KI-Modell: Früherkennung von Augenkrankheiten bei Kindern anhand von Handyfotos

Ziel einer aktuellen Arbeit war es, ein KI-Modell zur Erkennung von pädiatrischen Erkrankungen der Augen anhand von Handyfotos zu entwickeln.

Die frühzeitige Erkennung von Augenkrankheiten bei Kindern ist ein weltweites Problem. Denn herkömmliche Screening-Verfahren sind von Krankenhäusern und Augenärzten abhängig. Das ist teuer und zeitaufwändig. Der Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) zur Beurteilung des Augenzustands von Kindern anhand von Handyfotos könnte eine bequeme und frühzeitige Erkennung von Augenerkrankungen zu Hause ermöglichen.

Diese Querschnittsstudie wurde vom 1. Oktober 2022 bis zum 30. September 2023 in der Abteilung für Augenheilkunde des Neunten Volkskrankenhauses in Shanghai durchgeführt. In die Untersuchungen wurden Kinder mit der Diagnose Myopie, Strabismus oder Ptosis eingeschlossen.

Um Augenerkrankungen wie Myopie, Strabismus und Ptosis zu erkennen, entwickelten die Wissenschaftler ein auf Deep Learning basierendes Modell. Die Leistung des Modells wurde anhand der Sensitivität, Spezifität, Genauigkeit der Fläche unter der Kurve, der positiven und negativen prädiktiven Werte, der positiven und negativen Likelihood Ratios und des F1-Scores beurteilt. Um die Auswirkungen der einzelnen Regionen auf das Modell visuell und analytisch zu bewerten, wurde GradCAM++ verwendet. Zudem wurden zur Validierung der Verallgemeinerbarkeit des Modells Untergruppenanalysen nach Geschlecht und Alter durchgeführt.

Die Forscher verwendeten zur Erstellung des Modells insgesamt 1419 Bilder von 476 Patienten (225 weiblich [47,27 %]; 299 [62,82 %] im Alter zwischen 6 und 12 Jahren). Davon wurden 946 monokulare Bilder zur Erkennung von Myopie und Ptosis und 473 binokulare Bilder zur Erkennung von Strabismus verwendet. Die Wissenschaftler ermittelten eine gute Sensitivität für das Modell bei der Erkennung von Myopie (0,84 [95%-KI, 0,82–0,87]), Strabismus (0,73 [95%-KI, 0,70–0,77]) und Ptosis (0,85 [95%-KI 0,82–0,87]). In der Subgruppenanalyse nach Geschlecht konnte mit dem Modell eine vergleichbare Leistung bei der Erkennung von Augenerkrankungen bei weiblichen und männlichen Kindern von den Forschern festgestellt werden. Es gab jedoch Unterschiede bei der Erkennung von Augenerkrankungen in den verschiedenen Altersuntergruppen, wie die Studie ergab.

Das KI-Modell zeigte den Wissenschaftlern zufolge eine starke Leistung bei der genauen Erkennung von Myopie, Strabismus und Ptosis. Sie merkten an, dass jedoch nur Smartphone-Bilder verwendet wurden. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass ein solches Modell für die Früherkennung von pädiatrischen Augenkrankheiten anhand von Handyfotos zukünftig denkbar wäre.

(sas)