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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.
RETFencontrado, um dos primeiros modelos de base de IA na área da 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 hoje.
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. RETFencontrado 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 os 21st século, tanto no Reino Unido como em todo o mundo. Mostramos várias condições exemplares em que o RETFound pode ser usado, mas tem potencial para ser desenvolvido ainda mais 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 de suas universidades, terá o verdadeiro potencial para ser um líder mundial em cuidados de saúde habilitados por IA. Acreditamos que nosso trabalho fornece um modelo de como isso 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 em uma abordagem inédita no mundo, RETFencontrado 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. Como demonstrado no artigo, RETFencontrado é capaz de igualar o desempenho de outros sistemas de IA usando apenas 10% de rótulos humanos em seu conjunto de dados. Esta melhoria na eficiência da etiqueta é alcançada através da utilização de uma abordagem inovadora de auto-supervisão, na qual RETFencontrado mascara partes de uma imagem e aprende a prever por si só as partes que faltam.
RETFencontrado poderia ajudar a melhorar o diagnóstico de algumas das doenças oculares mais debilitantes, incluindo a retinopatia diabética e o glaucoma, e a prever doenças sistémicas como a doença de Parkinson, o acidente vascular cerebral e a 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, RETFencontrado mostrou que é igualmente eficaz na detecção de doenças em diversas populações. O principal autor do estudo, o estudante de doutorado Yukun Zhou (UCL Center for Medical Image Computing, UCL Medical Physics & Biomedical Engineering e Moorfields Eye Hospital), disse: “Ao treinar RETFencontrado com conjuntos de dados que representam a diversidade étnica de Londres, desenvolvemos uma base valiosa para pesquisadores de todo o mundo construírem seus sistemas em aplicações de saúde, como diagnóstico de doenças oculares e previsão de doenças sistêmicas.”
RETFencontrado foi treinado com um conjunto de dados selecionado 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 Singapura e China, têm utilizado RETFencontrado em sua nova investigação sobre doenças oculares.
Este projeto foi uma colaboração entre os Centros de Pesquisa Biomédica do NIHR Moorfields, UCLH e NIHR Birmingham e reuniu as equipes de Ciência da Computação e Engenharia da UCL.
Modelo no GitHub: https://github.com/rmaphoh/RETFound_MAE
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