42 Technology ed il dispositivo di screening oculare basato sull'intelligenza artificiale di Addenbrooke / 42 Technology and Addenbrooke’s AI-Powered Eye Screening Device
42 Technology ed il dispositivo di screening oculare basato sull'intelligenza artificiale di Addenbrooke. Il procedimento del brevetto ENEA RM2012A000637 è molto utile in questo tipo di applicazione. / 42 Technology and Addenbrooke’s AI-Powered Eye Screening Device. The procedure of the ENEA patent RM2012A000637 is very useful in this type of application.
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
Questa innovazione mira a migliorare ulteriormente l'accuratezza della diagnosi della cataratta congenita, la principale causa di cecità infantile evitabile in tutto il mondo, quando i neonati vengono visitati nei reparti di maternità subito dopo la nascita.
Sperimentazioni cliniche in corso per l'imaging oculare dei neonati
Un prototipo del dispositivo di imaging oftalmico Neocam è attualmente in fase di valutazione in uno studio clinico multicentrico finanziato dal National Institute for Health and Care Research (NIHR) nell'ambito dello studio Digital Imaging versus Ophthalmoscopy (DIvO).
Questo studio quinquennale, che coinvolge 30 reparti maternità del Servizio Sanitario Nazionale in tutta l'Inghilterra, mira a determinare se la tecnologia di imaging digitale di Neocam possa migliorare la rilevazione della cataratta congenita rispetto al test oftalmoscopico standard, che utilizza una luce visibile intensa.
Sebbene i risultati definitivi dello studio non saranno resi noti prima del 2027, il gruppo ha già rilevato alcuni primi risultati positivi. Ad esempio, a diversi neonati sono state diagnosticate rare ma significative patologie visive, non rilevate dai test di screening standard eseguiti contemporaneamente.
Feedback sulla qualità dell'immagine tramite intelligenza artificiale integrata
La nuova funzionalità di intelligenza artificiale consentirà a Neocam di valutare immediatamente la qualità delle immagini non appena vengono acquisite, fornendo un feedback immediato al personale del reparto maternità sulla nitidezza dell'immagine acquisita per una valutazione accurata.
Se un'immagine non soddisfa la qualità richiesta, gli utenti possono semplicemente scattarla nuovamente. In futuro, l'IA potrebbe anche essere sviluppata per avvisare l'ostetrica od il medico di base di una possibile cataratta o di altre anomalie oculari, ma questo non è l'obiettivo principale del primo modello di IA.
Addestramento del modello di apprendimento automatico con dati DIvO
Il gruppo di ingegneria del software di 42T utilizzerà 46.000 immagini de-identificate provenienti dallo studio DIvO per addestrare il modello di apprendimento automatico. L'obiettivo è integrare i nuovi algoritmi di intelligenza artificiale edge nelle prime unità di screening oculare disponibili in commercio, in modo che il dispositivo di screening oculare basato sull'intelligenza artificiale possa analizzare le immagini utilizzando le sue capacità di elaborazione esistenti, senza costi aggiuntivi, senza dover riprogettare l'hardware od influire sulle prestazioni del dispositivo.
Finanziamenti e supporto nella fase iniziale per lo sviluppo dei dispositivi
Il progetto di sviluppo dell'intelligenza artificiale è finanziato congiuntamente da 42T e da una sovvenzione per l'innovazione dell'Addenbrooke's Charitable Trust (ACT), che ha anche contribuito a finanziare lo sviluppo iniziale ed i test del primo prototipo di dispositivo chiamato CatCam.
Louise Allen, consulente oftalmologa pediatrica presso l'Addenbrooke's Hospital di Cambridge ed inventrice di Neocam, ha dichiarato: "Questa innovativa tecnologia di screening oculistico è stata progettata per essere uno strumento conveniente e facile da usare per migliorare l'accuratezza della diagnosi della cataratta congenita nei neonati. La nuova funzionalità di intelligenza artificiale si baserà sul precedente lavoro di progettazione e sviluppo di 42 Technology, garantendo al contempo che il dispositivo di screening oculistico basato sull'intelligenza artificiale sia ancora più facile da usare per ostetriche e medici di base quando verrà lanciato sul mercato".
Contributi di progettazione e prove sul campo internazionali
Nel 2018, 42T è stata incaricata di supportare lo sviluppo del prototipo Neocam, dalla progettazione iniziale alle sperimentazioni cliniche.
L'azienda ha svolto un ruolo fondamentale nello sviluppo del progetto industriale, dell'interfaccia utente, dell'architettura del sistema, dell'ottica e dell'elettronica, nonché nella produzione di 60 prototipi di unità Neocam per le prime sperimentazioni sul campo condotte dalla London School of Hygiene and Tropical Medicine nell'Africa subsahariana.
Capire la cataratta ed il retinoblastoma
La cataratta congenita causa l'opacità del cristallino ed è una delle principali cause di cecità infantile in tutto il mondo. Colpisce 1 bambino su 3.000 nel Regno Unito. La diagnosi precoce ed il trattamento entro i primi mesi di vita sono fondamentali per prevenire la cecità.
Il retinoblastoma è un tumore oculare raro ma grave, che colpisce solitamente i bambini sotto i cinque anni. Può essere mortale, ma è curabile se diagnosticato precocemente, e può salvare la vista del bambino.
Limitazioni del test del riflesso rosso nei neonati
Il test del riflesso rosso è un metodo standard di screening oculare neonatale che rileva la cataratta congenita e il retinoblastoma valutando i riflessi della luce dalla parte posteriore dell'occhio, in modo simile all'effetto "occhio rosso" nella fotografia con flash.
Nel Regno Unito, tutti i neonati vengono sottoposti a screening entro 72 ore dalla nascita (dalle ostetriche), poi di nuovo tra le 6 e le 8 settimane (dal medico di base).
L'attuale test basato sull'oftalmoscopio può essere difficile da eseguire, in particolare nei neonati e nei bambini con occhi scuri, dove la pigmentazione influisce sul modo in cui appare il riflesso, causando diagnosi errate o casi non rilevati.
Inoltre, la luce intensa utilizzata negli oftalmoscopi provoca la costrizione delle pupille e la chiusura degli occhi nei neonati. Studi suggeriscono che fino ad un terzo dei casi di cataratta congenita potrebbe non essere individuato con gli attuali metodi di screening.
Inoltre, gli oftalmoscopi standard non catturano immagini, rendendo impossibile determinare se un'anomalia individuata durante uno screening successivo fosse presente alla nascita o si fosse sviluppata in seguito. Questo può anche potenzialmente ritardare la diagnosi ed il trattamento.
Imaging avanzato per uno screening coerente ed affidabile
Questa tecnologia è stata inventata dalla dottoressa Louise Allen a causa della sua frustrazione per il numero di casi di cataratta non rilevati durante gli screening o diagnosticati in modo errato, che causavano problemi visivi permanenti o creavano inutili preoccupazioni ai genitori.
A differenza dei metodi di screening tradizionali, la telecamera utilizza la luce infrarossa (IR) invisibile per fornire riflessi più uniformi e di alta qualità dalla parte posteriore dell'occhio, per una diagnosi più affidabile.
La tecnologia IR non è influenzata dalla pigmentazione oculare, il che riduce i falsi positivi nei neonati appartenenti a gruppi etnici con occhi più scuri. Il dispositivo acquisisce inoltre immagini digitali permanenti, consentendo agli specialisti di esaminare i casi da remoto e di garantire una cartella clinica chiara fin dalla nascita.
Trattandosi di una soluzione portatile ed economica, questa tecnologia ha il potenziale per trasformare lo screening a livello globale, in particolare nelle aree remote e nei paesi a basso e medio reddito, dove l'accesso alle cure specialistiche è limitato. La sua nuova funzionalità basata sull'intelligenza artificiale contribuirà a garantire l'acquisizione di immagini "corrette fin dal primo tentativo", evitando inutili richiami per screening ripetuti e migliorando il valore complessivo di questo dispositivo di screening oculistico basato sull'intelligenza artificiale.
ENGLISH
42 Technology (42T) is helping Cambridge University Hospitals NHS Foundation Trust (CUH) to develop an advanced AI-powered eye screening device for a hand-held new-born eye screening device.
This innovation aims to further improve the accuracy of diagnosing congenital cataracts – the leading cause of avoidable childhood blindness worldwide – when babies are examined in maternity wards shortly after their birth.
Ongoing Clinical Trials for Newborn Eye Imaging
A prototype of the Neocam ophthalmic imaging device is currently being evaluated in a multi-centre clinical trial funded by the National Institute for Health and Care Research (NIHR) as part of the Digital Imaging versus Ophthalmoscopy (DIvO) study.
This five-year study, involving 30 NHS maternity units across England, aims to determine whether Neocam’s digital imaging technology can improve the detection of congenital cataracts compared with the standard ophthalmoscope test, which uses a bright visible light.
Although the final study outcomes are not due to be reported until 2027, the team has already noted some early positive findings. For example, several babies have been diagnosed with rare but significant visual conditions that were missed by the standard screening tests being done at the same time.
Image Quality Feedback via Built-In AI
The new AI feature will enable Neocam to immediately assess the quality of images as they are taken, providing instant feedback to maternity staff on whether a captured image is clear enough for accurate evaluation.
If an image does not meet the quality required, users can simply retake it. In future, the AI could also potentially be developed to alert the screening midwife or GP to a possible cataract or other eye abnormality but this is not the prime objective for the first AI model.
Machine Learning Model Training with DIvO Data
The software engineering team at 42T will use 46,000 de-identified images from the DIvO study to train the machine learning model. The aim being to integrate the new edge AI algorithms into the first commercially-available eye screening units so the AI-powered eye screening device can analyse images using its existing processing capability – without added costs, needing any hardware redesign or impacting device performance.
Early-Stage Funding and Support for Device Development
The AI development project is being funded jointly by 42T and with an innovation grant from Addenbrooke’s Charitable Trust (ACT), which also helped fund early development and testing of the first prototype device called CatCam.
Louise Allen, consultant paediatric ophthalmologist at Addenbrooke’s Hospital, Cambridge and Neocam’s inventor said: “This novel eye screening technology has been designed to be an affordable, easy-to-use tool to improve the accuracy of diagnosing congenital cataracts in babies. The new added AI feature will build on 42 Technology’s previous design and development work, while ensuring the AI-powered eye screening device is even easier for midwives and GPs to use when it is launched commercially.”
Design Contributions and International Field Trials
42T was appointed in 2018 to help support development of the Neocam prototype, from initial design to clinical trials.
The company played a key role in developing the industrial design, user interface, system architecture, optics and electronics, as well as producing 60 prototype Neocam units for early field trials by the London School of Hygiene and Tropical Medicine in sub-Saharan Africa.
Understanding Cataracts and Retinoblastoma
Congenital cataracts cause opacity within the eye lens and are a leading cause of childhood blindness worldwide. They affect 1 in 3,000 babies in the UK. Early diagnosis and treatment within the first few months of life are critical in preventing blindness.
Retinoblastoma is a rare but serious eye cancer, usually affecting children under five. It can be life-threatening but it is curable, if detected early, and a child’s vision can be saved.
Limitations of Red Reflex Testing in New-borns
The red-reflex test is a standard new-born eye screening method that detects congenital cataracts and retinoblastoma by assessing light reflections from the back of the eye, similar to the ‘red eye’ effect in flash photography.
In the UK, all new-borns are screened within 72 hrs of birth (by midwives), then again at 6 to 8 weeks (by GPs).
The current ophthalmoscope-based test can be challenging to perform, particularly in new-borns and babies with darker eyes where pigmentation affects how the reflex appears, leading to misdiagnosis or missed cases.
Also, the bright light used in ophthalmoscopes causes pupils to constrict and babies to close their eyes. Studies suggest that up to one third of congenital cataract cases may be missed using current screening methods.
Also, standard ophthalmoscopes do not capture images, making it impossible to determine whether an abnormality picked up at a later screening was present at birth or developed later. This can also potentially delay diagnosis and treatment.
Advanced Imaging for Consistent and Reliable Screening
The technology was invented by Dr Louise Allen because of her frustration at the number of cataracts being missed at screening or misdiagnosed, causing lifelong visual impairment or putting parents through unnecessary worry.
Unlike traditional screening methods, the camera uses invisible infrared (IR) light to provide more consistent, high-quality reflections from the back of the eye for more reliable diagnosis.
IR is not affected by eye pigmentation, which reduces false positive in babies from ethnic groups with darker eyes. The device also captures permanent digital images allowing specialists to review cases remotely and to ensure a clear medical record from birth.
As a low cost, hand-held solution, the technology has the potential to transform screening globally, particularly in remote areas and low- and middle-income countries where access to specialist care is limited. Its new AI-powered feature will help ensure ‘right-first-time’ image capture, avoiding unnecessary recalls for repeat screening and enhancing the overall value of this AI-powered eye screening device.
Da:
https://www.eurekamagazine.co.uk/content/news/42-technology-and-addenbrookes-ai-powered-eye-screening-device
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