Table of Contents

الحاجة الماسة إلى الاضطرابات الديائية المستمرة

ولا يزال الاضطرابات الرئوية أحد أكثر الأسباب شيوعاً للعمى الذي يمكن الوقاية منه بين البالغين في سن العمل في جميع أنحاء العالم، ويتطور الوضع عندما تلحق مستويات السكر العالية بالدم أضراراً جسيمة بسفن الدم الرجعية، مما يؤدي إلى حدوث تذبذبات، وإلى حدوث تغييرات في النزيف، وفي نهاية المطاف إلى إحداث تغييرات في القدرة على إحداث فقدان البصر.

بيد أن فعالية برامج الفحص تتوقف بشدة على اتساق ودقة تصنيف الصور، وقد أدى التباين بين تلاميذ الصف الإنساني - على حد سواء عبر مختلف القراء وفي نفس القارئ على مر الزمن إلى حدوث عدم يقين تشخيصي يمكن أن يؤدي إلى تأخير العلاج أو إلى إحالات غير ضرورية، وقد تم توثيق هذا التناقض توثيقا جيدا في المؤلفات، فعلى سبيل المثال، أظهرت الدراسة الموحدة بشأن الاختبار التشخيصي للاختبارات التشخيصية أن حتى من جانب خبراء يُظِر.

وقد أدت التطورات الأخيرة في مجال الاعتراف بالنمط، ولا سيما من خلال شبكات التعلم العميق والشبكات العصبية الملتوية، إلى إيجاد مسار قوي نحو الحد من هذا التقلب، ومن خلال تدريب الخوارزميات على مجموعات البيانات المشروحة بعناية، وضع الباحثون نماذج يمكن أن تكتشف وتصنف خصائص التخلف الديبئية التي تتجاوز دقة عدد الخبراء البشريين، كما أن إمكانات هذه النظم الرامية إلى تحسين الاتساق في الوقت نفسه تزداد أيضاً من خلال الفرز عن بعد.

فهم التصوير الفيزيائي اليوم

ما هي "الحصان"

ويشتمل التدرج في التهاب الرئوي على فحص صور فوتوغرافية لون صندوق لإصابة معينة، ويبحث العيادات عن ميكرونيزم (الجرعات الحمراء الصغيرة)، وتهوية النبضات، والرسومات الصلبة (الودائع اللوحة)، وعلامات تذبذبذب القطن (الفيروسات العضلية)، والتوزيع المائي المتناهي الصغري

  • no apparent retinopathy:] No les lesions visible.
  • Mild nonproliferative DR (NPDR): ] Microaneurysms only.
  • Moderate NPDR:] More extensive microaneurysmsms, hemorrhages, exudates, or cotton-wool spots but less than severe NPDR.
  • Severe NPDR] (4-2-1 rule): Hemorrhages in four quadrants, venous beading in two quadrants, or IRMA in one quadrant.
  • Proliferative DR (PDR): ] Neovascularization or vitreous/preretinal hemorrhage.

وبالإضافة إلى ذلك، يقيّم مرض الاضطرابات النفسية وجود مبادلات صلبة في إطار قطر واحد من قطرات الفوفيا، تستخدم في كثير من الأحيان رسماً قياسياً للاتساق البصري في الظروف الحديثة، وفي حين أن التدرج اليدوي يتبع بروتوكولات ثابتة مثل نطاق شدة الاضطرابات الناجمة عن الاضطرابات الناجمة عن المرضية أو جدول الاضطرابات النفسية الدولية البسيطة، فإن التفسير الذاتي لا يزال مصدراً.

العامل الإنساني: التباين ونتائجه

وحتى مع المبادئ التوجيهية الموحدة، أظهرت دراسات متعددة أن اتفاق التدرج بين الدرجات بشأن ترقية حقوق السحب الخاصة بعيد عن الكمال، وكثيرا ما تتراوح قيم الكابا في كوهين بين 0.6 و 0.8 في المائة لتصنيف الشدة من الصفين (المشار إليه في مقابل غير قابل للإحالة)، وأن تخفض أكثر عندما تكون هناك حاجة إلى تمييزات أكثر دقة (مثلا، أو ضد متوسطي، أو متوسط، أو من فئة معتدلة)().

وقد تؤدي النتائج العملية لهذا التقلب إلى حدوث أضرار خطيرة، إذ يمكن القول بأن نقص التدرج يمكن أن يُقال للمريض الذي لديه مرض معتدل، وأن يفوته نافذة متابعة، مما يتيح التقدم نحو تحقيق نتائج مسببة للرؤية، وأن رفع درجة الحرارة يؤدي إلى إحالات غير ضرورية، وزيادة تكاليف الرعاية الصحية، وقلق المرضى، وثقل كاهل العيادات المتخصصة، بل إن برامج الفحص المزيف التي تُنفذ على نطاق واسع، مثل تلك الموجودة في المملكة المتحدة أو الهند، قد تؤدي إلى حدوث أخطاء.

أساسيات التعرف على أنماط التصوير بالرنين

ما هو اعتراف باترين؟

إن الاعتراف بالبراءات هو فرع للتعلم الآلي يركز على تحديد أوجه الانتظام في البيانات، وعند تطبيقه على الصور، ينطوي على استخراج سمات ذات مغزى - نسيجات، أشكال، علاقات مكانية - واستخدام هذه السمات لتصنيف أو اكتشاف الأشياء، ويجب أن تتعلم الخصائص التشخيصية للمرض التمييزي الطبيعي بين الاضطرابات المرضية، وتباين التباينات في الأمراض الفرعية.

وتعتمد أساليب التعلم التقليدية للآلات على سمات مصممة يدوياً مثل تجزؤ السفن، والكشف عن طريق الحد من الكثافة، أو العمليات المورفية، وفي حين أن هذه النهج أظهرت بعض النجاح، فإن الحاجة إلى هندسة واضحة لأجهزة الكشف عن السمات، والكفاح مع التباين الواسع في نوعية الصور والإضاءة، والأوبئة الديمغرافية التي تصادف في ظروف العالم الحقيقي.

The Shift to Deep Learning and Convolutional Neural Networks

وقد تحول النموذج بشكل كبير مع ظهور التعلم العميق، ولا سيما شبكات الزبيبة العصبية التي تولدها الخلايا الاصطناعية، حيث تتعلم هذه المبيدات تلقائياً بيانات السمات الهرمية مباشرة من بيانات البكسل، وتكشف الطبقات المبكرة عن أنماط بسيطة مثل الحواف والزجاج، بينما تجمع الطبقات الأعمق هذه في هياكل أعلى درجة مثل أشكال أو أنماط السفن، وقد ثبت أن هذا النهج التعليمي النهائي قد أصبح فعالاً بشكل استثنائي بالنسبة للصور الطبية.

وقد تم تكييف هياكل بارزة مثل شبكة المعلومات والتصور والشبكة الفعالة لتصنيف الصور الرجعية، كما قام الباحثون بتطوير شبكات متخصصة تتضمن آليات الاهتمام للتركيز على المناطق ذات الصلة بالإيجابية، أو تستخدم التعلم المتعدد الأطقم للكشف في آن واحد عن خصائص متعددة من حقوق السحب وإعادة السحب وتحديد درجة حرارة.() وقد قام فريق Google DeepMind() بنشر دراسات في عام 2016]

How Pattern Recognition Enhances Consistency

والمزايا الرئيسية للاعتراف بالنمط الحاسوبي هي طابعه المحدد، فعندما يتم تدريبه، يطبق نموذج نفس معايير القرار على كل صورة يقوم بها، ولا يعاني أبدا من الإهمال أو الإهتمام أو التقلب اليومي، وهذا يزيل كل من التناقضات بين الرتب وبين الدرجات، كما يمكن تصميم النماذج على توفير درجات ثابتة من مختلف نماذج التصوير، وقرارات الصور، والمجموعات السكانية العرقية (إذا تم تدريبها على مختلف البيانات).

بناء وتقييم نظم التعرف على الدوريات من أجل نزع السلاح والتسريح وإعادة الإدماج

البيانات: مؤسسة أي نموذج

ويتوقف أداء نموذج الاعتراف بالنمط اعتماداً كبيراً على نوعية وحجم وتنوع مجموعة بيانات التدريب التي يقدمها، وبالنسبة لدرجات تقرير النتائج، فإن مجموعات البيانات المتاحة للجمهور مثل ] Kaggle’s Diabetic Retinopathy Detection competition ، قد تكون مجموعات البيانات المتعلقة بداء إيي بيك إس، و IDRiD، والتصوير الثاني ذات أهمية.

وتستخدم النهج الرائدة تصنيفات متعددة من الخبراء حسب الصورة، وكثيرا ما تأخذ بالأغلبية أو تستخدم درجة توافق الآراء لإيجاد حقيقة أرضية أكثر موثوقية، وفي بعض الحالات، تم تدريب نماذج التعلم العميق للتنبؤ بتوزيع آراء الدرجات، التي يمكن عندئذ أن تكون عتبة لإنتاج درجة نهائية، وتعترف هذه التقنية بعدم اليقين المتأصل في التدرج وتعالجه مع تحقيق ناتج متسق.

خيارات الهيكل النموذجي

وفي حين طُبقت عدة هياكل للشبكة، فإن الاتجاهات الحديثة تُفضّل الشبكات التي لديها تدريبات مسبقة قوية، ثم تُحسن الدراسة على مجموعات البيانات الخاصة بالشبكة، كما أن المحولات البصرية (المركبات) آخذة في الظهور كبديل، وإن كانت تحتاج إلى مزيد من البيانات والموارد الحاسوبية، وبالنسبة لتصنيف المواد الكيميائية، فإن الناتج عادة ما يكون بمثابة درجة حرارة من الدرجة الخامسة (0-4) أو نماذج مختصرة ذات تأثير مختصر.

ولتحقيق الدقة العالية، كثيرا ما يتم تدريب النماذج على تقنيات زيادة البيانات مثل التناوب العشوائي، والقلوب، وتغيرات السطو، والزراعة، وتحفيز التقلبات التي شوهدت في فرز العالم الحقيقي، ويعالج اختلال التوازن في الرتب (الحالات الخطيرة) من خلال أخذ العينات المفرطة، أو فقدان التركيز، أو التدريب المرجح.

مصفوفة تقييم ما بعد الاستحقاق

ويستلزم تقييم نظام تصنيف حقوق السحب الخاصة قياسات تعكس فائدته السريرية، ولا يكفي الاستحقاق وحده لأن انتشار الأمراض منخفض (نحو 10 إلى 15 في المائة في مجموعات السكان التي تفحص السكان)، بل إن الحساسية والخصوصية أمران بالغا الأهمية: فالحساسية العالية تكفل عدم وجود حالات قليلة من حقوق السحب القابلة للإحالة (معدل سلبي زائف)، في حين أن ارتفاع التحديد يتجنب إغراق عيادات ذات علامات إيجابية زائفة.

وتتطلب العديد من العروض التنظيمية والدراسات السريرية أن تستوفي حساسية النظام وخصوصيته أو تتجاوز العتبات المحددة مسبقا، مثل تلك التي أوصى بها الفريق العامل الدولي المعني بمرض الداء الرئوي، وعلى سبيل المثال، قامت إدارة الأغذية والمخدرات في الولايات المتحدة بتطهير عدة أجهزة للكشف عن السحب من المبيدات الحشرية تستند إلى مبادرة AI، حققت ⁇ 87 في المائة ولتحديد ⁇ 88 في المائة في التجارب المحورية.

استحقاقات تطبيق الاعتراف بالأدوات في عملية الفحص

الاتساق في فحص الجسيمات

أما الفائدة الأكثر إلحاحاً من التدرج الآلي فهي القدرة على معالجة آلاف الصور يومياً مع الاتساق غير المتغير، فبرامج الفحص في المناطق التي لا تحظى بخدمات كافية أو التي تعتمد على المصورين غير المتخصصين تواجه في كثير من الأحيان اختناقات لأن عدداً قليلاً من كبار السن ذوي الخبرة لا يمكن أن يعملوا إلا كقارئ أول لا يكل، وينشرون صوراً مشبوهة لاستعراض الخبراء، ويسمحون بفصل القضايا العادية على وجه السرعة.

كشف النباتات الخفية

ويمكن للنموذج أن يكتشف على نحو موثوق به نماذج التعلم العميق عند تحديد أنماط فرعية قد تفلت من حتى من المراقبين المدربين، وعلى سبيل المثال، أن المقاييس الدقيقة المبكرة التي لا يكاد يكون مرئياً ضد الخلفية الخلفية الخلفية النسبية يمكن أن تكتشفها شبكة CNNs التي تم تدريبها على مجموعات بيانات كبيرة، وبالمثل، يمكن للنموذج أن يعترف بالتوزيع المميزي للرخور التي تحدد الاختلاف الشديد في الرتب ٤-٢-١، وذلك مع وجود قدر كبير من المساعدة على التمييز.

معايير الإحالة الموحدة

وفي العديد من نظم الرعاية الصحية، يستند قرار إحالة المريض إلى طبيب أمراض العيون إلى ما إذا كان العلاج من الفيروس في مرحلة متوسطة من مراحل الإصابة بالفيروس أو أسوأ، وقد تكون للعيادات المختلفة عتبات مختلفة قليلاً للإحالة، ويمكن معايرة نظام للتدرج القائم على أساس AI لكي يتبع معياراً واحداً يستند إلى الأدلة في جميع المواقع، ويكفل الوصول العادل إلى الخدمات ويقلل من التباين في الإدارة، وهذا التوحيد ذو قيمة خاصة في الاختبارات النهائية المتعددة المراكز.

المكاسب الناتجة عن زيادة الكفاءة ووفورات التكاليف

ويمكن أن يؤدي التدرج الآلي إلى تقليص الوقت والتكلفة بالنسبة للصورة الواحدة بشكل كبير، وقد يستغرق صنف الإنسان 30 إلى 60 ثانية لكل صورة، بينما يمكن لنموذج " AI " أن يصنف المئات في الوقت نفسه، ويتيح تخفيض العمل اليدوي برامج الفرز لتوسيع نطاق تغطيتها دون زيادات متناسبة في ملاك الموظفين، وقد أظهرت تحليلات الفعالية من حيث التكلفة أن الفحص الذي يقوم به المعهد يمكن أن يحقق وفورات في التكاليف، ولا سيما في الأماكن المنخفضة الموارد التي يكون فيها انتشاره منخفضا.

التحديات والحدود المتعلقة بالاعتراف باترين من أجل نزع السلاح والتسريح وإعادة الإدماج

نوعية البيانات وإمكانية تعميمها

ومن أهم العقبات التي تعترض ذلك كفالة تعميم النماذج على مختلف السكان، ومعدات التصوير، وظروف التصوير، وقد يؤدي نموذج مدرب بشكل رئيسي على صور عالية الاستبانة من السكان الغربيين أداء ضعيف على صور منخفضة الاستبانة من الكاميرات المتنقلة المستخدمة في المناطق الريفية في أفريقيا أو آسيا، كما أن التباينات القائمة بسبب مختلف العلامات التجارية لكاميرات الصناديق، والتصوير، ومستويات تضخم التلاميذ المرضى يمكن أن تخلط بين نماذج التكيف الرئيسية، وأساليب التدريب.

وثمة مسألة أخرى تتعلق بالبيانات هي وجود القطع الأثرية (الدوائر والتفكير والظلال) التي يمكن أن تخفف من حدة الاختلالات، ويجب أن يكون نظام الاعتراف بالنمط قوياً لهذه القطع الأثرية، أو أن بروتوكول الفرز يجب أن يتضمن نماذج لتقييم جودة الصور لرفض الصور السيئة النوعية قبل التخرج.

الترجمة الشفوية والثقة

ومن المفهوم أن العيادات تتردد في الاعتماد على " صندوق أسود " لاتخاذ قرارات تشخيصية حاسمة، كما أن تقنيات المحاسبة القابلة للتفسير، مثل خرائط الصالة أو التفسيرات القائمة على المفاهيم، يمكن أن تساعد في إظهار أي مناطق الصور تؤثر على ناتج النموذج، غير أن هذه التفسيرات ليست مخلصة أو سهلة التفسير دائماً، ويعمل الميدان بنشاط على إيجاد نماذج أكثر شفافية يمكن أن تبرر قراراتها في الوجود السريري مثلاً.

وتحتاج الهيئات التنظيمية، بما فيها هيئة الأغذية والزراعة والوكالة الأوروبية للميدينيات، إلى أدلة على أن أداء النظام مقبول وأن بإمكان الأطباء الإكلينيكيين فهم حدوده، وتؤكد توجيهات المؤسسة بشأن الأجهزة الطبية القائمة على أساس المبادرة/الحركة الألمانية للتعاون التقني على الحاجة إلى الرصد وإعادة التدريب المستمرين عند نشر الجهاز في أماكن جديدة.

مسارات التنظيم والتأهيل

إن الحصول على ترخيص تنظيمي لنظام تصنيف حقوق السحب وإعادة التأهيل القائم على أساس التنفيذ عملية طويلة ومكلفة، ويجب أن يخضع النظام للتحقق الدقيق من مجموعات الاختبار المستقلة التي تعكس الاستخدام المقصود للسكان وظروف التصوير، كما أن المراقبة اللاحقة للسوق مطلوبة لكشف الانجراف في الأداء مع مرور الوقت، علاوة على أن المشهد التنظيمي لا يزال آخذا في التطور؛ وتختلف البلدان في الاحتياجات، وتبذل جهود للمواءمة ولكن غير كاملة.

الاعتبارات الأخلاقية والبياز

ويمكن أن تؤدي نظم المعلومات المسبقة عن علم دون قصد إلى إدامة أو زيادة التحيزات الموجودة في بياناتها التدريبية، وإذا كانت مجموعة البيانات غير ممثلة تمثيلاً كافياً لبعض الأعراق، فإن النموذج قد يؤدي أسوأ بالنسبة لتلك الفئات، مما يؤدي إلى تفاوت في الرعاية، فعلى سبيل المثال، يمكن أن يبدو التمويلي المدمج (الذي يضم أشخاصاً ذوي بشرة أشد) مختلفاً وقد يكون أصعب بالنسبة للنماذج التي يتم تدريبها على إنشاء صناديق أخف، وينبغي أن ينظر المشتغلون بالتصوير في وضع نظام البيانات الاجتماعية والاقتصادية في التقييم.

توجيهات المستقبل للاعتراف بالبراءات في الرعـب الديـري

التكامل مع الفحص عن بعد وفحص الأشعة

The COVID-19 epidemic accelerated the adoption of teleophthalmology, and AI-driven grading is a natural fit for remote screening programs. Patients can have their retinal images captured at a primary care clinic, pharmacy, or even with a intelligencephone attached, and then have the images analyzed automatically. Positive cases are referred to specialists, who review the images and images flagged rural I.

التحليل المتعدد الوسائط

أما النظم الحالية فيحلل صور صناديق الألوان، غير أن إضافة طرائق أخرى للتصوير مثل رسم الخرائط الضوئية للاتساق أو الأوقيانوغرافية أو الأوقيانوغرافية أوقيانوغرافية أوقيانوغرافية أوقيانوغرافية أوقيانوغرافية أوقيانوغرافية أوقيانوغرافية أوقيانوغرافية أوقيانوغرافية أوقيانوغرافية أوقيانوغرافية أوقيانوغرافية أوقيانوغرافية أوقيانوغرافية أوقيانوغرافية أوتوماتية يمكن أن تعطي صورة أكثر ثراء عن طريقها من بيانات عن طريقها عن طريق إنتاجها، على سبيل المثال، فإن وجود تنبؤات التنويهات التنويهات التنويهات التنويهات أوكية أوكية أوروميو أوتومات أو غير قابلة للتنبؤات أو غير قابلة للتنبؤات أو غير قابلة للتنبؤات أو غير قابلة للتنبؤات أو غير قابلة للتنويه، هو أمر حاسم بالنسبة للتشخيصات أو غير قابلة للتشخيصات أو غير قابلة للتشخيص، على سبيل المثال، مما هو أمر حاسم بالنسبة للتشخيص الذي يُه، وهو ما بعدة، مما يُضات، على سبيل المثال، مما يُض للتشخيص، من شأنه أن يكون له من شأنه أن يؤدي إلى تشخيص، على سبيل

Longitudinal Tracking and Progression Prediction

وبدلاً من تصنيف صورة واحدة، يمكن أن تحلل سلسلة صور العينات القديمة للمريض من الصور القديمة للكشف عن الاتجاهات - مثل الزيادة البطيئة في عدد الأمراض المتناهية الصغر - التي تشير إلى التقدم الوشيك إلى مرحلة أشد حدة، ويمكن للشبكات العصبية المتكررة أو النماذج القائمة على المحولات أن تتضمن معلومات مزمنة وأن تتنبأ بمخاطر استحداث برامج علاجية تنطوي على مخاطرة كبيرة أو نظم إيكولوجية متوسطة الأجل في غضون فترة زمنية معينة.

Federated Learning and Privacy Preservation

وتراعي بيانات الرعاية الصحية درجة عالية من الحساسية، ولا يمكن تقاسمها في كثير من الأحيان في المؤسسات بسبب أنظمة الخصوصية، ويوفر التعلم الموحد حلا: فالنماذج تُدرَّب على مستشفيات متعددة دون أن تترك بيانات أولية عن مواقع فردية، وتدرِّب كل مؤسسة النموذج على بياناتها المحلية، ولا ترسل سوى تحديثات نموذجية (تدرجات) إلى خادم مركزي، ويمكن أن يتيح وضع نماذج أكثر قوة وعامة مع الحفاظ على خصوصية المرضى.

الخطوات العملية لتنفيذ الاعتراف بالأدوات في سير العمل السريري

الدراسات الرائدة والتقييم

وقبل نشر أي نظام للتدرج في إطار مبادرة AI، ينبغي أن تجري منظمة للرعاية الصحية دراسة تجريبية للتحقق من أداء النموذج على أساس عدد المرضى ومعدات التصوير الخاصة بها، وينبغي أن يقيّم هذا النموذج الحساسية والخصوصية والقيمة الإيجابية للتنبؤ والقيمة السلبية للتنبؤ مقارنة بمقياس مرجعي لدرجات الخبراء، كما ينبغي أن يقيّم مدى استعمال النظام وإدماجه في نظم حفظ الصور ونظم الاتصالات القائمة أو السجلات الصحية الإلكترونية.

نماذج بشرية في الحب

وفي معظم العمليات الجارية، تعمل منظمة العفو الدولية كقارئ أول أو أداة ثلاثية، ولا يزال القرار النهائي مع عيادة بشرية، ولا سيما في الحالات التي تنطوي على تحديات أو عندما تكون ثقة المنظمة منخفضة، ويحافظ هذا النهج الإنساني في الموقع على المساءلة ويتيح تجاوز الحالات الغامضة، كما تستخدم بعض النظم " AI " لتوجيه الاهتمام البشري، مع إبراز المناطق المشبوهة للتعجيل بإجراء استعراض يدوي.

الرصد المستمر وإعادة التدريب

ويمكن أن تتحلل نماذج الأنشطة المنفذة تنفيذاً مشتركاً مع مرور الوقت بسبب التغيرات في الخصائص الديمغرافية للسكان، أو تكنولوجيا التصوير، أو أنماط الأمراض، وينبغي أن يتتبع برنامج قوي لضمان الجودة أداء النظام دورياً، وأن يعيد توجيه النموذج عندما ينخفض الأداء إلى أدنى من العتبات المقبولة، وهذا يتطلب حلقة تغذية مرتدة يجري فيها خبراء استعراض الصور المصنفة بشكل غير صحيح، ويضاف إلى التدريب المحدد للنموذج التالي.

خاتمة

ويمثل الاعتراف بالنمط التطبيقي بدرجات التصوير الرجعي الرئوي خطوة رئيسية نحو تحسين الاتساق والكفاءة وإمكانية الحصول على فحص التخلف الرئوي الرئوي، ومن خلال القضاء على التقلبات المتباينة والمتدرجات، يمكن للنظم الآلية أن تكفل حصول كل مريض على تقييم موحد يستند إلى أفضل الأدلة المتاحة، وفي حين أن التحديات مثل تنوع البيانات وإمكانية الترجمة الشفوية والموافقة التنظيمية لا تزال قائمة، فإن هذا المجال يمضي قدما بسرعة.

وينبغي أن تبدأ منظمات الرعاية الصحية التي تنظر في التبني بحالات استخدام محددة جيدا، وأن تستثمر في عملية تحقق قوية، وأن تحتفظ بعنصر من عناصر الرقابة البشرية لبناء الثقة وضمان الانتشار الآمن، وبما أن تكنولوجيا التعرف على النمط ما زالت ناضجة، فإنها ستصبح أداة لا غنى عنها لمكافحة العمى المتصل بالسكري.