Оценка светочувствительности сетчатки при макулярной телеангиэктазии 2-го типа с помощью ОКТ и алгоритмов глубокого обучения

Значимость: В существующем виде микропериметрия — трудоёмкий метод клинического исследования светочувствительности сетчатки, требующий длительного тестирования и участия обученных специалистов.

Цель: Создать нейросеть глубокого обучения, которая с нуля оценивает функцию по структуре и формирует фронтальную карту светочувствительности сетчатки высокого разрешения.

Дизайн, условия и участники: В поперечном исследовании изображений использовали данные, собранные с 1 января 2016 г. по 30 ноября 2017 г. в рамках наблюдательного исследования естественного течения макулярной телеангиэктазии 2-го типа и соответствующего регистра (MacTel). В исследование вошли 38 пациентов с подтверждённым диагнозом MacTel из двух центров.

Основные конечные точки и методы оценки: Средняя абсолютная ошибка оценки светочувствительности сетчатки по сравнению с измеренным значением. Измеренную светочувствительность определяли с помощью периметрии с контролем по глазному дну (микропериметрии). Для оценки светочувствительности применяли модели глубокого обучения, обученные на совмещённых изображениях ОКТ высокого разрешения и результатах микропериметрии. По полученным оценкам строили подробные фронтальные карты светочувствительности макулы. Обучающую, валидационную и тестовую выборки разделяли на уровне пациентов.

Результаты: В общей сложности 2499 измерений светочувствительности при микропериметрии сопоставили с 1708 В-сканами ОКТ, полученными для 63 глаз 38 пациентов (средний возраст — 74,3 года [стандартное отклонение 9,7]; 15 мужчин [39,5%]). Для алгоритма использовали 67 899 примеров (103 053 после аугментации данных) в обучающей выборке, 1695 — в валидационной и 1212 — в тестовой. Средняя абсолютная ошибка составила 4,51 дБ (95% ДИ 4,36–4,65) при линейной регрессии и 3,66 дБ (95% ДИ 3,53–3,78) при использовании модели LeNet. Модель глубокого обучения с 49,9 млн переменных обеспечила среднюю абсолютную ошибку оценки светочувствительности 3,36 дБ (95% ДИ 3,25–3,48) на валидационной и тестовой выборках. Согласие оценок было высоким (коэффициент корреляции Пирсона r = 0,78). По результатам парного рангового критерия Вилкоксона модель статистически значимо превосходила обе базовые модели (P < 0,001).

Выводы и значимость: Для глаз с макулярной телеангиэктазией 2-го типа созданы фронтальные карты светочувствительности сетчатки высокого разрешения. По разрешению они превосходят карты микропериметрии и позволяют правильно различать функционально сохранную и нарушенную сетчатку. Модель может быть полезна для мониторинга структурного и функционального прогрессирования заболевания и потенциально применима как объективная суррогатная конечная точка в исследовательских испытаниях.