De to mest publiserende forskerne på OsloMet, Anis Yazidi og Tor Paaske Utheim, gjør framskritt i forskning på bruk av kunstig intelligens i diagnostikk og behandling av tørre øyne.
Øyelege og professor Tor Paaske Utheim forsker på tørre øyne – en av de mest utbredte sykdommene i verden.
Sammen med andre forskere på Artifical Intelligence (AI) Lab på OsloMet og SimulaMet tar han og kollega Anis Yazidi i bruk kunstig intelligens for å utvikle bedre diagnostikk og behandling.
Med seg har de også forskere fra Harvard Medical School og andre universiteter i Norge i tillegg til fagfolk fra norske sykehus.
Moderne livsstil gir tørre øyne
Flere får tørre øyne på grunn av vår moderne livsstil med mye skjermbruk, air-condition, bruk av kontaktlinser og medisiner.
Som øyelege i Tørreøyneklinikken og Øyehelseklinikken har Utheim en rekke ganger registrert en sammenheng mellom skjermbruk og tørre øyne. Han ser stadig yngre pasienter i Tørreøyneklinikken. Det er en spesialklinikk som utelukkende har hatt fokus på tørre øyne i over ti år.
Noen har så store plager at de ikke klarer å delta i samfunnet slik de gjorde før symptomene meldte seg, forklarer professoren.
Pasientene melder om redusert arbeidskapasitet og sykmeldinger ved siden av betydelig redusert livskvalitet. Tørre øyne er også en samfunnsøkonomisk utfordring da tilstanden rammer så mange.
Forskergruppen valgte derfor å gå igjennom alt av forskningslitteratur i verden knyttet til skjermbruk og tørre øyne basert på Utheims observasjoner over ti år.
Skjermbruk kan gi tørre øyne
Studier viser at så lite som en til to timer skjermbruk er assosiert med tørre øyne. Da de aller fleste er avhengige av å bruke skjerm, ble derfor neste spørsmål hva er det med skjermbruk som forårsaker tørre øyne.
Blant en rekke mulige årsaker forskerne fant, er redusert og ufullstendig blunking godt dokumentert. Dette er uheldig da det som heter tårefilmen fornyes hver gang man blunker.
Tårefilm lages av tårekjertelen og smører øyet med fettstoffer fra kjertler i øyelokkene.
Tårefilmen er meget viktig da den beskytter øyet. Svekket tårefilm gir både sår på hornhinnen og en rekke plager som rennende øyne, lysskyhet, kløe, svie, fremmedlegemefølelse og redusert syn.
Han legger til at redusert syn skyldes ujevn tårefilm.
Hva er løsningen?
For få uker siden presenterte en internasjonal ekspertkomité en rapport i regi av det globale Tear Film and Ocular Surface Society (TFOS).
I rapporten fremhever de betydningen av blant annet omega-3 tilskudd, korreksjon av brytningsfeil og briller som er godt tilpasset skjermavstanden for å unngå unødvendig anstrengelse ved skjermbruk. En brytningsfeil er om du for eksempel har feil styrke på brillene. Da brytes ikke bildet du ser riktig.
Dette er enda en grunn til å oppsøke optiker, presiserer Utheim.
Ekspertkomiteen hadde også andre forslag til hva man kan gjøre i et forsøk på å redusere risikoen for tørre øyne:
- Lav plassering av skjermen for å sikre en liten øyespalte og dermed minst mulig fordampning av tårefilmen.
- Skjermprogrammer som minner skjermbruker på å blunke eller ta pauser.
- Større skrifttype, hvilket gir mindre anstrengelser ved skjermbruk
- Bytt til elektronisk papir (E-Paper)
- Begrense skjermbruk til fire–fem timer per dag.
Varmebehandling kan gi resultater
Studier er viktige for å avklare beste behandling av tørre øyne.
I samarbeid med Oslo universitetssykehus og Universitetet i Oslo har forskerne i Tørreøyneklinikken konkludert at øyelokkbehandling med tilførsel av varme og fuktighet ikke ga bedre resultater enn varme alene.
Ved øyelokkbehandling tar man sikte på å behandle øyelokkene slik at tilførselen av fettstoffer blir bedre. Uførselskanalen til disse kan for eksempel være tilstoppet av bakterier ved infeksjoner. Varmebehandling kan for eksempel være behandling med varme masker eller omslag. Det kan bidra til å «smelte» tilstopping i øyelokkene.
Øyelokkbehandlingen hvor legen både tilfører varme og fuktighet, krever dyre spesialbriller og forbruksmateriell, mens varmebehandling alene bare koster en brøkdel og heller ikke har noen løpende kostnader.
Betennelsesdempende dråper
En annen studie med overraskende resultater ble for få uker siden presentert på verdens største øyekonferanse (ARVO). Her fant forskerne at betennelsesdempende dråper fremgangsmåten som benyttes i Tørreøyneklinikken, ga gode resultater både på symptomer og medisinske funn ved tørre øyne.
En mulig bivirkning med bruk av disse medikamentene er trykkstigning i øyet. Vår studie viste imidlertid litt lavere trykk i øyet etter gjennomført behandling, forteller Utheim.
Han planlegger nå nye studier i samarbeid med AI Lab for å optimalisere behandling av tørre øyne.
Her bruker vi kunstig intelligens til å gå gjennom svært mange bilder av tørre øyne, i tillegg brukes øvrige data fra undersøkelsene, sier AI-professor Anis Yazidi.
Med de nyeste modeller for kunstig intelligens vil forskerne kunne få en dypere forståelse av tørre øyne. Dermed vil de bedre kunne behandle en av verdens vanligste sykdommer.
Proteinanalyser gir forklaringer
Et eksempel på bruken av AI er proteinanalyser av tårefilmen fra 233 pasienter i Tørreøyneklinikken.
Over 2.000 proteiner ble identifisert og kunstig intelligens ble benyttet til å kartlegge hvilke av disse proteinene som var av størst betydning sett opp mot alvorsgraden av tørre øyne.
Flere metoder ble benyttet, og de 20 viktigste proteinene identifisert fra hver av metodene danner nå grunnlag for videre studier i forskergruppen.
Ser nye sammenhenger med kunstig intelligens
Og samarbeidet har vært nyttig for forskerne.
Nå kan vi se sammenhenger, både medisinsk og biokjemisk, ved hjelp av kunstig intelligens. Det har vi ikke vært i stand til å se tidligere, sier Tor Paaske Utheim.
Kunstig intelligens kan generere og teste ut en rekke hypoteser lynraskt. Også hypoteser som kan være svært krevende for oss mennesker å komme på. Det er åpenbare fordeler ved bruk av kunstig intelligens innen medisin. Det gir et betydelig fortrinn på veien mot ny og bedre behandling, sier Yazidi.
Tor Paaske Utheim mener AI øker muligheter for både bedre diagnostikk og behandling.
God diagnostikk er en forutsetning for god behandling. Vi ønsker derfor etter beste evne å bidra i fagfeltet på begge fronter. Ved hjelp av kunstig intelligens er vi i stand til å analysere svært store datamengder på kort tid.
Datamodellene blir også bedre over tid da de lærer av tilgjengelige data. Dette er et meget spennende og ikke minst viktig, felt i medisin.
Vil utvikle nytt tåresubstitutt
Forskerne jobber nå med å utvikle et nytt kunstig tåresubstitutt i samarbeid med forskere på Oslo universitetssykehus, Sørlandet sykehus i Arendal, Sykehuset i Vestfold og Harvard Medical School.
Her skal fettstoffene i tårefilmen hos friske pasienter analyseres og sammenliknes med fettstoffene hos pasienter med tørre øyne. Funnene håper vi kan brukes til å utvikle bedre kunstig tårevæske enn hva som er tilgjengelig i dag, forteller Utheim.
Han mener dette kan gjøres ved tilsetning av nøye utvalgte fettstoffer basert på kunstig intelligens. De kan stabilisere tårefilmen og dermed redusere eller fjerne pasientens plager.
I Tørreøyneklinikken har vi sett en klar sammenheng mellom tårefilmens stabilitet og pasients symptomer. Det er grunnen til at det er her vi særlig legger inn kreftene.
Flere farmasiselskap vil nå samarbeide med forskergruppen om å utvikle bedre kunstig tårevæske.
Ønske om bedre behandling
Bak det hele ligger forskernes ønske om å bidra til bedre behandling av en av verdens mest vanlige sykdommer. Bare i Norge er flere hundre tusen rammet.
Om egne grep for å unngå tørre øyne ikke fører frem, finnes det heldigvis behandling i 2023 som bare for få år siden ikke var tilgjengelig i Norge.
Reseptbelagte betennelsesdempende medikamenter har en viktig plass i behandling av mange former for tørre øyne. Vi må heller ikke glemme manuell behandling. Det kan åpne tilstoppede kjertler i øyelokkene.
Tannrens er blitt en av de mest naturlige prosedyrer i befolkningen. Annerledes er det med regelmessig øyelokkpleie og rens.
Ifølge professoren er betydningen av dette dessverre underkommunisert i Norge. Å gå årevis med tilstoppende kjertler i øyelokkene er langt fra ideelt. Særlig nå som det er kjent at nesten alle tørre øyne pasienter har symptomer som kan tilskrives øyelokkene helt eller delvis.
Lysbehandling er utvilsomt et stort fremskritt den senere tid. Det hjelper de fleste blant annet ved å redusere betennelse på øyets overflate, sier øyelegen.
Han forteller at de i samarbeid med AI lab har et mål om å forstå hvem som har størst mulighet for å få effekt av behandlingen. Videre å finne ut hva man kan gjøre for å sikre de beste, langvarige resultatene.
Da vi startet med lysbehandling i Tørreøyneklinikken for flere år siden, var resultatene klart dårligere enn de vi har i dag. Dette har inspirert oss til å trekke inn AI i ytterligere prosjekter, fortsetter Utheim.
Med dagens skjermbruk, som for mange starter før barneskolealder, frykter forskerne at enda flere blir rammet om noen tiår. De første symptomene kan melde seg i større grad i ung alder. Da gjelder det å stå godt rustet og kunne gi den beste behandlingen.
Forebygging er imidlertid langt gunstigere enn behandling, både for pasienten og samfunnet. Det er følgelig viktig at ny og godt dokumentert kunnskap om risikofaktorer for tørre øyne gjøres kjent i befolkningen.
Referanser:
OsloMet – storbyuniversitetet
Andrea M. Storås mfl.: Artificial intelligence in dry eye disease. Ocul Surf. 2022. Sammendrag. DOI: 10.1016/j.jtos.2021.11.004
Fredrik Fineide mfl.: Predicting an unstable tear film through artificial intelligence. Scientific Reports, 2022. Sammendrag. DOI: 10.1038/s41598-022-25821-y
Fredrik Fineide mfl.: Predicting Meibomian Gland Dropout and Feature Importance Analysis with Explainable Artificial Intelligence. The 36th IEEE International Symposium on Computer-Based Medical Systems, 2023, Italy.
