ROP: KI zeigt perfekte Erkennungsrate für schwere Fälle von Blindheit bei Frühgeborenen

Eine Technologie der Künstlichen Intelligenz (KI) konnte zeigen, dass sie 100 Prozent der schweren Fälle von Frühgeborenen-Retinopathie (ROP) genau und unabhängig erkennt. Diese KI könnte das weltweite Screening und somit auch die sehkrafterhaltende Behandlung bei ROP ausweiten.

Die Forschungsergebnisse dieser Studie wurden im Fachjournal „JAMA Ophthalmology“ veröffentlicht.

ROP verursacht ein abnormales Wachstum der Blutgefäße und führt zu Netzhautschäden. Etwa zwei Millionen Babys werden jährlich so früh geboren, dass sie eine ROP entwickeln. Die Krankheit verläuft in den meisten Fällen mild und bildet sich ohne Behandlung zurück. In schweren Fällen jedoch erblinden jedes Jahr etwa 50.000 Babys weltweit. Vor allem in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen, in denen es weniger Augenärzte gibt, die Frühgeborene untersuchen und behandeln können, bleiben mehr Fälle unbehandelt.

„ROP ist die Hauptursache für Blindheit bei Kindern in den USA und auf der ganzen Welt und vielleicht das lösbarste Problem unter vielen in den globalen Bemühungen, vermeidbare Blindheit zu reduzieren“, verdeutlicht der korrespondierende Autor der Studie, Prof. J. Peter Campbell, außerordentlicher Professor für Augenheilkunde an der Oregon Health & Science University (OHSU) School of Medicine und dem OHSU Casey Eye Institute, USA. „Obwohl wir ROP nicht vollständig verhindern können, können wir fast immer eine Erblindung durch ROP verhindern.“

„Zwar gibt es in vielen Teilen der Welt Ärzte, die sich mit der Behandlung von ROP auskennen, aber es gibt einfach nicht genug, um alle gefährdeten Babys zu untersuchen“, erklärt Campbell weiter. „Diese Arbeit zeigt, dass KI den Arzt für das Screening am Krankenbett effektiv ersetzen und die dringendsten Fälle an einen Arzt zur Behandlung überweisen kann.“

Technik zur Erweiterung der Versorgung

Noch während seiner Zeit an der OHSU entwickelten Dr. Michael Chiang, heute Direktor des National Eye Institute der National Institutes of Health, USA, und seine Kollegen das i-ROP Deep Learning System. Dieses setzt einen KI-Algorithmus zur Erkennung von Blutgefäßanomalien in Netzhautbildern ein. Derzeit müssen speziell ausgebildete Augenärzte diese Bilder manuell überprüfen, um ROP zu diagnostizieren.

Frühere Forschungsarbeiten des Teams haben gezeigt, dass ihre KI-Technologie eine genaue Diagnose von ROP ermöglicht. Zudem könne diese auch aus der Ferne durch Telemedizintermine anstelle von traditionellen, persönlichen Augenuntersuchungen wirksam eingesetzt werden.

In dieser neuen Studie konnte bewiesen werden, dass das autonome KI-Screening für ROP in einer realen Population funktioniert. Den Autoren nach erkennt die Technologie die Erkrankung selbstständig und korrekt, ohne Unterstützung durch einen Augenarzt und ohne Vorauswahl der Bilder zur Verbesserung der Datenqualität.

Für diese Untersuchung analysierte das KI-System fast 12.000 Bilder von mehr als 4.000 Netzhäuten von Säuglingen. Die Fotos wurden von Krankenschwestern auf neonatalen Intensivstationen in US-amerikanischen und indischen Krankenhäusern aufgenommen. Augenärzte hatten die Bilder zuvor im Rahmen von Telemedizinprogrammen in beiden Ländern untersucht und festgestellt, dass etwa 1,2 Prozent der Babys schwere Formen von ROP aufwiesen, während etwa 5,8 Prozent mehr als leichte Fälle hatten. Das KI-System identifizierte alle schweren Fälle korrekt und erkannte 80 Prozent der Fälle mit mehr als milder ROP.

Das i-ROP Deep Learning-System wurde ursprünglich von Forschern der OHSU, des Massachusetts General Hospital, der Northeastern University, der University of Illinois Chicago und des Konsortiums Imaging & Informatics in ROP (i-ROP) entwickelt. Im Jahr 2020 verlieh die Food and Drug Administration der Technologie den Status eines Durchbruchs, um ihre Entwicklung zu beschleunigen.

Neben seiner Tätigkeit an der OHSU sei Campbell auch Chief Executive Officer von Siloam Vision, das die Technologie lizenziert hat und derzeit klinische Studien zur Bewertung der Sicherheit und Wirksamkeit des KI-Systems durchführt. Siloam Vision sei außerdem eine Partnerschaft mit der gemeinnützigen Organisation Orbis International eingegangen, um die Technologie in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen einzusetzen.

Wenn die Technologie von den Aufsichtsbehörden zugelassen wird, wäre ROP die zweite Augenkrankheit, die durch KI unabhängig erkannt werden kann, so die Autoren der Studie.