Nghiên cứu tổn thương võng mạc và đánh giá phần mềm chẩn đoán bệnh võng mạc đái tháo đường type 2

Luận án tiến sĩ y học Nghiên cứu tổn thương võng mạc và đánh giá phần mềm chẩn đoán bệnh võng mạc đái tháo đường type 2. Đái tháo đường là một bệnh rối loạn chuyển hóa glucid mạn tính thường gặp. Theo thống kê của Tổ chức Y tế thế giới tính đến năm 2021 trên thế giới có 530 triệu người mắc ĐTĐ và ước tính đến năm 2050 con số này sẽ tăng lên 1,3 tỷ người.1 Ở Việt Nam, tỷ lệ gia tăng ĐTĐ lên đến khoảng 7 triệu người, 50% trong số đó chưa được chẩn đoán và điều trị. Đến năm 2022 tỷ lệ mắc bệnh ĐTĐ trong dân số đã đạt 7,3% so với 5,4% vào năm 2012.2 
Bệnh nhân ĐTĐ type 2 nếu không được phát hiện và điều trị kịp thời sẽ dễ mắc những biến chứng nguy hiểm. Các biến chứng tại mắt trong bệnh ĐTĐ cũng rất thường gặp và nguy hiểm nhất là biến chứng tại VM dẫn đến suy giảm thị lực hoặc mù lòa.3 Một nghiên cứu vào năm 2013 ở 33 quốc gia cho thấy tỷ lệ mắc bệnh VM ĐTĐ ở những bệnh nhân mắc ĐTĐ type 2 và những bệnh nhân mới được phát hiện ĐTĐ type 2 lần lượt là 27,9% và 10,5%. Đáng chú ý hơn là tỷ lệ này cao hơn ở các nước đang phát triển so với các nước phát triển.

Bệnh VM ĐTĐ là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây mất thị lực trên thế giới. Một phần ba bệnh nhân ĐTĐ có nguy cơ mắc bệnh VM ĐTĐ tiềm ẩn, điều này sẽ tương đương với khoảng 450 triệu người mắc bệnh VM ĐTĐ vào năm 2050.5-7 Bệnh VM ĐTĐ nếu không được phát hiện và điều trị kịp thời sẽ gây ra những tổn thương nặng nề ở đáy mắt như: phù hoàng điểm, tân mạch VM, xuất huyết dịch kính, xuất huyết VM,… dẫn đến tình trạng mù lòa gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng cuộc sống của người bệnh.8 Để ứng phó với sự gia tăng nhanh chóng này, các công cụ có khả năng tham gia vào việc phát hiện sớm bệnh VM ĐTĐ để xử trí kịp thời nhằm khắc phục và giải quyết nguyên nhân gây mù loà do bệnh gây ra là nhiệm vụ tối quan trọng.9, 10 Tại Việt Nam và nhiều nước đang phát triển, nơi tỷ lệ mắc bệnh ĐTĐ đang gia tăng, phần lớn bệnh nhân chỉ được tập trung điều trị kiểm soát đường huyết nhưng lại chưa được sàng lọc một cách có hệ thống các biến chứng mắt do thiếu bác sĩ Nhãn khoa và nguồn lực hạn chế. Do vậy, nhu cầu về việc phát triển các biện pháp hỗ trợ chẩn đoán sớm bệnh VM ĐTĐ ngày càng cao và cần thiết.11 
Trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu trên thế giới đã khám phá tiềm năng của trí tuệ nhân tạo (AI – Artificial Intelligence) trong y học, bao gồm chẩn đoán, theo dõi bệnh và đề xuất các hướng điều trị cho nhiều bệnh lý trên lâm sàng.12-14 Trong chuyên ngành Nhãn khoa, AI đã được chứng minh có khả năng phát hiện một số bệnh lý như bệnh VM trẻ đẻ non, thoái hóa hoàng điểm tuổi già, bệnh VM ĐTĐ,…15-17 Mặc dù AI có những lợi ích tiềm năng trong chẩn đoán bệnh VM ĐTĐ nhưng việc triển khai rộng rãi mô hình sử dụng AI để phát hiện sớm bệnh VM ĐTĐ còn hạn chế.18, 19 Ngoài ra, các đối tượng nhân viên y tế khác nhau tham gia vào phát hiện sớm bệnh VM ĐTĐ để chuyển tuyến bệnh nhân kịp thời cũng chưa được khai thác triệt để mặc dù vấn đề này cũng đã được một số nghiên cứu trên thế giới chứng minh hiệu quả chẩn đoán của các nhân viên y tế khác đã qua đào tạo.20-22
Tại Việt Nam, trong vài năm gần đây đã có những nghiên cứu được tiến hành có sử dụng AI để chẩn đoán bệnh VM ĐTĐ,23-25 tuy nhiên số lượng bệnh nhân trong một số nghiên cứu còn chưa nhiều, hơn nữa cũng chưa có nghiên cứu nào có sự tham gia của các nhóm nhân viên y tế khác (Điều dưỡng nhãn khoa, Bác sĩ Nhãn khoa kinh nghiệm 1 năm, Bác sĩ nội tiết) để phát hiện sớm bệnh VM ĐTĐ dựa trên hình ảnh màu chụp đáy mắt, do vậy chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu tổn thương võng mạc và đánh giá phần mềm chẩn đoán bệnh võng mạc đái tháo đường type 2” với ba mục tiêu:
1.     Phân tích tổn thương võng mạc do bệnh đái tháo đường và xác định một số yếu tố liên quan.
2.   So sánh kết quả đánh giá tổn thương võng mạc đái tháo đường dựa trên hình ảnh chụp đáy mắt giữa các nhóm nhân viên y tế khác nhau thực hiện.
3.     Đánh giá phần mềm chẩn đoán giai đoạn bệnh võng mạc đái tháo đường.

ĐẶT VẤN ĐỀ    1
Chương 1. TỔNG QUAN    3
1.1. Bệnh võng mạc đái tháo đường    3
1.1.1. Đại cương về bệnh đái tháo đường    3
1.1.2. Bệnh võng mạc đái tháo đường    6
1.1.3. Chẩn đoán bệnh võng mạc đái tháo đường trên lâm sàng    19
1.1.4. Một số yếu tố ảnh hưởng tới bệnh võng mạc đái tháo đường    23
1.2. Ứng dụng phần mềm trí tuệ nhân tạo AI trong chẩn đoán bệnh võng mạc đái tháo đường    26
1.2.1. Giới thiệu về nền tảng công nghệ và ứng dụng phần mềm trí tuệ nhân tạo trong khoa học và trong y học    26
1.2.2. Nền tảng công nghệ 4.0 và ứng dụng phần mềm trí tuệ nhân tạo trong hỗ trợ phát hiện nguy cơ và chẩn đoán bệnh võng mạc đái tháo đường    28
1.2.3. Một số phần mềm trí tuệ nhân tạo được ứng dụng trong chẩn đoán bệnh võng mạc đái tháo đường    31
1.2.4. Phần mềm trí tuệ nhân tạo CyberSight AI trong chẩn đoán bệnh võng mạc đái tháo đường    34
1.3. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam    36
1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới    36
1.3.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam    39
Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU    42
2.1. Đối tượng nghiên cứu    42
2.1.1. Tiêu chuẩn lựa chọn    42
2.1.2. Tiêu chuẩn loại trừ    42
2.2. Phương pháp nghiên cứu    42
2.2.1. Thiết kế nghiên cứu    42
2.2.2. Cỡ mẫu và chọn mẫu    43
2.2.3. Phương tiện nghiên cứu    45
2.2.4. Các bước tiến hành nghiên cứu    46
2.2.5. Các chỉ số và biến số nghiên cứu    58
2.2.6. Các tiêu chuẩn chẩn đoán và phân loại bệnh được sử dụng trong nghiên cứu    63
2.3. Xử lý và phân tích số liệu    69
2.4. Đạo đức trong nghiên cứu    70
Chương 3.KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU    71
3.1. Đặc điểm lâm sàng và cận lâm sàng của đối tượng nghiên cứu    71
3.1.1. Đặc điểm về tuổi và giới    71
3.1.2. Đặc điểm về thời gian mắc bệnh đái tháo đường    72
3.1.3. Mức độ kiểm soát glucose huyết của bệnh nhân    72
3.1.4. Mức độ kiểm soát HbA1C của bệnh nhân    73
3.1.5. Đặc điểm mức độ thị lực của bệnh nhân trong nghiên cứu    73
3.1.6. Đặc điểm nhãn áp của bệnh nhân trong nghiên cứu    74
3.1.7. Bệnh lý mắt kèm theo    74
3.1.8. Một số bệnh toàn thân kèm theo    75
3.2. Tổn thương võng mạc do bệnh ĐTĐ gây ra và một số yếu tố liên quan    75
3.2.1. Tỷ lệ tổn thương VM ĐTĐ    75
3.2.2. Các tổn thương trên võng mạc của những mắt có bệnh VM ĐTĐ    76
3.2.3. Giai đoạn tổn thương của bệnh VM ĐTĐ    77
3.2.4. Mức độ thị lực theo thời gian mắc bệnh ĐTĐ    77
3.2.5. Biến chứng bệnh VM ĐTĐ theo thời gian mắc bệnh    78
3.2.6. Biến chứng bệnh VM ĐTĐ theo tuổi và giới    79
3.2.7. Biến chứng bệnh VM ĐTĐ theo mức độ kiểm soát glucose huyết    80
3.2.8. Biến chứng bệnh VM ĐTĐ theo mức độ kiểm soát HbA1C    80
3.2.9. So sánh giá trị trung bình glucose huyết và nồng độ HbA1C với tổn thương VM ĐTĐ    81
3.2.10. Biến chứng bệnh VM ĐTĐ với các bệnh toàn thân khác    82
3.2.11. Mối liên quan giữa một số yếu tố lâm sàng, cận lâm sàng với nguy cơ tổn thương võng mạc do bệnh đái tháo đường    83
3.3. So sánh kết quả đánh giá tổn thương VM ĐTĐ dựa trên hình ảnh chụp ảnh màu đáy mắt ở bệnh nhân đái tháo đường type 2 giữa các nhóm nhân viên y tế khác nhau    85
3.3.1. So sánh kết quả phát hiện các tổn thương trên ảnh màu chụp đáy mắt giữa NVYT nhóm 1 với Bác sĩ Nhãn khoa    85
3.3.2. So sánh kết quả phát hiện các tổn thương trên ảnh màu chụp đáy mắt giữa NVYT nhóm 2 với Bác sĩ Nhãn khoa    90
3.4. Đánh giá phần mềm trí tuệ nhân tạo CyberSight AI trong chẩn đoán bệnh võng mạc đái tháo đường type 2    95
3.4.1. Tổn thương vi mạch    95
3.4.2. Tổn thương xuất tiết    96
3.4.3. Tổn thương xuất huyết    97
3.4.4. Bất thường hoàng điểm    98
3.4.5. So sánh kết quả chẩn đoán bệnh VM ĐTĐ giữa phần mềm trí tuệ nhân tạo và Bác sĩ Nhãn khoa    99
3.4.6. So sánh kết quả phân loại giai đoạn bệnh VM ĐTĐ qua chẩn đoán của phần mềm trí tuệ nhân tạo và Bác sĩ Nhãn khoa    100
3.4.7. So sánh kết quả chẩn đoán phát hiện các tổn thương tại võng mạc giữa phần mềm trí tuệ nhân tạo và Bác sĩ Nhãn khoa    101
3.4.8. So sánh kết quả chẩn đoán giai đoạn bệnh VM ĐTĐ giữa phần mềm trí tuệ nhân tạo và Bác sĩ Nhãn khoa    102
3.4.9. Đánh giá tỷ lệ tương đồng giữa chẩn đoán giai đoạn bệnh VM ĐTĐ của phần mềm trí tuệ nhân tạo và Bác sĩ Nhãn khoa    103
3.4.10. Đánh giá sự ảnh hưởng của mức độ đục thủy tinh thể tới kết quả chẩn đoán của phần mềm trí tuệ nhân tạo    104
3.4.11. Đánh giá sự ảnh hưởng của mức độ giãn đồng tử tới kết quả chẩn đoán của phần mềm trí tuệ nhân tạo    104
Chương 4. BÀN LUẬN    105
4.1. Đặc điểm lâm sàng và cận lâm sàng của đối tượng nghiên cứu    105
4.1.1. Đặc điểm về tuổi và giới    105
4.1.2. Đặc điểm về thời gian mắc bệnh    106
4.1.3. Mức độ kiểm soát nồng độ glucose huyết và HbA1C của bệnh nhân trong nghiên cứu    108
4.1.4. Đặc điểm mức độ thị lực của bệnh nhân trong nghiên cứu    109
4.1.5. Các bệnh lý mắt kèm theo    111
4.2. Phân tích tổn thương võng mạc do bệnh ĐTĐ gây ra trên những bệnh nhân trong nghiên cứu và đánh giá một số yếu tố liên quan    111
4.2.1. Tỷ lệ tổn thương võng mạc đái tháo đường    111
4.2.2. Các hình thái tổn thương trên võng mạc của bệnh VM ĐTĐ    114
4.2.3. Giai đoạn tổn thương của bệnh VM ĐTĐ    117
4.2.4. Mức độ thị lực theo thời gian mắc bệnh    117
4.2.5. Biến chứng bệnh VM ĐTĐ theo thời gian mắc bệnh    118
4.2.6. Biến chứng bệnh VM ĐTĐ theo tuổi và giới    119
4.2.7. Biến chứng bệnh VM ĐTĐ theo mức độ kiểm soát nồng độ glucose huyết và nồng độ HbA1C    120
4.2.8. Biến chứng bệnh VM ĐTĐ với các bệnh toàn thân khác    122
4.2.9. Phân tích hồi quy đơn biến và đa biến một số yếu tố lâm sàng và cận lâm sàng trong dự đoán biến chứng bệnh võng mạc đái tháo đường    123
4.3. So sánh kết quả đánh giá tổn thương VM ĐTĐ dựa trên hình ảnh chụp ảnh màu đáy mắt ở bệnh nhân đái tháo đường type 2 giữa các nhóm nhân viên y tế khác nhau    124
4.3.1. So sánh kết quả đánh giá các tổn thương vi mạch, xuất tiết, xuất huyết trên ảnh màu đáy mắt giữa NVYT nhóm 1 với Bác sĩ Nhãn khoa    124
4.3.2. So sánh kết quả chẩn đoán xác định và phân loại giai đoạn bệnh VM ĐTĐ giữa NVYT nhóm 1 với Bác sĩ Nhãn khoa    126
4.3.3. So sánh kết quả đánh giá các tổn thương vi mạch, xuất tiết, xuất huyết trên ảnh màu đáy mắt giữa NVYT nhóm 2 với Bác sĩ Nhãn khoa    127
4.3.4. So sánh kết quả chẩn đoán xác định và phân loại giai đoạn bệnh VM ĐTĐ giữa NVYT nhóm 2 với Bác sĩ Nhãn khoa    128
4.4. Đánh giá phần mềm trí tuệ nhân tạo CyberSight AI trong chẩn đoán bệnh võng mạc đái tháo đường type 2    129
4.4.1. Tổn thương vi mạch    129
4.4.2. Tổn thương xuất huyết võng mạc    130
4.4.3. Tổn thương xuất tiết võng mạc    131
4.4.4. Bất thường vùng hoàng điểm    132
4.4.5. So sánh kết quả chẩn đoán bệnh VM ĐTĐ giữa phần mềm trí tuệ nhân tạo với Bác sĩ Nhãn khoa    134
4.4.6. So sánh mức độ đồng thuận trong phân loại giai đoạn bệnh VM ĐTĐ giữa chẩn đoán của phần mềm trí tuệ nhân tạo với Bác sĩ Nhãn khoa    137
4.4.7. Đánh giá tỷ lệ tương đồng giữa chẩn đoán của phần mềm trí tuệ nhân tạo và Bác sĩ Nhãn khoa    138
4.4.8. Đánh giá sự ảnh hưởng của một số yếu tố tới kết quả chẩn đoán của phần mềm trí tuệ nhân tạo    139
4.4.9. Những lợi ích của việc sử dụng phần mềm trí tuệ nhân tạo AI trong sàng lọc sớm bệnh VM ĐTĐ    140
KẾT LUẬN    143
KIẾN NGHỊ    146
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU  ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC 

 
 
DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1. Bảng quy đổi thị lực sang LogMAR    45
Bảng 2.2. Mục tiêu điều trị cho bệnh nhân đái tháo đường ở người trưởng thành, không có thai    47
Bảng 2.3. Các chỉ số và biến số nghiên cứu    58
Bảng 2.4. Phân loại quốc tế về giai đoạn bệnh võng mạc đái tháo đường và phù hoàng điểm do đái tháo đường    67
Bảng 2.5. Đánh giá giá trị chẩn đoán của phần mềm trí tuệ nhân tạo    68
Bảng 2.6. Chỉ số Kappa đánh giá mức độ tương đồng trong chẩn đoán    69
Bảng 3.1. Đặc điểm bệnh nhân theo nhóm tuổi    71
Bảng 3.2. Mức độ kiểm soát glucose huyết của bệnh nhân    72
Bảng 3.3. Mức độ kiểm soát HbA1C của bệnh nhân    73
Bảng 3.4. Đặc điểm nhãn áp của bệnh nhân trong nghiên cứu    74
Bảng 3.5. Một số bệnh lý mắt kèm theo    74
Bảng 3.6. Một số bệnh toàn thân kèm theo    75
Bảng 3.7. Các hình thái tổn thương trên võng mạc    76
Bảng 3.8. Phân bố giai đoạn bệnh VM ĐTĐ    77
Bảng 3.9. Phân bố thị lực theo thời gian mắc bệnh ĐTĐ    77
Bảng 3.10. Biến chứng bệnh VM ĐTĐ theo thời gian mắc bệnh    78
Bảng 3.11. Biến chứng bệnh VM ĐTĐ theo nhóm tuổi    79
Bảng 3.12. Biến chứng bệnh VM ĐTĐ theo giới    79
Bảng 3.13. Biến chứng bệnh VM ĐTĐ theo mức độ kiểm soát glucose huyết    80
Bảng 3.14. Biến chứng bệnh VM ĐTĐ theo mức độ kiểm soát HbA1C    80
Bảng 3.15. So sánh giá trị trung bình giữa HbA1C và nồng độ glucose huyết    81
Bảng 3.16. Biến chứng bệnh VM ĐTĐ với các bệnh toàn thân    82
Bảng 3.17. Hồi quy đơn biến một số yếu tố lâm sàng, cận lâm sàng  liên quan đến bệnh VMĐTĐ    83
Bảng 3.18.  Phân tích đa biến (hồi quy COX) các yếu tố dự báo tổn thương bệnh võng mạc đái tháo đường    84
Bảng 3.19. So sánh kết quả phát hiện tổn thương vi mạch giữa NVYT nhóm 1 và Bác sĩ Nhãn khoa    85
Bảng 3.20. So sánh kết quả phát hiện tổn thương xuất tiết giữa NVYT nhóm 1 và Bác sĩ Nhãn khoa    86
Bảng 3.21. So sánh kết quả phát hiện tổn thương xuất huyết giữa NVYT nhóm 1 và Bác sĩ Nhãn khoa    87
Bảng 3.22. So sánh kết quả phát hiện bệnh VM ĐTĐ giữa NVYT nhóm 1 và Bác sĩ Nhãn khoa    88
Bảng 3.23. So sánh kết quả phân loại giai đoạn bệnh VM ĐTĐ giữa NVYT nhóm 1 và Bác sĩ Nhãn khoa    89
Bảng 3.24. So sánh kết quả phát hiện tổn thương vi mạch giữa NVYT nhóm 2 và Bác sĩ Nhãn khoa    90
Bảng 3.25. So sánh kết quả phát hiện tổn thương xuất tiết giữa NVYT nhóm 2 và Bác sĩ Nhãn khoa    91
Bảng 3.26. So sánh kết quả phát hiện tổn thương xuất huyết giữa NVYT nhóm 2 và Bác sĩ Nhãn khoa    92
Bảng 3.27. So sánh kết quả chẩn đoán bệnh VM ĐTĐ giữa NVYT nhóm 2 và Bác sĩ Nhãn khoa    93
Bảng 3.28. So sánh kết quả phân loại giai đoạn bệnh VM ĐTĐ giữa NVYT nhóm 2 và Bác sĩ Nhãn khoa    94
Bảng 3.29. Đánh giá tổn thương vi mạch qua chẩn đoán của AI    95
Bảng 3.30. Đánh giá tổn thương xuất tiết qua chẩn đoán của AI    96
Bảng 3.31. Đánh giá tổn thương xuất huyết qua chẩn đoán của AI    97
Bảng 3.32. Đánh giá bất thường hoàng điểm qua chẩn đoán của AI    98
Bảng 3.33. So sánh kết quả chẩn đoán bệnh VM ĐTĐ giữa phần mềm trí tuệ nhân tạo và Bác sĩ Nhãn khoa    99
Bảng 3.34. Phân loại giai đoạn bệnh VM ĐTĐ qua chẩn đoán của phần mềm trí tuệ nhân tạo và Bác sĩ Nhãn khoa    100
Bảng 3.35. So sánh kết quả phát hiện tổn thương giữa phần mềm trí tuệ nhân tạo và Bác sĩ Nhãn khoa    101
Bảng 3.36. So sánh kết quả chẩn đoán giai đoạn bệnh VM ĐTĐ giữa phần mềm trí tuệ nhân tạo và Bác sĩ Nhãn khoa    102
Bảng 3.37. So sánh tỷ lệ tương đồng trong chẩn đoán giai đoạn bệnh VM ĐTĐ giữa phần mềm trí tuệ nhân tạo và Bác sĩ Nhãn khoa    103
Bảng 3.38. Sự ảnh hưởng của mức độ đục thủy tinh thể tới kết quả chẩn đoán bệnh VM ĐTĐ    104
Bảng 3.39. Sự ảnh hưởng của mức độ giãn đồng tử tới kết quả chẩn đoán bệnh VM ĐTĐ    104
Bảng 4.1. Tỷ lệ mắc bệnh VM ĐTĐ tại Việt Nam theo các nghiên cứu của các tác giả trong những năm gần đây    112
Bảng 4.2. So sánh giá trị chẩn đoán bất thường hoàng điểm của phần mềm trí tuệ nhân tạo CyberSight AI trong một số nghiên cứu    132
Bảng 4.3. So sánh giá trị chẩn đoán bệnh VM ĐTĐ của phần mềm trí tuệ nhân tạo CyberSight AI trong một số nghiên cứu trong và ngoài nước    135
DANH MỤC BIỂU ĐỒ 

Biểu đồ 3.1. Phân bố bệnh nhân theo giới    71
Biểu đồ 3.2. Phân bố thời gian mắc bệnh ĐTĐ của bệnh nhân    72
Biểu đồ 3.3. Mức độ thị lực của bệnh nhân trong nghiên cứu    73
Biểu đồ 3.4. Tổn thương VM ĐTĐ    75