تبقى مواجهة أخطاء المعلومات الطبية وتحيازها، والحفاظ على علاقة الطبيب بالمريض، من التحديات. ولا يُنصح بأن يعتمد المرضى على روبوتات الدردشة وحدها لاتخاذ قرارات التشخيص الذاتي أو العلاج الذاتي3).
Wu JH, Liu TYA, Hsu WT, et al. Performance and limitation of machine learning algorithms for diabetic retinopathy screening: meta-analysis. J Med Internet Res. 2021;23(11):e23863.
Abràmoff MD, Lavin PT, Birch M, Shah N, Folk JC. Pivotal trial of an autonomous AI-based diagnostic system for detection of diabetic retinopathy in primary care offices. NPJ digital medicine. 2018;1:39. doi:10.1038/s41746-018-0040-6. PMID:31304320; PMCID:PMC6550188.
Mihalache A, Popovic MM, Guo MZ, et al. Performance of an upgraded artificial intelligence chatbot for ophthalmic knowledge assessment. JAMA Ophthalmol. 2024;142(3):234-241.
Olvera-Barrios A, Heeren TF, Balaskas K, et al. Diagnostic accuracy of diabetic retinopathy grading by an artificial intelligence-enabled algorithm compared with a human standard reference. Diabetologia. 2023;66(5):857-866.
Brown JM, Campbell JP, Beers A, et al. Automated diagnosis of plus disease in retinopathy of prematurity using deep convolutional neural networks. JAMA Ophthalmol. 2018;136(7):803-810.
Poplin R, Varadarajan AV, Blumer K, Liu Y, McConnell MV, Corrado GS, et al. Prediction of cardiovascular risk factors from retinal fundus photographs via deep learning. Nature biomedical engineering. 2018;2(3):158-164. doi:10.1038/s41551-018-0195-0. PMID:31015713.
Rajalakshmi R, Subashini R, Anjana RM, et al. Automated diabetic retinopathy detection in smartphone-based fundus photography using artificial intelligence. Eye. 2018;32(6):1138-1144.
Ting DSW, Cheung CY, Lim G, Tan GSW, Quang ND, Gan A, et al. Development and Validation of a Deep Learning System for Diabetic Retinopathy and Related Eye Diseases Using Retinal Images From Multiethnic Populations With Diabetes. JAMA. 2017;318(22):2211-2223. doi:10.1001/jama.2017.18152. PMID:29234807; PMCID:PMC5820739.