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Artificial Intelligence Deep Learning Models to Predict Spaceflight Associated Neuro-Ocular Syndrome - 13/09/25

Doi : 10.1016/j.ajo.2025.06.009 
Alex S. Huang 1, , Jalil Jalili 1, Evan Walker 1, Robert N. Weinreb 1, Steven S. Laurie 2, Brandon R. Macias 3, Mark Christopher 1
1 From the Hamilton Glaucoma Center (A.S.H., J.J., E.W., R.N.W., and M.C.), The Viterbi Family Department of Ophthalmology, Shiley Eye Institute, University of California, San Diego, California, USA 
2 KBR (S.S.L.), Houston, Texas, USA 
3 NASA (B.R.M.), Johnson Space Center, Houston, Texas, USA 

Inquiries to Alex Huang, Shiley Eye Institute, Viterbi Family Department of Ophthalmology, University of California San Diego, 9415 Campus Point Drive, La Jolla, California, 92093, USA.Shiley Eye Institute, Viterbi Family Department of OphthalmologyUniversity of California San Diego9415 Campus Point DriveLa JollaCalifornia92093USA

Résumé

Purpose

To create deep learning artificial intelligence (AI) models for predicting the development of Spaceflight Associated Neuro-Ocular Syndrome (SANS) using optical coherence tomography (OCT) imaging of the optic nerve head.

Design

Retrospective analysis.

Methods

AI deep learning models were trained to predict SANS onset by using two OCT datasets: pre- and inflight OCT images acquired from astronauts (flight data) and pre- and in-bedrest images from research participants undergoing head-down tilt bedrest as an Earth-bound model of SANS (ground data). Both datasets were partitioned by participant into training and testing data. Resnet50-based models were trained using exclusively flight data, exclusively ground data, and a combination of both. All models were evaluated based on their ability to predict SANS using only pre-flight or pre-bedrest imaging in both datasets. Performance was assessed using receiver operating characteristic areas under the curve (AUC). Class activation maps (CAMs) were generated to identify impactful image regions.

Results

The model trained on flight data achieved an AUC (95% CI) of 0.82 (0.54-1.0) on flight data and 0.67 (0.51-0.83) on ground data. The ground-trained model achieved an AUC of 0.71 (0.50-0.91) on ground data and 0.76 (0.51-0.91) on flight data. The combined model achieved an AUC of 0.81 (0.53-0.95) and 0.72 (0.52-0.92) on flight and ground data, respectively. CAMs identified peripapillary regions of the nerve fiber layer, retinal pigmented epithelium, and anterior lamina surface as most important for predictions.

Conclusions

AI models can predict SANS based on pre-flight OCT imaging with moderate-to-high performance even in this data-limited setting. The performance of cross-trained models and similarity in CAMs suggests similarity between SANS-related changes in flight and ground datasets, proving further support that head-down tilt bedrest is a reasonable Earth-bound model for SANS. NOTE: Publication of this article is sponsored by the American Ophthalmological Society.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

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Vol 278

P. 115-123 - octobre 2025 Retour au numéro
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  • Three-Dimensional Mechanical Characterization of Normal, Subclinical, and Keratoconic Corneas Using Motion Tracking Brillouin Microscopy
  • J. Bradley Randleman, Hongyuan Zhang, Bassel Hammoud, Barbara A.L. Dutra, Bianca N. Susanna, Giuliano Scarcelli

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