Le chercheur Tamir Denis du laboratoire du Prof. Lior Wolf de l'Ecole des sciences informatiques et d'intelligence artificielle de l'Université de Tel-Aviv, en collaboration avec l'équipe de recherche du Prof. Haim Suchowski de l'Ecole de physique, et de chercheurs du Centre médical Sheba, a mis au point un système d'intelligence artificielle capable d'évaluer le taux d'hémoglobine et les principaux marqueurs sanguins à partir d'un court enregistrement vidéo des vaisseaux sanguins de la conjonctive, la membrane transparente recouvrant le blanc de l'œil, sans piqûre ni prélèvement de sang. Il s'agit d'une avancée significative dans le domaine des analyses sanguines non invasives, répondant à l'un des besoins les plus importants du marché, jusqu'à présent sans réponse.
Les résultats de l'étude, à laquelle ont participé les Prof. Ygal Rotenstreich, chef du service d'électrophysiologie et du laboratoire de recherche sur la rétine du Centre médical Sheba et le Dr. Ifat Sher-Rosenthal, directrice de recherche et responsable du laboratoire de chirurgie rétinienne réparatrice, ont été publiés dans la revue scientifique npj Digital Medicine du groupe Nature.
Transformation des vidéos oculaires en données sanguines
Les analyses sanguines figurent parmi les actes médicaux les plus pratiqués au monde, mais elles reposent encore sur des prélèvements invasifs et un traitement complexe en laboratoire. Les tentatives précédentes pour établir une corrélation entre des sites anatomiques spécifique et l'évaluation des marqueurs sanguins ont jusqu'à présent échoué. Selon les chercheurs, la nouvelle technologie mise au point à l'UTA pourrait permettre à terme un dépistage plus rapide et plus accessible, notamment dans les régions où l'accès aux soins médicaux est limité, entre autres de l'anémie, l'une des maladies les plus répandues dans le monde, touchant environ 30 % de la population du globe.
L'étude présente une nouvelle technologie appelée « Vidéo des vaisseaux » qui convertit des enregistrements vidéo à fort grossissement des minuscules vaisseaux sanguins de la conjonctive en une représentation numérique compacte de la structure vasculaire et de la dynamique du flux sanguin. Ces informations sont ensuite intégrées à un système d'intelligence artificielle entraîné à identifier les corrélations entre les caractéristiques du flux sanguin et les marqueurs sanguins clés, tels que le taux d'hémoglobine et le nombre de globules rouges.
Au cours de l'étude, 224 participants ont soumis à la fois à des analyses sanguines standard et à une imagerie de la conjonctive à l'aide d'une caméra RVB à grossissement 50x, appareil qui capture les images en couleur Rouge Vert Bleu à forte capacité de rapprochement optique ou numérique. Des enregistrements vidéo de dix secondes ont été collectés pour chaque œil.
L'importance des minuscules vaisseaux sanguins
Le résultat le plus marquant atteint par le système est un taux de précision de 82,8 % dans la détection de l'anémie. Une forte corrélation a été de plus observée concernant le taux d'hémoglobine et le nombre de globules rouges.
Selon les chercheurs, l'un des exemples les plus remarquables des capacités de ce système réside dans sa capacité à détecter des différences subtiles entre des vaisseaux sanguins extrêmement fins. L'étude a révélé que ces vaisseaux fournissaient les informations les plus précises pour prédire le taux d'hémoglobine. Les chercheurs expliquent que dans les vaisseaux très étroits, les cellules sanguines se déplacent en file indienne, ce qui facilite l'identification des schémas de flux sanguin et des variations associées à la concentration d'hémoglobine. Les modèles entraînés exclusivement sur ces petits vaisseaux ont obtenu des résultats nettement supérieurs à ceux basés sur des vaisseaux plus larges.
Les chercheurs notent cependant l'importance de la qualité du traitement vidéo pour la fiabilité des résultats. Ils ont constaté que la stabilisation des mouvements oculaires et la suppression du bruit numérique amélioraient considérablement les performances du système. Lorsque ces étapes étaient omises, la corrélation prédictive diminuait de 38 % pour l'hémoglobine et de 19 % pour le nombre de globules rouges.
Comme le soulignent les chercheurs, il ne s'agit encore que d'une étude de validation du concept et des études plus vastes et plus diversifiées seront nécessaires avant que la nouvelle technologie puisse être mise en œuvre en clinique. Néanmoins, ils pensent qu'elle pourrait aboutir à terme à un appareil portable compact servant d'outil de dépistage de première intention dans les cliniques, les centres de soins communautaires et même à domicile.
Une nouvelle source d'informations physiologiques
« Ce qui nous a le plus fascinés, c'est que dans cette région de l'œil, on peut non seulement observer les vaisseaux sanguins, mais aussi, dans certains cas, le flux sanguin lui-même », explique Tamir Denis. « Cela fait de la conjonctive un domaine de recherche exceptionnel et extrêmement prometteur. Pour nous, elle représente une nouvelle source d'informations physiologiques qui, combinée au traitement d'images et à l'intelligence artificielle, pourrait transformer radicalement l'expérience du dépistage et son accessibilité à l'avenir. Notre étude constitue un premier pas dans cette direction. Ce qui m'a enthousiasmé dès le départ dans cette recherche, c'est le sentiment que cette technologie a le potentiel de changer véritablement la vie des patients, notamment dans les régions où l’accès aux infrastructures médicales est limité ».
« Nous considérons cette étude comme une avancée significative vers le développement d’une nouvelle génération de tests médicaux non invasifs », conclut le Prof. Ygal Rotenstreich. « La capacité d’extraire des informations sur le profil sanguin d’une personne à partir d’une simple vidéo des vaisseaux sanguins de l’œil démontre l’énorme potentiel de la combinaison de la physique, de l’optique et de l’intelligence artificielle en médecine. Bien qu’il s’agisse encore d’une étude préliminaire, les résultats sont très encourageants et laissent entrevoir la possibilité de réaliser des tests de dépistage plus rapides, plus simples et plus accessibles, même en dehors du milieu hospitalier. Nous pensons que des technologies de ce type pourraient à terme améliorer l’accès au diagnostic médical et alléger le fardeau des patients dans le monde entier ».
Ces recherches ont été financées en partie par le ministère israélien de l’Innovation, des Sciences et de la Technologie.
Sur la photo, de gauche à droite :
Tamir Denis,, le Dr. Ifat Sher-Rosenthal, le Prof. Ygal Rotenstreich et le Prof. Haim Suchowsk,
(Credit: Sheba Medical Center)
