Aprendizaje profundo: ¿La atención oftalmológica del futuro? / Deep learning - the ophthalmological care of the future?

RESUMEN

El aprendizaje profundo es un tipo de inteligencia artificial computarizada que tiene como objetivo entrenar a una computadora para que realice tareas que normalmente realizan los humanos basándose en redes neuronales artificiales. Los avances tecnológicos recientes han demostrado que las redes neuronales artificiales se pueden aplicar a campos como el reconocimiento de voz y audio, la traducción automática, los juegos de mesa, el diseño de fármacos y el análisis de imágenes médicas. El desarrollo de estas técnicas ha sido extremadamente rápido en los últimos años y las redes neuronales artificiales hoy en día superan a los humanos en muchas de estas tareas. Las redes neuronales artificiales se inspiraron en la función de sistemas biológicos como el cerebro y los nodos conectados dentro de estas redes que modelan las neuronas. El principio de tales redes es que están capacitadas con conjuntos de datos donde se conoce la verdad fundamental. Como ejemplo, la red debe estar capacitada para identificar imágenes donde se representa una bicicleta. Esto requiere una gran cantidad de imágenes donde las bicicletas se etiquetan manualmente (la llamada verdad fundamental) que luego son analizadas por la computadora. Si se utilizan suficientes imágenes con bicicleta o sin bicicleta, la red neuronal artificial puede entrenarse para identificar bicicletas en otros conjuntos de imágenes. En las imágenes médicas, los enfoques clásicos incluyen la extracción de características semánticas definidas por expertos humanos o características agonísticas definidas por ecuaciones. Las características semánticas pueden proporcionar una buena especificidad para el diagnóstico de enfermedades, pero pueden diferir entre diferentes médicos dependiendo de su nivel de experiencia, requieren mucho tiempo y son costosas. Las características agonísticas pueden tener una especificidad limitada, pero ofrecen la ventaja de una alta reproducibilidad. El aprendizaje profundo tiene un enfoque diferente. Se requiere un conjunto de datos de entrenamiento donde se conoce la verdad básica, en este caso el diagnóstico. El número de datos necesarios es elevado y, por lo general, se utilizan 100.000 imágenes o más. Una vez que se entrena la red neuronal artificial, se puede aplicar a un conjunto de datos de validación en el que también se conoce el diagnóstico, pero no se informa a la computadora. La salida de la red neuronal artificial es, en el caso más simple, una enfermedad o ninguna enfermedad que pueda compararse con la verdad fundamental. La concordancia con la verdad del terreno se cuantifica utilizando medidas como el área bajo la curva (AUC, puede tomar valores entre 0 y 1, siendo 1 la discriminación perfecta entre salud y enfermedad), especificidad (puede tomar valores entre 0% y 100% y la proporción de negativos reales que se identifican correctamente) y la sensibilidad (puede tomar valores entre 0% y 100% y cuantifica la proporción de positivos reales que se identifican correctamente). Si se requiere una alta sensibilidad o una alta especificidad depende de la enfermedad, la prevalencia de la enfermedad, así como el entorno clínico real donde se debe emplear esta red