Prédiction de la fonction visuelle à partir de biomarqueurs de tomographie par cohérence optique automatiquement quantifiés chez les patients présentant une atrophie géographique à l'aide de l'apprentissage automatique

Jun 23, 2023

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 15565 (2022) Citer cet article

2407 Accès

5 citations

18 Altmétrique

Détails des métriques

L'atrophie géographique (AG) est une manifestation menaçant la vision de la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA), l'une des principales causes de cécité dans le monde. Une quantification objective, rapide, fiable et évolutive de l'AG à partir d'analyses rétiniennes par tomographie par cohérence optique (OCT) est nécessaire pour la surveillance de la maladie, la recherche pronostique et les paramètres cliniques pour le développement de thérapies. De tels biomarqueurs automatiquement quantifiés en OCT sont susceptibles d'élucider davantage la corrélation structure-fonction dans l'AG et donc les mécanismes physiopathologiques du développement et de la progression de la maladie. Dans ce travail, nous visions à prédire la fonction visuelle avec l’apprentissage automatique appliqué aux biomarqueurs d’imagerie quantitative acquis automatiquement en GA. Une analyse post-hoc des données d'un essai clinique et de soins cliniques de routine a été réalisée. Un modèle de segmentation automatisé d'apprentissage profond a été appliqué aux examens OCT de 476 yeux (325 patients) atteints d'AG. Un modèle de prédiction d'apprentissage automatique distinct (Random Forest) a utilisé les biomarqueurs quantitatifs OCT (qOCT) résultants pour prédire l'acuité visuelle transversale sous norme (VA) et faible luminance (LLVA). Le critère de jugement principal était le coefficient de régression (r2) et l'erreur absolue moyenne (MAE) pour les VA et LLVA transversales dans les lettres de l'étude ETDRS (Early Treatment Diabetic Retinopathy Study). Les paramètres OCT étaient prédictifs de VA (r2 0,40 MAE 11,7 lettres ETDRS) et de LLVA (r2 0,25 MAE 12,1). Importance des caractéristiques de forêt aléatoire normalisée, en tant que mesure de la valeur prédictive des trois caractéristiques constitutives de GA ; La perte d'épithélium pigmentaire rétinien (RPE), la dégénérescence des photorécepteurs (PDR), l'hypertransmission et leurs emplacements ont été signalés à la fois sur les cartes thermiques au niveau voxel et sur les sous-champs de la grille ETDRS. La région fovéale (46,5 %) et la perte de RPE (31,1 %) avaient la plus grande importance prédictive pour l'AV. Pour LLVA, cependant, les régions non fovéales (74,5 %) et la PDR (38,9 %) étaient les plus importantes. En conclusion, les biomarqueurs qOCT automatisés démontrent une signification prédictive pour VA et LLVA en GA. LLVA est lui-même prédictif de la progression de l'AG, ce qui implique que les biomarqueurs prédictifs qOCT fournis par notre modèle sont également pronostiques.

L'atrophie géographique (AG) est une dégénérescence chronique progressive de la macula, la région centrale de 24 mm2 (20°) de la rétine nécessaire à la vision centrale. Il s’agit de la lésion déterminante de la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA)1,2. L’AG est associée à une perte de vision importante et irréversible. Pour évaluer la fonction visuelle dans la DMLA, l'acuité visuelle (VA) mesurée à l'aide d'un tableau oculaire sous un éclairage standardisé est une mesure de résultat clé établie telle que définie par le Consortium international pour la mesure des résultats en matière de santé3. Il est intéressant de noter qu’aux premiers stades de la DMLA, la VA mesurée dans des conditions de faible luminance (acuité visuelle de faible luminance [LLVA]) peut être réduite alors que la VA standard reste inchangée4,5. La plupart des patients présentent initialement une AG non centrale (affectant la région parafovéale de la macula) et évoluent progressivement vers une atteinte fovéale (AG centrale)6,7,8. Dans ce contexte, la LLVA est en corrélation avec une détérioration future de l'AV et sa réduction indique que le patient se dirigera vers le début d'une maladie en phase terminale et qu'une perte de la fonction fovéale pourrait être imminente. Pourtant, le mécanisme physiologique qui sous-tend cette mesure de résultat est inconnu9,10.

En l’absence de traitement actuel contre l’AG et de thérapies prometteuses à l’horizon11,12,13, il est de plus en plus important d’établir des relations structure-fonction au sein de l’AG, car elles : (i) permettent de mieux comprendre les mécanismes physiopathologiques sous-jacents à l’AG ; (ii) affiner la surveillance de l'activité de la maladie et ainsi les conseils diagnostiques et pronostiques au niveau de chaque patient ; (iii) servir à définir les paramètres cliniques des essais cliniques et permettre l'identification des étapes précoces, c'est-à-dire les opportunités d'interventions susceptibles de prévenir la perte de vision.