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基于OCT和OCT血管成像的深度学习辅助AMD分期

本研究利用深度学习模型,基于OCT和OCTA数据自动对年龄相关性黄斑变性(AMD)严重程度进行分期。在271名参与者中,分析了三种模型:基于生物标志物图谱的模型、2D en face投影模型和3D体积模型。所有模型均表现良好,其中基于生物标志物的模型综合性能最佳,QWK达0.85,尤其在早期AMD检测方面表现突出。

来源arXiv Computer Vision作者: Yukun Guo, Tristan T. Hormel, An-Lun Wu, Liqin Gao, Min Gao, Steven T. Bailey, Yali Jia

一项新研究探索了利用深度学习模型自动对年龄相关性黄斑变性(AMD)进行分期的潜力。该研究基于光学相干断层扫描(OCT)和OCT血管成像(OCTA)数据,开发了三种不同的深度学习模型,并评估了它们的性能。

研究共纳入271名50岁及以上的参与者,这些参与者具有不同程度的AMD严重性。所有参与者均使用扫频源OCTA系统(SOLIX; Visionix/Optovue Inc., CA)进行中央黄斑6x6毫米OCT/OCTA容积扫描。AMD严重程度根据AREDS简化严重性量表分为四个阶段:无AMD、早期AMD、中期AMD和晚期AMD。

研究人员开发了三种模型,分别基于不同的输入模态:(1)基于分割病理特征的生物标志物图谱,包括视网膜液、玻璃膜疣、地图样萎缩(GA)和黄斑新生血管(MNV);(2)二维(2D)en face OCT和OCTA投影;(3)三维(3D)OCT/OCTA容积数据。所有模型均采用基于EfficientNet的架构,并使用归一化输入、数据增强和五折交叉验证进行训练。

总共分析了来自271名参与者351只眼睛的2,030个OCT/OCTA容积数据。结果显示,所有模型均表现出强大的AMD分期能力,与参考标准具有高度一致性(二次加权卡帕系数QWK≥0.83)。其中,基于生物标志物的模型取得了最高的总体性能(QWK = 0.85 ± 0.03,均值±标准差),并且在早期AMD检测方面表现最佳(F1分数 = 0.59 ± 0.14)。3D模型的性能与2D OCT/OCTA模型相当(QWK分别为0.83 ± 0.04和0.83 ± 0.09),而2D OCT/OCTA模型具有最高的精确度(0.79 ± 0.06),并且最准确地识别了无AMD的眼睛。

研究表明,基于OCT/OCTA数据的深度学习模型能够准确、自动地对AMD严重程度进行分级。在评估的三种方法中,基于生物标志物的模型提供了最平衡的性能,并在早期AMD检测方面显示出特别的价值。这一技术有望在临床实践中辅助医生进行AMD的筛查和诊断,尤其是在早期阶段及时干预。