Clear Sky Science
הסברים מבוססי ראיות, עם מעט ז'רגון

Clear Sky Science · he

מודל ויז'ן טרנספורמר לזיהוי גלאוקומה מתמונות של דיסק הראייה

· חזרה לאינדקס

מדוע זה חשוב לראייה היומיומית

גלאוקומה היא אחת מהסיבות המובילות לעיוורון קבוע ברחבי העולם, אך היא לעיתים קרובות מתפתחת ללא תסמינים עד שהראייה כבר ניזוקה במידה ניכרת. החדשות הטובות הן שתמונות פשוטות של החלק האחורי של העין זמינות ברוב המקומות, אפילו במרפאות עם ציוד מוגבל. מחקר זה בודק האם תכנית מחשב מתקדמת יכולה להסתכל על תמונות אלה ולסמן באופן אמין סימנים מוקדמים של גלאוקומה, כבר הרבה לפני שרוב האנשים יבחינו בבעיה.

איום שקט על הראייה

גלאוקומה פוגעת באיטיות בעצב הראייה, צרור הסיבים שמעבירים את האותות הוויזואליים מהעין אל המוח. רופאים מחפשים שינויים בדיסק האופטי, המקום שבו העצב יוצא מהעין, אך פירוש הצורות העדינות הללו קשה ואף מומחים נוטים שלא להסכים ביניהם. רבים מן האזורים בעולם גם חסרים מספיק מומחיי עיניים כדי לבצע סקר מקיף. כתוצאה מכך, מעריכים שכמחצית מהמקרים של גלאוקומה בעולם אינם מאובחנים, במיוחד במדינות בעלות הכנסה נמוכה ובינונית, ורבים מגלים שיש להם את המחלה רק לאחר שנגרם נזק משמעותי לראייה.

להדריך מחשב לקרוא תמונות עיניים

החוקרים אספו יותר מאלף תמונות דיסק אופטיק של אנשים עם גלאוקומה מוקדמת שטופלו במרכז עיניים בארה"ב, יחד עם מאות תמונות של עיניים בריאות משתי מאגרי תמונות ציבוריים. מומחי גלאוקומה דירגו כל תמונה כגלאוקמטית או בריאה על סמך מראה העצב בלבד, והוציאו מכלל השימוש עיניים עם בעיות רשתית אחרות. הצוות חיתך כל תמונה כך שהדיסק האופטיק יתפוס חלק דומה במסגרת, וביצע בדיקות איכות ושינויים ריאליסטיים בתמונה, כמו סיבובי קל, זום וטשטוש, כדי להרחיב את מערך האימון תוך שמירה על תנאי אמת העולם.

Figure 1. מערכת בינה מלאכותית בוחנת תמונות עיניים פשוטות כדי להבחין בבת אחת בין עצבי ראייה בריאים לאלה שנפגעו כתוצאה מגלאוקומה.
Figure 1. מערכת בינה מלאכותית בוחנת תמונות עיניים פשוטות כדי להבחין בבת אחת בין עצבי ראייה בריאים לאלה שנפגעו כתוצאה מגלאוקומה.

סוג חדש של רשת עצבית

במקום להסתמך על מערכות ניתוח תמונה מסורתיות יותר, הקבוצה בנתה את המודל שלה על "ויז'ן טרנספורמר", משפחה חדשה של כלים בלמידה עמוקה שפיתחה בתחילה לזיהוי חפצים בתמונות יומיומיות. מודל זה חותך כל תמונת דיסק האופטיק להרבה פאצ'ים קטנים, מייצג כל פאצ' כמטבע נתונים (token), ואז משתמש בשכבות של בלוקי תשומת לב כדי לשקלל כיצד אזורים שונים בדיסק מתייחסים זה לזה. הרשת מפיקה ציון בין 0 ל-1 המשקף את הסבירות שהעין סובלת מגלאוקומה, כאשר ציונים של 0.5 ומעלה נחשבים לחיוביים. כדי לנצל היטב את הנתונים הזמינים, החוקרים השתמשו בדגימה מאוזנת, בפונקציות עלות משוקללות וב- cross validation, והשוו את הטרנספורמר לרשת קונבולוציונית חזקה שנקראת EfficientNet.

Figure 2. תמונת העין מחולקת לפאצ'ים שעוברים עיבוד רב-שכבתי כדי להפריד בין דיסקים אופטיים בריאים לנפגעים.
Figure 2. תמונת העין מחולקת לפאצ'ים שעוברים עיבוד רב-שכבתי כדי להפריד בין דיסקים אופטיים בריאים לנפגעים.

כמה טוב הצליח המערכת לזהות מחלה מוקדמת

כאשר נבחן על תמונות שלא נראו במהלך האימון, מודל הוויז'ן טרנספורמר כמעט והפריד באופן מושלם בין עיניים גלאוקמטיות לעיניים בריאות. מדד הביצועים העיקרי שלו, השטח מתחת לעקומת המקבל (AUC), היה 1.00 על סט המבחן, עם דיוק של בערך 99 אחוז, רגישות מאוד גבוהה וספציפיות מאוד גבוהה. במילים מעשיות, המערכת כמעט ולא פספסה מקרים של גלאוקומה וסימנה מעט מאוד עיניים בריאות כפגועות. כאשר החוקרים אתגרו מאוחר יותר את המודל עם כמעט אלף עיניים שסבלו מגלאוקומה בינונית עד מתקדמת, הוא זיהה נכונה את כולן פרט לאחת. הטרנספורמר גם עלה על הגישה המבוססת EfficientNet, שהציגה דיוק נמוך יותר וכן יותר אזעקות שווא וחסרים.

מה משמעות הדבר לטיפול בעיניים

כיוון שהמודל פועל על תמונות דיסק אופטיות סטנדרטיות והוכשר על קבוצה גזעית מגוונת של מטופלים, הוא מציע הצצה ריאליסטית לאופן שבו בינה מלאכותית עשויה לסייע בסקרינג לגלאוקומה בחלקים רבים של העולם. המחברים מזהירים שהמחקר השתמש בגודל מדגם כולל קטן יותר מאשר מחקרים אחרים והסתמך על מאגרי חוץ עבור חלק גדול מבקרות הבריאות, מה שעלול להכניס הטיות נסתרות. הם טוענים שאוספים גדולים ומגוונים יותר של תמונות, תמונות שצולמו במצלמות ניידות והכללת מידע בסיסי על המטופל כמו גיל או דרגת קוצר ראייה יהיו צעדים חשובים בהמשך. עם זאת, הממצאים שלהם מצביעים על כך שניתוח חכם של תמונות עיניים פשוטות עשוי להפוך לשיטה חסכונית לתפיסת גלאוקומה בשלבים מוקדמים ולהפחית עיוורון מונע, בייחוד במקומות שבהם מומחים נדירים.

מסקנה לקוראים

עבודה זו מראה שמודל מחשב מתקדם יכול ללמוד לזהות את טביעות האצבע המוקדמות של גלאוקומה מתמונות שגרתיות של עצב הראייה עם דיוק מאוד גבוה. בעוד שעדיין נדרשת בדיקה רחבה יותר במרפאות בעולם האמיתי, כלים כאלה עשויים יום אחד לעזור לרופאים למיין במהירות מספר גדול של מטופלים בין אלו שזקוקים לטיפול עיניים דחוף לאלו שאינם, ובכך להנגיש הגנה מוקדמת על הראייה ברחבי העולם.

ציטוט: Bouris, E., Leyva, B.K., Odugbo, O.P. et al. A vision transformer model for the detection of glaucoma from optic disc photographs. Sci Rep 16, 14831 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44662-7

מילות מפתח: בדיקה לגלאוקומה, צילום דיסק האופטיק, למידה עמוקה, ויז'ן טרנספורמר, בריאות העין