Transducin: an open-source pipeline recovering SNOMED-CT coded measurements from the undocumented Optopol .OPT and Zeiss Cirrus private-tag formats as DICOM Structured Reports
यह शोध पत्र ट्रांसड्यूसिन (Transducin) को प्रस्तुत करता है, जो एक ओपन-सोर्स पायथन लाइब्रेरी है जो अनडॉक्युमेंटेड ऑप्टोपोल (Optopol) .OPT फाइलों और ज़ीस सिरस (Zeiss Cirrus) के प्राइवेट डिकॉम (DICOM) टैग्स को रिवर्स-इंजीनियर करके मानकीकृत स्नोमेड-सीटी (SNOMED-CT) कोडित डिकॉम स्ट्रक्चर्ड रिपोर्ट्स जनरेट करती है, तथा कई डिवाइस मॉडल्स और सॉफ्टवेयर वर्शन्स में 100% पार्सिंग सटीकता प्राप्त करती है।
मूल पेपर CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। यह एक ऐसे प्रीप्रिंट की AI से तैयार की गई व्याख्या है जिसकी अभी सहकर्मी समीक्षा नहीं हुई है। यह चिकित्सकीय सलाह नहीं है। इस सामग्री के आधार पर स्वास्थ्य संबंधी फैसले न लें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
मानव आँख की कल्पना एक उच्च-तकनीकी कैमरे के रूप में करें जो रेटिना (आँख के पिछले हिस्से की प्रकाश-संवेदनशील परत) की अविश्वसनीय रूप से विस्तृत, क्रॉस-सेक्शनल तस्वीरें लेता है। डॉक्टर इन तस्वीरों का उपयोग, जिन्हें ऑप्टिकल कोहेरेंस टोमोग्राफी (OCT) स्कैन कहा जाता है, ग्लूकोमा या मैकुलर डिजनरेशन जैसी बीमारियों का पता लगाने के लिए करते हैं, इससे पहले कि वे अंधापन पैदा करें। इन तस्वीरों को समझने के लिए, कैमरे को कुछ विशिष्ट चीजों को मापने की आवश्यकता होती है, जैसे कि रेटिना कितना मोटा है या ऑप्टिक नर्व कितनी चौड़ी दिखती है। हालाँकि, एक बड़ी समस्या है: जो कंपनियाँ इन कैमरों को बनाती हैं, वे अक्सर अपने डेटा को गुप्त, निजी प्रारूपों (formats) में बंद रखती हैं। यह एक ऐसे खिलौने को खरीदने जैसा है जो केवल अपने विशिष्ट बैटरी के साथ काम करता है, या एक वीडियो गेम जैसा जो अपने गेम कंपनी द्वारा पढ़े जाने वाले विशेष कोड में अपना प्रोग्रेस सेव करता है। यह डॉक्टरों के लिए अलग-अलग मशीनों के बीच डेटा साझा करना या महंगे, मालिकाना सॉफ्टवेयर खरीदे बिना हजारों स्कैन का अध्ययन करना कठिन बनाता है।
इसे ठीक करने के लिए, वैज्ञानिक DICOM नामक एक सार्वभौमिक भाषा का उपयोग करते हैं, जो एक मानक USB ड्राइव की तरह है जिसे कोई भी कंप्यूटर पढ़ सकता है। इससे भी बेहतर, वे एक स्ट्रक्चर्ड रिपोर्टिंग सिस्टम (TID 1500) का उपयोग करते हैं जो मापों को तथ्यों की एक स्पष्ट, कोडेड सूची में बदल देता है, जो एक धुंधली फोटो के बजाय एक डिजिटल रसीद की तरह है जो स्पष्ट रूप से सूचीबद्ध करती है कि क्या खरीदा गया और उसकी कीमत कितनी थी। लक्ष्य इस गुप्त, लॉक किए गए डेटा को इस सार्वभौमिक, खुले भाषा में अनुवादित करना है ताकि कोई भी अस्पताल या शोधकर्ता इसका उपयोग कर सके। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि इस अनुवाद के बिना, बहुमूल्य चिकित्सा डेटा "साइलो" (silos) में फंसा रहता है, जो मरीजों की मदद करने या विज्ञान को आगे बढ़ाने में असमर्थ है।
द ग्रेट ट्रांसलेटर: आँख की गुप्त भाषा को अनलॉक करना
ट्रांसड्यूसिन (Transducin) से मिलिए। इसे एक सुपर-स्मार्ट, ओपन-सोर्स अनुवादक के रूप में समझें जिसे नेत्र-स्कैनिंग डेटा के दो बहुत अलग, बहुत ही लॉक किए गए वॉल्ट्स (तिजोरियों) को तोड़ने के लिए बनाया गया था। एक वॉल्ट ऑप्टोपोल (Optopol) का है, जो अपने स्कैन को .OPT नामक एक रहस्यमय फ़ाइल प्रारूप में संग्रहीत करता है जिसे कोई दूसरा नहीं पढ़ पाता था। दूसरा वॉल्ट ज़ीस सिरस (Zeiss Cirrus) का है, जो एक अलग कैमरा ब्रांड है जो सार्वभौमिक भाषा (DICOM) तो बोलता है, लेकिन अपने सबसे महत्वपूर्ण मापों (जैसे रेटिनल थिकनेस) को गुप्त, निजी टैग्स के अंदर छिपा देता है जिन्हें मानक सॉफ्टवेयर अनदेखा कर देता है।
डॉ. जीसस नोएल जुरिएटा हिनोजोस के नेतृत्व में इस शोध पत्र के लेखकों ने केवल यह अनुमान नहीं लगाया कि ये वॉल्ट कैसे काम करते हैं; उन्होंने उन्हें रिवर्स-इंजीनियर किया। यह एक जटिल घड़ी के पुर्जों को यह देखने के लिए खोलने जैसा है कि उनके गियर कैसे घूमते हैं, और फिर एक नई मशीन बनाने जैसा है जो घड़ी का समय पढ़ सके और उसे उस भाषा में लिख सके जिसे हर कोई समझ सके।
ऑप्टोपोल कोड को तोड़ना
ऑप्टोपोल .OPT फाइलों के लिए, टीम ने पाया कि डेटा "चंक्स" (chunks) में संग्रहीत है, जैसे एक सूटकेस के अंदर लेबल किए गए बक्सों की एक श्रृंखला। उन्होंने पाया कि एक विशिष्ट बॉक्स, जिसे OCTPARAMS लेबल किया गया है, एक गुप्त कुंजी रखता है: एक संख्या जो कंप्यूटर को बताती है कि स्कैन किस आँख का है। यहाँ चतुराई भरी बात यह है: बायीं आँख के लिए संख्या धनात्मक (positive) है और दाईं आँख के लिए ऋणात्मक (negative) है। यह किसी इंसान द्वारा लिखा गया लेबल नहीं है; यह आँख की ज्यामिति पर आधारित एक गणितीय चिह्न है। लेखकों ने 18 अलग-अलग फाइलों पर इसका परीक्षण किया और पाया कि यह 100% सटीक था। इसका मतलब है कि सॉफ्टवेयर स्वचालित रूप से जान सकता है कि स्कैन बायीं आँख का है या दाईं आँख का, बिना किसी के इसे टाइप किए, भले ही फ़ाइल का नाम अव्यवस्थित हो या गायब हो।
उन्होंने यह भी पता लगाया कि केवल यह देखकर कि कौन से "बक्से" मौजूद हैं, स्कैन किस प्रकार का है। यदि ANGPRV नामक बॉक्स वहां है, तो यह एक एंजियोग्राफी स्कैन (रक्त प्रवाह को देखना) है। यदि DMARKERS नामक बॉक्स वहां है, तो यह ऑप्टिक नर्व का स्कैन है। यह तर्क आठ वर्षों में चार अलग-अलग सॉफ्टवेयर संस्करणों और दो अलग-अलग क्लीनिकों से प्राप्त 475 फाइलों पर पूरी तरह से काम कर गया।
ज़ीस का उत्साह खोलना
ज़ीस सिरस मशीनों के लिए, चुनौती अलग थी। चित्र पहले से ही सार्वभौमिक प्रारूप में थे, लेकिन संख्याएँ छिपी हुई थीं। टीम ने पाया कि माप 99CZM नामक एक गुप्त कोड का उपयोग करके निजी टैग्स (एक सूटकेस के गुप्त हिस्से की तरह) में रखे गए थे। उन्होंने इस गुप्त भाषा को डिकोड किया और रेटिनल थिकनेस और नर्व फाइबर लेयर्स के लिए संख्याओं को निकाला। फिर उन्होंने इन संख्याओं को एक "स्ट्रक्चर्ड रिपोर्ट" (TID 1500) में पैक किया जो प्रत्येक माप के लिए एक मानक चिकित्सा कोड (SNOMED-CT) का उपयोग करता है। अब, केवल एक तस्वीर के बजाय, कंप्यूटर के पास तथ्यों की एक स्पष्ट, कोडेड सूची है: "रेटिनल थिकनेस 283.9 माइक्रोमीटर है," "ऑप्टिक नर्व कप-टू-डिस्क अनुपात 0.56 है।"
परिणाम: एक सार्वभौमिक कुंजी
टीम ने अपने नए अनुवादक, ट्रांसड्यूसिन, का परीक्षण वास्तविक दुनिया के डेटा के एक विशाल ढेर पर किया।
- ऑप्टोपोल: उन्होंने एक क्लिनिक से 387 फाइलें और दूसरे से 88 फाइलें प्रोसेस कीं। सॉफ्टवेयर ने सफलतापूर्वक हर एक फाइल को पढ़ा (100% सफलता दर)। इसने उन स्कैनों के लिए मानक चिकित्सा रिपोर्ट तैयार की जिनमें मापने योग्य डेटा था। उन स्कैनों के लिए जिनमें आवश्यक डेटा (जैसे कुछ वाइड-फील्ड फोटो) संग्रहीत नहीं था, इसने सही ढंग से उन्हें छोड़ दिया, जिससे पता चलता है कि यह एक गायब फ़ाइल और एक गायब माप के बीच अंतर जानता है।
- ज़ीस: उन्होंने 41 अध्ययनों का परीक्षण किया। सॉफ्टवेयर ने सभी 41 के लिए रिपोर्ट सफलतापूर्वक तैयार की। जो माप उन्हें मिले (जैसे 203 से 630 माइक्रोमीटर के बीच रेटिनल थिकनेस) वे मूल स्क्रीन पर डॉक्टरों द्वारा देखे गए मापों से मेल खाते थे।
यह क्यों मायने रखता है
यह शोध पत्र दिखाता है कि ट्रांसड्यूसिन ऑप्टोपोल और ज़ीस दोनों उपकरणों के लिए ऐसा करने वाला पहला उपकरण है। यह साबित करता है कि आपको डेटा निकालने के लिए मूल निर्माता के महंगे सॉफ्टवेयर की आवश्यकता नहीं है। इन गुप्त प्रारूपों को खुली, मानक रिपोर्टों में बदलकर, यह उपकरण अस्पतालों को अपने सभी नेत्र स्कैन एक ही स्थान पर संग्रहीत करने की अनुमति देता है, चाहे वह किसी भी मशीन से लिए गए हों। इसका मतलब यह भी है कि शोधकर्ता अब बीमारियों का बेहतर अध्ययन करने के लिए विभिन्न उपकरणों से डेटा को मिलाने में सक्षम हैं।
लेखक अपने निष्कर्षों के बारे में बहुत आश्वस्त हैं क्योंकि उन्होंने अपने सॉफ़्टवेयर का परीक्षण वास्तविक रोगी डेटा (जो गोपनीयता बनाए रखने के लिए गुमनाम किया गया था) पर किया और परिणामों की सीधे मूल मशीन स्क्रीन के विरुद्ध तुलना की। उन्होंने पाया कि माप लगभग पूरी तरह से मेल खाते थे, जिनमें 5 माइक्रोमीटर से भी कम का अंतर था (जो एक मानव बाल से भी छोटा है)। उन्होंने यह भी पुष्टि की कि सॉफ़्टवेयर आठ साल पुराने और नवीनतम सॉफ़्टवेयर वाली फाइलों पर काम करता है, जो यह साबित करता है कि "गुप्त कोड" समय के साथ बहुत अधिक नहीं बदला है।
संक्षेप में, ट्रांसड्यूसिन एक डिजिटल कुंजी है जो नेत्र डेटा के दरवाजे को खोलती है जो पहले बंद दरवाजों के पीछे फंसा हुआ था, जिससे निजी, अपठनीय फाइलों को खुली, मानक जानकारी में बदल दिया गया है जो डॉक्टरों को मरीजों का इलाज करने और वैज्ञानिकों को नए उपचार खोजने में मदद कर सकती है। इसका कोड मुफ्त और ओपन है ताकि कोई भी इसका उपयोग कर सके, यह सुनिश्चित करता है कि यह अनुवाद उपकरण पूरे चिकित्सा समुदाय के लिए उपलब्ध रहे।
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