La Sankara Eye Foundation India est une organisation pan-indienne à but non lucratif dont la mission est d'éliminer la cécité évitable et curable grâce à une équipe orientée vers le service. L'une des principales causes de cécité évitable chez les adultes en Inde est la rétinopathie diabétique (RD). Pour remédier à ce problème, la Sankara Eye Foundation a collaboré avec la société Leben Care, basée à Singapour, afin de déployer Netra.AI, une plateforme logicielle d'IA basée sur le cloud computing. Conçue sur des technologies Intel, Netra.AI peut aider à identifier les problèmes de rétine chez les patients dans un laps de temps très court avec le même niveau de précision que les médecins humains en utilisant le deep learning.
Défi
L'Inde possède l'une des plus populations de diabétiques les plus importantes au monde, approchant le seuil alarmant de 98 millions de cas d'ici à 20301. Avec plus de 55 millions de malvoyants, dont 8 millions d'aveugles, l'Inde a la plus grande population de malvoyants et d'aveugles au monde. La RD est la principale cause de cécité et de perte de vision chez les personnes en âge de travailler. Par conséquent, la détection et le traitement précoces sont essentiels pour arrêter les dégâts. Cependant, avec 70 % de la population vivant dans les zones rurales de l'Inde, le manque d'ophtalmologistes bien formés pour identifier la RD, en particulier dans les régions rurales éloignées, est une préoccupation majeure. En outre, il existe un écart considérable entre le nombre de patients et les soins médicaux et les infrastructures disponibles dans le pays.
Solution
Pour relever ce défi, la Sankara Eye Foundation a collaboré avec Leben Care pour mettre en œuvre une solution d'IA basée sur la plateforme de processeurs Intel® Xeon® Scalable, alimentée par Intel® Deep Learning Boost (Intel® DL Boost). Intel DL Boost permet à ces processeurs de faire passer les performances de l'IA embarquée au niveau supérieur. En associant la puissance de la plateforme Xeon Scalable, DL Boost et Intel® Advanced Vector Extension 512 (Intel® AVX-512) avec des instances Amazon EC2 C5, Leben Care a pu déployer sa solution intelligente Netra.AI, une plateforme logiciel-service complète d'évaluation du risque rétinien, disponible sur le cloud. Elle a la capacité d'identifier une rétine saine d'une rétine malsaine, ce qui en fait un excellent outil pour dépister les troubles rétiniens auprès d'une vaste population disposant d'infrastructures et de ressources limitées pour les soins tertiaires.
Résultat
Netra.AI, basé sur l'architecture Intel®, a permis à la Sankara Eye Foundation de détecter avec précision les troubles de la vision et de les traiter afin d'éviter toute perte de vision supplémentaire et de minimiser l'incidence de la cécité. Le rapport complet généré par Netra.AI dans les deux minutes qui suivent le téléchargement des images permet aux optométristes ou aux techniciens d'imagerie de conseiller instantanément les patients qui doivent être envoyés à l'hôpital. La solution a également offert une sensibilité et une précision excellentes lors de la détection de toute RD, soit 99,7 % et 98,5 % respectivement2.
La technologie et l'IA démocratisent l'accès aux soins de santé, notamment dans le dépistage des affections. Notre équipe de la Sankara Eye Foundation s'est concentrée sur notre vision d'éliminer la cécité inutile en Inde. La solution actuelle Netra.AI, pour laquelle nous avons joué un rôle essentiel dans la conception et le développement avec Leben Care, utilise des plateformes robustes d'Intel. « Il s'agit d'un exemple de la façon dont des collaborateurs animés par un même état d'esprit peuvent créer des solutions significatives et efficaces pour relever les divers défis auxquels l'humanité est confrontée. » — Dr Kaushik Murali, président, administration médicale, qualité et éducation, Sankara Eye Foundation India.
Innover pour minimiser la perte de vision causée par la RD
La nécessité d'un dépistage approprié du diabète pour réduire le fardeau de la cécité liée à la RD est de plus en plus pressante en Inde. Cependant, le manque de spécialistes de la rétine formés en Inde limite le dépistage efficace des patients asymptomatiques, ce qui fait que les patients se présentent tardivement avec une maladie oculaire diabétique avancée. Le dépistage de la RD basé sur les photographies du fond d'œil, au lieu d'un dépistage physique, peut être effectué en utilisant la classification manuelle des images du fond d'œil par des classificateurs formés ou des spécialistes de la rétine. La technologie d'IA pour la détection de la RD a ouvert un nouveau front pour le dépistage de la RD et s'améliore rapidement. L'application de cette technologie pour diagnostiquer les patients orientables atteints de RD a un impact considérable sur la réduction de la cécité chez les patients.
Présentation de la solution Netra.AI3.
Dans le contexte actuel, chaque patient diabétique doit être orienté vers un spécialiste de la rétine pour la gestion et le traitement de la RD. La Sankara Eye Foundation India a utilisé Netra.AI, basé sur l'architecture Intel pour identifier précisément les troubles de la vision et a réussi à réduire considérablement la charge du dépistage pour les chirurgiens vitréo-rétiniens (VR).
Développé par Leben Care en collaboration avec la Sankara Eye Foundation India, Netra.AI est une plateforme logiciel-service complète d'évaluation du risque rétinien disponible dans le cloud. Les images de l'œil des patients sont capturées à l'aide de caméras de fond d'œil, puis téléchargées sur la plateforme basée sur le machine learning, qui reçoit les données anonymes des patients via un portail web ou une API. Grâce à ces images, Netra.AI peut diagnostiquer des pathologies rétiniennes comme la RD, le glaucome et la dégénérescence maculaire entre autres, qui nécessitent une attention médicale immédiate.
Netra.AI, qui a été formé pour être agnostique aux microscopes spécialisés de faible puissance avec des caméras jointes, offre la possibilité d'être utilisé comme module en ligne et hors ligne, comme un boîtier autonome. La solution utilise des algorithmes de pointe, développés en collaboration avec d'éminents experts de la rétine, grâce à un réseau neuronal convolutif profond (DCNN) à quatre étapes. Ce réseau neuronal permet de détecter les photographies rétiniennes à partir d'images non rétiniennes, de détecter la distorsion de qualité générique pour l'évaluation automatique de la qualité de l'image, de détecter le stade de la RD et d'annoter les lésions en fonction de la densité des pixels dans les images du fond de l'œil.
La solution a la capacité d'identifier une rétine normale d'une rétine anormale, ce qui en fait un excellent outil pour le dépistage des troubles rétiniens auprès d'une vaste population, en particulier celle dont les infrastructures et les ressources en soins tertiaires sont limitées. Le modèle est formé pour identifier les différents stades de la rétinopathie diabétique et pour suggérer si le patient a besoin d'une orientation précoce ou d'un suivi régulier. En outre, il peut identifier le glaucome, ce qui peut être un excellent outil pour le dépistage précoce de cette maladie progressive qui conduit à la cécité, et ainsi contribuer à un traitement et à un contrôle précoces.
L'utilisation de l'IA pour améliorer la détection et la prévention des maladies est une étape essentielle pour l'industrie des soins de santé et un pas de géant pour l'humanité. L'Inde possède l'une des plus grandes populations de diabétiques au monde et la rétinopathie diabétique (RD) est la principale cause de perte de vision et de cécité chez les personnes en âge de travailler. Netra.AI, alimenté par Intel, est une solution d'IA basée sur le cloud qui peut évoluer rapidement pour permettre une détection plus rapide et précise des troubles rétiniens auprès de vastes populations disposant de ressources sanitaires limitées. « La Sankara Eye Foundation et Leben Care ont tiré parti de la puissance des processeurs Intel Xeon Scalable et d'Intel Deep Learning (DL) Boost intégré pour détecter avec précision la RD et permettre un traitement rapide afin de lutter efficacement contre la perte de la vue et la cécité évitables chez les patients diabétiques. » — Prakash Mallya, VP & MD, Sales, Marketing and Communications Group, Intel India
Figure 2 : Caractéristiques principales de Netra.AI4.
Des capacités d'IA avancées grâce à Intel
Netra.AI maximise les processeurs Intel® pour l'inférence du modèle de deep learning au niveau de la production. Leben Care a exploité les instances C5 et M5 de l'Elastic Compute Cloud (EC2) d'AWS, alimentées par des processeurs Intel Xeon Scalable. La plateforme d'annotation ophtalmologique et l'inférence de plusieurs modèles de deep learning, combinés aux accélérateurs d'inférence élastiques TensorFlow (EIA), ont fourni l'environnement idéal pour exécuter les charges de travail avancées à forte intensité de calcul. La solution Netra.AI s'appuie sur les instances Amazon EC2 C5 et M5 dotées de processeurs Intel Xeon Scalable de 2ᵉ génération, car elles offrent un rapport prix/performances optimal en matière de calcul et de mémoire par rapport aux instances similaires basées sur d'autres processeurs.
L'architecture Intel offre également une protection solide des données, un traitement rapide de grands volumes de données et une flexibilité de service sans aucun inconvénient de performances. Les processeurs Intel Xeon Scalable ont fourni les capacités clés nécessaires au pilotage de la solution Netra.AI, qui comprennent :
- Intel DL Boost offre une accélération intégrée de l'IA, avec des performances rapides d'inférence de deep learning sur la classification des images dans les processeurs Intel Xeon Scalable de 2ᵉ génération.
- Intel AVX-512 offre des performances applicatives accélérées permettant des améliorations significatives de la vitesse des charges de travail et des applications de données.
Maximiser la valeur des instances AWS
Les instances Amazon EC2 C5, avec la puissance de calcul des processeurs Intel Xeon Scalable avec Intel AVX-512 et Intel DL Boost, permettent à Leben Care de piloter la solution intelligente Netra.AI, alimentée par ML. AWS fournit aux utilisateurs l'accès à des images optimisées par Intel pour TensorFlow, Apache MXNet et PyTorch, en plus des bibliothèques de performance Intel, pour améliorer les performances des applications. Intel et AWS travaillent ensemble pour rendre l'IA simple, accessible et rapide.
Grâce aux instances EC2 basées sur Intel, qui offrent la possibilité d'évoluer en fournissant la puissance de calcul nécessaire, Netra.AI est désormais en mesure de fournir des rapports sur les risques de troubles rétiniens en moins d'une minute, aidant ainsi l'optométriste et les patients à risque à obtenir les informations nécessaires. Pour un optométriste, ces informations peuvent aider à déterminer quand le balayage de la rétine doit être répété (en raison de la mauvaise qualité de l'image ou pour un patient à risque qui doit être orienté vers un hôpital ophtalmologique pour une intervention médicale immédiate).
Produire des résultats à fort impact
Netra.AI a examiné 3 293 patients dans le monde entier à ce jour et a identifié environ 812 patients à risque (24 %). Le rapport généré par Netra.AI permet non seulement d'identifier rapidement la RD, mais il permet également aux médecins d'éduquer le patient en utilisant les images de la rétine, en soulignant la gravité des lésions et en renforçant la nécessité d'un traitement pour éviter la perte de vision.
La solution ne remplace pas les ophtalmologistes ou les chirurgiens de la rétine. Cependant, grâce à l'accessibilité plus facile de ces logiciels et à leur intégration à des appareils de caméra de fond de l'œil plus portables, qui peuvent être utilisés par un technicien seul, cette technologie augmente l'accès au dépistage de la RD, même pour un professionnel de santé non formé. Ce résultat est particulièrement bénéfique dans les pays en développement comme l'Inde, où la pénétration des soins ophtalmologiques spécialisés est insuffisante.
Compte tenu des ressources limitées et de la surcharge du système de santé, ce type de solutions permet de réduire la charge de dépistage pesant sur les spécialistes de la santé et de concentrer les ressources clés sur les patients qui ont besoin d'interventions et de soins immédiats. Elles permettent également de réduire le temps et le coût pour le patient des visites de dépistage dans les centres de soins ophtalmologiques tertiaires. La solution permet de classer correctement les images normales et anormales avec une très grande précision, et aide également à identifier les patients qui n'ont pas besoin d'un traitement supplémentaire à l'hôpital, ce qui évite les déplacements inutiles et permet de gagner du temps pour ceux qui n'ont pas besoin de soins de suivi en DR.
Regarder vers l'avenir
S'appuyant sur cette mise en œuvre, la Sankara Eye Foundation India prévoit d'utiliser des outils d'IA plus avancés sur des processeurs Intel pour une mise à l'échelle spécifique à la région, en respectant les réglementations locales en matière de santé. La Sankara Eye Foundation India se réjouit de forger une collaboration encore plus étroite avec Intel afin d'optimiser davantage la solution, d'intensifier les efforts et de mettre les capacités à disposition par le biais de collaborations solides avec des écosystèmes tels que AWS, et plus encore.