Lepsze operacje zaćmy dzięki analizie wideo z użyciem sztucznej inteligencji

Międzynarodowy zespół badawczy z Sankara Eye Foundation India, pod kierownictwem Uniwersyteckiej Kliniki w Bonn (UKB) i Uniwersytetu w Bonn, opracował pierwsze na świecie narzędzie AI do automatycznego rozpoznawania faz małoinwazyjnej operacji zaćmy (Small Incision Cataract Surgery – SICS).

Wyniki badań opublikowano w prestiżowym czasopiśmie Scientific Reports. Równolegle ogłoszono globalny konkurs AI w ramach konferencji MICCAI 2025 w Daejeon (Korea Południowa), w którym zespoły będą rywalizować, tworząc algorytmy rozpoznające fazy operacji. Termin nadsyłania zgłoszeń upływa 15 sierpnia 2025 r.

Nowy zbiór danych: SICS-105

Zaćma, zwana potocznie „kataraktą”, to najczęstsza przyczyna ślepoty na świecie. Najbardziej dotknięte są osoby z krajów o niskich i średnich dochodach, takich jak Indie. Tam preferowaną metodą leczenia jest tania i skuteczna operacja SICS, jednak ze względu na ograniczone zasoby i dostęp do szkoleń jej wyniki bywają słabsze. „Zastosowanie AI do tej techniki pozostaje wciąż słabo zbadane” – mówi dr Maximilian Wintergerst z Kliniki Okulistyki UKB, kierownik projektu.

W przeciwieństwie do fakoemulsyfikacji, szeroko stosowanej w krajach rozwiniętych, dla której istnieją już algorytmy analizy wideo, dla SICS dotychczas brakowało zarówno danych, jak i algorytmów. Nowa publikacja wprowadza zestaw danych „SICS-105” – publicznie dostępne nagrania 105 operacji przeprowadzonych w Sankara Eye Hospitals w Indiach.

Zespół z Uniwersytetu w Bonn, pod kierunkiem prof. Jürgena Galla, stworzył model głębokiego uczenia „MS-TCN++”, który rozpoznaje poszczególne fazy operacji – np. przygotowanie dostępu czy manipulacje przy soczewce – z dokładnością ponad 85%.

Wyzwanie SICS-155: globalny konkurs i krok milowy dla edukacji

Kolejnym krokiem jest ogłoszenie konkursu „SICS-155 Challenge”. Zespół badawczy rozszerzył zbiór danych do 155 operacji obejmujących 18 różnych faz chirurgicznych, które zostały ręcznie oznaczone przez okulistów z Sankara Eye Foundation. Oprogramowanie do anotacji opracowali naukowcy z Microsoft Research India i Fundacji Sankara.

Prof. Thomas Schultz z Uniwersytetu w Bonn zachęca międzynarodowe zespoły do przesyłania własnych algorytmów rozpoznawania faz operacyjnych i krótkiego opisu metodologii. Celem jest przyspieszenie rozwoju AI do analizy wideo z operacji w krajach rozwijających się oraz poprawa jakości szkolenia chirurgów i wyników leczenia zaćmy.

Przyszłość: wykrywanie narzędzi chirurgicznych i powikłań

Kolejnym etapem rozwoju projektu jest opracowanie algorytmów do automatycznego rozpoznawania używanych narzędzi oraz powikłań śródoperacyjnych. Prace te prowadzą zespoły informatyczne z Microsoft Research India i Uniwersytetu w Bonn.

Partnerzy i finansowanie

Projekt to wspólna inicjatywa Uniwersyteckiej Kliniki w Bonn, Uniwersytetu w Bonn, Sankara Eye Foundation India i Microsoft Research India. Finansowanie zapewniły: niemieckie Ministerstwo Współpracy Gospodarczej i Rozwoju (BMZ), fundacja Else Kröner-Fresenius oraz GIZ. Konkurs AI wspiera również Lamarr Institute for Machine Learning and Artificial Intelligence.

Publikacja: Simon Mueller et al.: Phase Recognition in Manual Small-Incision Cataract Surgery with MS-TCN++ on the Novel SICS-105 Dataset, Scientific Reports, DOI: 10.1038/s41598-025-00303-z

Więcej informacji o konkursie i rejestracja:
👉 https://medvisbonn.github.io