Meilenstein: Datensatz soll Forschung zum Vorderabschnitt voranbringen
Das Londoner Moorfields Eye Hospital und das Institut für Augenheilkunde des University College London (UCL) haben mit CADMUS den weltweit umfassendsten Datensatz zum vorderen Augenabschnitt veröffentlicht. Er umfasst mehr als 900.000 Bilder, die mit klinischen Unterlagen verknüpft sind.
Der in der Fachzeitschrift „Ophthalmology Science“ veröffentlichte Datensatz kombiniert MS-39-OCT- und Placido-Bilddaten, biometrische Indizes und Daten aus elektronischen Patientenakten, um die Forschung zu Keratokonus, Katarakt und Hornhauterkrankungen sowie die Entwicklung künstlicher Intelligenz voranzutreiben.
Erkrankungen des vorderen Augenabschnitts gehören weltweit zu den Hauptursachen für Sehbehinderungen und Erblindung, doch bisher standen nur wenige groß angelegte Datensätze für diese Erkrankungen zur Verfügung.
Weniger als 10 % der öffentlich zugänglichen Datensätze zur ophthalmologischen Bildgebung befassen sich mit dem vorderen Augenabschnitt, wie aus einer Übersichtsarbeit aus dem Jahr 2021 in „The Lancet Digital Health“ hervorgeht. Kürzlich wurden in einer Übersichtsarbeit aus dem Jahr 2024 weltweit 26 Datensätze zum vorderen Augenabschnitt identifiziert. Über die Hälfte enthielt überwiegend Bilder von normalen, gesunden Augen, und die meisten waren unvollständig beschrieben. Die mediane Datensatzgröße in der gesamten Literatur zur ophthalmologischen Bildgebung betrug lediglich 50 Patienten.
945.243 Bilder von 22.482 Patienten
Im Vergleich dazu umfasst der CADMUS-Datensatz 945.243 Bilder von 22.482 Patienten, die im Rahmen der routinemäßigen klinischen Versorgung am Moorfields Eye Hospital zwischen Dezember 2019 und September 2024 erfasst wurden. Etwa 96 % der Patienten hatten mehrere Nachsorgetermine, was die Untersuchung des Krankheitsverlaufs und der Langzeitergebnisse erleichtert. Die Daten spiegeln die demografische Vielfalt der Moorfields-Patientenpopulation wider und weisen eine breite Vertretung verschiedener ethnischer Gruppen und Altersklassen auf, wie sie für London typisch ist.
Die Datenerhebung und -aufbereitung wurde durch INSIGHT, das Eye and Oculomics Health Data Research Hub des Moorfields Eye Hospital, ermöglicht. INSIGHT ist das weltweit größte Bioressourcenzentrum für ophthalmologische Bilddaten, die mit klinischen Unterlagen verknüpft sind. Über INSIGHT können Forschende den Zugang zu CADMUS beantragen, das als Datenblatt in der Fachzeitschrift „Ophthalmology Science“ veröffentlicht wurde.
CADMUS erfasst ein breites Spektrum an Erkrankungen Vorderabschnitts, darunter Keratokonus, Fuchs-Endotheldystrophie, Hornhautvernarbungen und Katarakte. Es enthält detaillierte Angaben zu über 40.000 Operationsberichten von mehr als 12.000 Patienten, darunter Kataraktoperationen, Crosslinking, Hornhauttransplantationen, Keratektomien und andere Hornhauteingriffe. Auch systemische Begleiterkrankungen werden erfasst, darunter Bluthochdruck und Typ-2-Diabetes.
Der Datensatz vereint drei sich ergänzende Datentypen:
- Rohdaten im DICOM-Format des MS-39-OCT-Systems für den Vorderaabschnitt, darunter hochauflösende radiale OCT-Querschnitte, Placido-basierte Hornhauttopographiekarten sowie externe Augenaufnahmen
- Abgeleitete quantitative Parameter wie darunter Keratometriewerte, Pachymetrie, Wellenfrontaberrometrie sowie KI-generierte Klassifikationsscores für Keratokonus und verwandte Erkrankungen
- Verknüpfte Daten aus elektronischen Patientenakten, darunter demografische Daten, Diagnosen, chirurgische Eingriffe, Sehschärfe und Refraktionsmessungen.
CADMUS soll die Forschung zur Früherkennung von Erkrankungen, zur Vorhersage von Operationsergebnissen sowie zur Entwicklung KI-gestützter Werkzeuge für die ophthalmologische Praxis unterstützen. Der Bedarf an Ressourcen dieser Art ist weithin anerkannt. Die Europäische Gesellschaft für Katarakt- und Refraktive Chirurgie (ESCRS), die die Entwicklung von CADMUS unterstützt hat, hat sich verpflichtet, einen Katalog der verfügbaren Datensätze zum vorderen Augenabschnitt bis 2030 jährlich zu aktualisieren. Damit trägt sie dem Umstand Rechnung, dass dieser Forschungsbereich bislang nur unzureichend mit frei verfügbaren Datensätzen ausgestattet war.
Der Hauptautor des Datenblatts, Dr. Shafi Balal, sagte: „Erste Forschungsarbeiten unter Verwendung von CADMUS-Daten haben bereits vielversprechende Ergebnisse erbracht. So konnten wir die Präzisionsgrenzen für die Messung der Keratokonus-Progression bestimmen und damit eine wissenschaftlich fundierte Grundlage für die Definition des Krankheitsfortschreitens schaffen. Darüber hinaus haben wir Deep-Learning-Modelle mit dem CADMUS-Datensatz trainiert. Eines dieser Modelle kann anhand von Aufnahmen des vorderen Augenabschnitts das Alter und das biologische Geschlecht von Patientinnen und Patienten vorhersagen. Dies zeigt, dass routinemäßig erhobene klinische Bilddaten eine Fülle biologischer Informationen enthalten, **die dem menschlichen Auge verborgen bleiben**.“ Dr. Balal ist Augenchirurg am Moorfields Eye Hospital und NIHR-Doktorand an der UCL.
Der leitende Autor, Professor Bruce Allan, sagte: „CADMUS zeigt beispielhaft, was möglich ist, wenn klinische Spitzenversorgung, eine robuste Dateninfrastruktur und das Bekenntnis zu Open Science zusammenkommen. INSIGHT am Moorfields Eye Hospital trägt dazu bei, die außergewöhnlich umfangreichen Patientendaten des NHS in wissenschaftliche Durchbrüche zu überführen – CADMUS ist dafür ein herausragendes Beispiel. Kein anderer öffentlich zugänglicher Datensatz zum vorderen Augenabschnitt bietet eine vergleichbare longitudinale Datentiefe in diesem Umfang.“ Professor Allan ist als Augenchirurg am Moorfields Eye Hospital tätig und Honorarprofessor am UCL.
Die Extraktion, Anonymisierung und Strukturierung der klinischen Daten in CADMUS wurde durch die sichere, cloudbasierte Umgebung von INSIGHT ermöglicht. Alle Patientendaten werden mithilfe kryptografischer Verfahren irreversibel anonymisiert.
Forschende, die auf CADMUS zugreifen möchten, können dies über das etablierte Antragsverfahren von INSIGHT tun. Dieses umfasst die Aufsicht durch einen unabhängigen Patienten- und öffentlichen Beirat und wendet das international anerkannte „Five Safes“-Rahmenwerk an. Dabei werden die Datennutzung und ihre Sicherheit anhand der Kriterien sichere Projekte, sichere Personen, sichere Daten, sichere Umgebungen und sichere Ergebnisse bewertet.
Balal S, Alsafi Z, Leucci M ..., A Datasheet for the INSIGHT Moorfields Cornea Anterior Segment Dataset (CADMUS), Ophthalmology Science, 2026; 6