Development of an application for providing corneal topography reports based on artificial intelligence / Criação de aplicativo para confecção de laudos de topografia corneana baseado na inteligência artificial

ABSTRACT

ABSTRACT Purpose: To develop an application (TopEye) in the iOS platform for mobile devices to allow the capture and interpretation of color maps generated by corneal topographers using artificial intelligence. Methods: In the execution, follow-up, and assessment of the project, we used the Scrum methodology and interactive and incremental development process for the project management and agile software development. The ge nerated diagnostic pattern bank consists of 1,172 examples of corneal topography, divided into 275 spherical, 302 symmetrical, 295 asymmetrical, and 300 irregular patterns (keratoconus). For the development of the artificial intelligence of the application, network training was established with 240 images of each pattern type, with a total of 960 patterns (81.91%). The remaining 212 images (18.09%) were used to test the application and will be used for the results. The process is semi-automatic, so the topographic image is captured with a smartphone, the examiner performs the contour of the corneal relief manually, and then the neural network performs the diagnosis. Results: The application diagnosed 201 cases (94.81%) correctly. In 212 images, the algorithm missed the classification of 11 cases (5.19%). The major error that occurred was in distinguishing between symmetrical and asymmetrical classes. In keratoconus screening, the application reached 95.00% sensitivity and 98.68% specificity. Conclusion: The work resulted in obtaining an efficient application to capture topographic images using a smartphone camera and their interpretations through applied artificial intelligence.

RESUMO

RESUMO Objetivo: Desenvolver um aplicativo (TopEye) na plataforma iOS para dispositivos móveis que possibilite a captação e interpretação do mapa de cores gerados por qualquer topógrafo corneano através da inteligência artificial (IA). Metodos: A execução, acompanhamento e avaliação do projeto foi utilizada a metodologia Scrum, processo de desenvolvimento interativo e incremental para gerenciamento de projetos e desenvolvimento ágil de software. O banco de padrões de diagnóstico gerado consiste em 1172 exemplos, divididos em 275 padrões esféricos, 302 regulares simétricos, 295 regulares assimétricos e 300 irregulares (ceratocone). Para o desenvolvimento da inteligência artificial do aplicativo, foi estabelecido o treinamento da rede com 240 imagens de cada tipo de padrão, totalizando 960 (81,91%) padrões. O restante das imagens, 212 (18,09%), foram utilizadas para testar o aplicativo e usadas para gerar os resultados. O processo é semiautomático, assim a captação da imagem topográfica é realizada com smartphone, o examinador realiza o contorno do relevo corneano manualmente para em seguida a rede neural realizar o diagnóstico. Resultados: O aplicativo diagnosticou 201 (94,81%) imagens corretamente. De um total de 212 imagens, o algoritmo errou a classificação de apenas 11 (5,19%). A principal ocorrência de erro foi na distinção das classes simétrica e assimétrica. No rastreio do ceratocone o aplicativo alcançou 95,00% de sensibilidade e 98,68% especificidade. Conclusão: O trabalho resultou na obtenção de um aplicativo eficiente na captura da imagem topográfica pela câmera do smartphone e na interpretação da mesma através da inteligência artificial aplicada.