这篇发表在《Ophthalmology Times Europe》(欧洲眼科时报)11月刊的文章介绍了两项利用基于 OCT 的人工智能(Artificial Intelligence,AI)技术研究地图样萎缩(Geographic Atrophy,GA)的成果,包括在疾病进展预测、治疗反应评估等方面的发现,强调了 AI 技术在眼科研究中的优势和应用前景。
研究人员一直在深入探究 GA,以增加对终末期年龄相关性黄斑变性(Age-related Macular Degeneration,AMD)的了解,重点在于早期干预以识别和预防 GA 进展。将 AI 引入研究过程,有助于简化成像分析工作,并为 AMD 继发 GA 患者提供更精确的视网膜细节。GA是AMD的一种晚期表现,因感光器、视网膜色素上皮和下方脉络膜毛细血管的丧失所致,可导致视觉功能进行性和不可逆转丧失。这种进行性疾病会严重降低患者的生活质量,因为它会在2.5年内慢慢侵犯视网膜中央凹区,而该区对中央视力至关重要。补体系统过度激活导致视网膜细胞不可逆病变生长,最终发展为GA。C3位于补体级联反应的中心位置,是唯一一个可以精确控制补体级联反应的靶点。Apellis 制药公司开发的 pegcetacoplan 是一种靶向C3疗法,旨在调节补体级联反应的过度激活。 ★ 研究人员与方法
维也纳医科大学眼科教授兼主任 Ursula Schmidt-Erfurth 医学博士在斯德哥尔摩举行的 2024 年美国视网膜专家学会年会上报告了一项基于OCT的 AI 研究的事后分析结果。该研究前瞻性分析了接受 pegcetacoplan 治疗(Syfovre;Apellis 制药公司)的参与者在 FILLY 随机临床试验(NCT02503332)中 GA 的自然进展。
★ 研究过程与结果评估指标
眼科医生试图根据眼底自发荧光成像、近红外反射和 OCT 预测 GA 的年进展率,并从双眼选择可能生长更快的病变。采用一种深度学习算法仅根据基线 OCT(Spectralis;海德堡工程公司)预测进展。
该 2 期临床试验共纳入 134 名患者的 134 只眼,由四名眼科医生进行了 2880 次分级。主要评估指标是准确性、加权卡帕(κ)和一致性指数(c - 指数)。★ 研究结果对比
人类专家在眼底自发荧光成像、近红外反射+ OCT 、眼底自发荧光成像+近红外反射+ OCT 上的准确性值分别为0.37、0.43、0.41,κ 值分别为 0.06、0.16、0.18。成对比较任务显示,人类专家的一致性指数分别为 0.62、0.59 、 0.60。
相比之下,仅使用 OCT 成像的自动化 AI 分析在第一项任务中的准确性达到 0.48,κ 值为 0.23,在第二项任务中的一致性指数为 0.69。★ 结论
自动执行的 AI 优于眼科医生进行的分析,且速度更快。AI 技术完全自动化,可对常规 OCT 进行可靠分析,并且可通过云端随时随地访问。OAKS和DERBY试验中OCT事后分析中的AI表现
Schmidt-Erfurth 是论文的主要作者,该分析旨在量化接受 pegcetacoplan 治疗的 GA 患者的光感受器和视网膜色素上皮层的形态变化。
AMD 导致的 GA 患者参加了两项前瞻性、随机 3 期临床试验(OAKS,NCT03525613 和 DERBY,NCT03525600)。对光谱域 OCT 图像进行了 24 个月的分析,以观察合并的假治疗组和每月/ 每隔一个月接受 pegcetacoplan 治疗组中视网膜色素上皮细胞减少和椭圆体带缺失随时间的平均面积变化。
★ 研究结果
共纳入 897 名患者的 897 只眼。在 24 个月时,分析显示 OAKS 试验中每月/每隔一个月接受 pegcetacoplan 治疗组与假治疗组相比,视网膜色素上皮细胞病变生长减缓分别为 22% 和 20%,DERBY 试验中分别为 27% 和 21%。作者还报告说,椭圆体带缺失水平的降低明显更高,OAKS 试验中每月/每隔一个月接受 pegcetacoplan 治疗组与假治疗组相比在 24 个月时分别为 53% 和 46%,DERBY 试验中分别为 47% 和 46%。
基线椭圆体带-视网膜色素上皮细胞差异对疾病活动和治疗反应有影响。在 24 个月时,对于每月组与假治疗组,随着椭圆体带-视网膜色素上皮细胞差异四分位数增大,视网膜色素上皮细胞病变生长减缓从 21.9%、23.1% 和 23.9% 增加到 33.6%(所有比较 P <.01);对于每隔一个月组与假治疗组,从 13.6%(P =.11)、23.8% 和 23.8% 增加到 20.0%(所有比较 P <.01)。关于椭圆体带层的维持,在 24 个月时,对于 1 至 4 四分位数,每月组与假治疗组之间病变生长减缓从 14.8%(P =.09)、33.3% [和] 46.6% 增加到 77.8%(P <.0001),每隔一个月组与假治疗组之间从 15.9%(P =.08)、33.8% [和] 52.0% 增加到 64.9%(P <.0001)。图:临床专家、住院医生和 AI 评分员的分析结果。AI:人工智能;FAF:眼底自发荧光;IR:红外反射率;OCT:光学相干断层扫描研究表明,基于 OCT 的 AI 分析可客观识别和量化 GA 中的光感受器和视网膜色素上皮细胞变性。椭圆体带缺失导致光感受器病变的减缓在 pegcetacoplan 治疗的 3 期试验中甚至比视网膜色素上皮细胞减少的影响更大。椭圆体带-视网膜色素上皮细胞差异对疾病进展和治疗反应有很大影响。识别具有较高椭圆体带-视网膜色素上皮细胞减少差异的患者可能成为管理 AMD 继发 GA 的重要标准。
展望未来:基于人工智能的临床工具将通过云技术得到广泛应用,这将进一步促进对社会中最严重疾病之一的治疗方案的实时和普遍访问。在此背景下开展的研究工作可能会为临床终点和医疗器械的设想再迈出一步,最终惠及医疗服务提供者、医疗保健系统和患者。
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