I n t e r n at ion al   Jou r n a l   of   I n f o r m at ics   an d   Com m u n icat ion   T e c h n ol ogy  ( I J - I CT )   Vo l .   14 ,   N o .   2 A ugus t   20 25 ,   pp.   516 ~ 528   I S S N:  2252 - 8776 DO I 10 . 11591/i ji c t . v 14 i 2 . pp 51 6 - 528             516       Jou r n al   h o m e page ht tp: // ij ict . iaes c or e . c om   P r e d ic t io n  an d  c la ss ific at io n  of  d ia b e t ic  r e t in op at h y  u si n m ac h in e  l e ar n in g t e c h n i q u e s       M ak h l ou f   Chaou k i 1 ,   M o h am e d   Rid d L aou ar 1 Abb as   Chedd ad 2 B ou r ou gaa  S al im a 1 ,   S e an   E o m 3   1 L a bor a t o r y   of  M a th e ma ti c s , I n f or ma ti c s  a nd S y s t e ms  ( L A M I S )   E c ha hi d C he ik L a r b T e be s s U ni v e r s it y   -   T e b e s s a , A lg e r ia   2 D e pa r tm e nt   of  C o mput e r  S c i e n c e B l e ki ng e  I ns ti tu t e   of   T e c hn o l o g y K a r ls kr o na , S w e de n   3 D e pa r tm e nt   of   M a na ge me nt S o ut h e a s M is s o ur S ta te  U ni ve r s it y C a pe   G i r a r d e a u U S A       Ar t ic l e   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le  h is tor y :   R e c e i ve M a y   20,   2024   R e vi s e De c   21,   2024   A c c e pt e J a n   19,   2025       D i ab e t i r e t i n o p at h y   (D R)   i s   p ro g r e s s i v e   a n d   s i g h t - t h r e at en i n g   c o m p l i c at i o n   o d i ab e t e s   mel l i t u s ,   c h ara c t e r i z e d   b y   d am ag e   t o   t h e   b l o o d   v e s s el s   i n   t h e   r e t i n a .   E arl y   d e t ec t i o n   o D i s   v i t al   f o t i me l y   i n t e r v e n t i o n   an d   e ff ec t i v e   m an a g eme n t   t o   p r e v en t   i rr ev e rs i b l e   v i s i o n   l o s s .   T h i s   p ap e r   p ro v i d e s   a   c o m p r e h en s i v r e v i ew   o f   r ece n t   a d v a n ceme n t s   i n   i n t e g rat i n g   m a c h i n l e arn i n g   (M L an d   d ee p   l e ar n i n g   ( D L t ec h n i q u e s   fo d i a g n o s i n g   DR ,   a i m i n g   t o   as s i s t   o p h t h al m o l o g i s t s   i n   t h ei m a n u a l   d i ag n o s t i c   p ro ce s s .   T h p ap e p re s e n t s   a   c o m p r e h en s i v d e f i n i t i o n   o D R,   el u ci d at i n g   t h u n d e r l y i n g   p at h o l o g i c al   p ro ce s s e s ,   cl i n i c al   s i g n s ,   a n d   t h e   v ari o u s   s t ag e s   o f   D cl as s i fi c at i o n ,   ran g i n g   fro m   mi l d   n o n - p ro l i f e rat i v e   t o   s e v e r e   p ro l i f e rat i v D R.   In t eg rat i n g   ML   an d   D L   i n   D d i a g n o s i s   h as   d ev el o p e d   t h e   fi el d   b y   o ffe r i n g   a u t o m at ed   an d   e ffi ci e n t   me t h o d s   an d   t ech n i q u e s   t o   an a l y z e   r e t i n al   i m ag e s .   W i t h   h i g h   s en s i t i v i t y   an d   s p ec i f i ci t y ,   t h e s e   t ech n i q u e s   d emo n s t rat t h e i r   e ffi c a cy   i n   a cc u rat e l y   i d e n t i f y i n g   D R - r e l at ed   l e s i o n s ,   s u ch   as   mi c r o an eu r y s m s ,   e x u d at e s ,   a n d   h emo rrh a g e s .   Fu rt h e r mo r e ,   t h e   p ap e r   e x ami n e s   d i v e rs e   d at as e t s   em p l o y ed   i n   t rai n i n g   an d   e v al u at i n g   ML   an d   D L   mo d e l s   f o D d i a g n o s i s .   T h e s e   d at as e t s   ran g fro m   p u b l i c l y   a v a i l ab l re p o s i t o ri e s   t o   s p eci al i z e d   d at as e t s   c u rat e d   b y   med i c a l   i n s t i t u t i o n s .   T h ro l o l arg e - s c al e   a n d   d i v e rs e   d at as e t s   i n   e n h an ci n g   mo d e l   r o b u s t n e s s   an d   g en e ral i zab i l i t y   i s   em p h as i z ed .   K e y w o r d s :   De e p - l e a r ni ng   D i a b e t i c   r e t i n o pa t hy   DR   da t a s e t   I m a ge   r e t i n a l   pr o c e s s i n g   M a c hi ne - l e a r ni n g   R e t i na l   l e s i o ns   Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l u n d e r   t h CC  B Y - SA   l i cen s e.     C or r e s pon din A u th or :   M a k hl o u f   C h a o uk i   L a b o r a to r y   o f   M a t he m a t i c s ,   I nf o r m a t i c s   a n S y s t e m s   ( L AM I S ) ,   E c h a hi C h e i k h   L a r bi   T e be s s i   U ni v e r s i t y   T e b e s s a ,   Al ge r i a   E m a i l c h a o uk i . m a k hl o u f @ u ni v - t e b e s s a . dz       1.   I NT RODU C T I ON   D i a b e t e s   m e ll i t us   i s   a   s y s t e m i c   m e t a b o l i c   d i s o r de r   r e c o gni z e a s   t h e   l e a d i ng  c a u s e   o f   a c qu i r e d   bli nd n e s s   a m o n a du l t s   a g e 25  to   74  i n   W e s t e r n   c o un t r i e s ,   a c c o un t i n f o r   12%   o f   a l l   c a s e s   o f   bli nd n e s s   [ 1] .   D i a b e t e s   i s   c ha r a c t e r i z e by   t he   i m pa i r e pr o c e s s i ng  o f   f o o d   a s   e n e r g y   i n   t h e   b o d y ,   whi c h   l a c ks   e it h e r   t h e   a bil i t y   t o   r e s po n to  i ns u l i o r   to   p r o duc e   i t   [ 2 ] .   I n s u li n   i s   a   pa n c r e a t i c   h o r m o ne   t h a t   a c t s   a s   a   ke y   to   pr o m ot i n bl o o s uga r   e n t r y   i n t c e l l s   f o r   e n e r g y   us e .   Ho we v e r ,   i n   i n d i v i dua l s   w i t h   t y pe   d i a be t e s ,   c e l l s   do  n o t   r e s po n a de qua t e l y   t o   i ns u li n ,   l e a d i ng  t a   c o n d i t i o n   kn o wn   a s   i ns u li n   r e s i s t a n c e .   T o   c om pe ns a t e ,     th e   pa n c r e a s   i n c r e a s e s   i ns u li pr o duc t i o n   t e l i c i t   a   c e l l   r e s po ns e .   Ov e r   t i m e ,   i t   b e c o m e s   o v e r w h e lm e d,   r e s u l t i n i n   e l e va t e bl o o s uga r   l e v e l s   [ 3] .   P e r s i s t e n t l y   hi g h   l e v e l   o f   bl o o s uga r   po s e s   s i gnif i c a n   h a r m   t t h e   b o d y ,   c o n t r i b ut i n t o   s e r i o us   h e a l t h   c o m p li c a t i o n s   s uc h   a s   h e a r t   di s e a s e ,   k i d n e y   d i s e a s e ,   a n d   vi s i o n   l o s s .   H i g h   bl o o s uga r   c a n   da m a ge   t h e   s ma l l   bl o o v e s s e l s   t h r o ugh o u t   t h e   b o d y ,   e s pe c i a ll y   wh e n   i t   c o e xi s t s   wi t h   ot h e r   s y s t e m i c   d i s o r de r s   ( s uc h   a s   hi g h   bl o o pr e s s ur e ,   o b e s i t y ,   a n hy pe r g ly c e mi a )   [ 4] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l     I S S N:   2252 - 8776       P r e diction  and  c las s if ication  o f   d iabetic  r e ti nopath y   us ing  mac hine  lear ning    ( M ak hlouf   C haouk i )   517   T h e   r e t i n a   i s   o n e   o f   t h e   m e m b r a ne s   a f f e c t e by   t hi s   d i s e a s e   [ 5] .   T hi s   t hi n   m e m br a n e   li n i ng  t h e   b a c o f   t h e   e y e   c o m pr i s e s   vi s ua l   c e ll s   t r a v e r s e by   m a ny   s m a ll   bl o o v e s s e l s .   I t   r e c e i v e s   l i g h t   i m pr e s s i o ns   f r o m   t h e   o u t s i de   a n t r a n s m i t s   t h e m   t t h e   b r a i n   vi a   t h e   opt i c   ne r v e   [ 6] .   T h e   m a c u l a   i s   l o c a t e a t h e   c e n t e r   o f   t h e   r e t i n a .   I t   i s   t h e   pa r t   o f   t h e   r e t i n a   t h a t   pr o v i d e s   t he   m o s t   s i g nif i c a n t   vi s ua l   a c u i t y ,   a n i t   a l l o ws   f o r   gr e a t e r   pr e c i s i o n   o f   vi s i o n ,   pe r c e pt i o n   o f   c o l o r s ,   f i xa t i o n   o f   o bj e c t s ,   r e a d i n g ,   a n r e c o gni t i o n   o f   f a c e s   o r   e v e t h r e a d i n a   n e e d l e   [ 7] .       2.   DI AB E T I RE T I NO P AT HY   DR   i s   a   s e ve r e   c o m p li c a t i o n   o f   d i a b e t e s ,   whi c e n c o m pa s s e s   a l l   r e t i na   d i s e a s e s   c a us e by   t h e   de t e r i o r a t i o n   o f   t h e   r e t i n a l   bl o o v e s s e l s   o f   t h e   e y e .   E a c h   y e a r ,   t wo  o u o f   e v e r y   100, 000  i n d i v i dua ls   i n   t h e   ge n e r a l   po pul a t i o n   b e c o m e   bli nd  due   to  DR   [ 1 ] .   S o m e   s ym pt o m s   o f   t h e   d i s e a s e   a ppe a r   a f t e r   s e v e r a l   y e a r s   o f   d i a b e t e s   o n s e t   a n c a n   l e a to   b l i nd ne s s   [ 8] .   Am o n t h e s e   s ym pto m s   a r e de f o r m a t i o n   o f   s h a p e s   ob s e r v e d,   d i f f i c u l t y   s e e i ng   i n   t h e   da r k,   a ppe a r a nc e   o f   bl a c s pot s   i n   t h e   f i e l o f   vi s i o n ,   a n a ppe a r a n c e   o f   s h a do ws   o r   un c e r t a i n   b o di e s   i n   t h e   f i e l o f   vi s i o n   [ 9] .     2. 1.     T h e   p r oc e s s   of   DR   DR   i s   c h a r a c t e r i z e by   t he   pr o gr e s s i v e   de t e r i o r a t i o n   o f   r e t i n a l   bl o o v e s s e l s   due   to  t h e   hi g h   l e v e l   o f   s uga r   i n   t h e   bl o o [ 10 ] ,   whi c h   we a ke ns   t h e   wa ll s   o f   t h e   c a p i ll a r i e s   ( t h e   c a p il l a r i e s   a r e   s m a ll   bl o o v e s s e l s   l o c a t e a t h e   e n o f   t h e   a r t e r i e s   t h a i r r i ga t e   pa r ts   o f   t h e   b o d y   a n o r ga n s ) .   T h e   r up tur e   o f   t h e s e   c a p i ll a r i e s   c a us e s   a   l a c o f   o xy ge n a t i o n   i n   e x t e n de a r e a s   o f   t h e   r e t i n a .   I n   r e s po n s e ,   t h e   r e t i n a   pr o duc e s   n e w,   e ve n   m o r e   f r a g il e   bl o o v e s s e l s   ( n e o v a s c u l a r i z a t i o n ) ,   whi c h   s pr e a to   t h e   m a c u l a ,   c a us i n a   de c r e a s e   i n   vi s u a l   a c u i t y   [ 9] .   T h e   n e o v a s c u l a r i z a t i o n   i nv a de s   t h e   r e t i na s   s ur f a c e   a n c a n   c a us e   bl e e d i ng,   l e a d i ng  to  t r a c t i o n   o f   t h e   r e t i n a   a n t h e   r i s o f   de t a c hm e n t ,   whi c h   c a n   r e s u l t   i n   p e r m a ne n t   vi s i o n   l o s s   [ 11] .     2. 2.     T h e   s ign s   of   DR   I de n t i f yi ng  a n c l a s s if yi ng  DR   a a n   e a r l y   s t a ge   i s   vi t a l   f o r   pr e v e n t i n vi s i o n   l o s s .   A   r a n ge   o f   f e a t ur e s   a s   s h o wn   i n   F i gur e   1   c a n   be   ut i li z e to   d e t e c t   a n c l a s s i f y   DR   [ 12] ,   e n a bli ng  t i m e ly   d i a g no s i s   a n d   t r e a t m e n t .   S o m e   f e a t ur e s   o f   t h e   d i s e a s e   a n i t s   c l a s s e s   a r e   de s c r i be b e l o w.   a)   M i c r o a n e ur y s m s   ( M A s ) :   T h e s e   s m a ll ,   r o un b u l ge s   f o r m   i n   t h e   r e t i n a s   t i ny  bl o o v e s s e l s   ( c a p il l a r i e s ) .   T h e y   o c c ur   due   to  t h e   we a ke ni ng  o f   bl o o v e s s e l   wa ll s   c a u s e by   hi g h   bl o o s uga r   l e ve l s .   M i c r o a n e ur y s m s   a r e   t y p i c a l ly   o b s e r v e d   a s   s m a l l   r e dot s .   T h e y   a r e   to  pi x e l s   i n   d i a m e t e r   o r   10  μ m   to  100  μ m   [ 13] .   b)   He m o r r h a ge s   ( HE s ) :   T h e s e   a r e   t i ny   s po t s   o f   bl o o l e a ka ge   f r o m   da m a g e bl o o v e s s e l s   i n   t h e   r e t i na .   T h e y   m a y   a ppe a r   a s   s m a l l   do t s   o r   bl o t c h e s   w i t h   i r r e gu l a r   m a r g i n   s i z e s   o f   upwa r ds   o f   125  μ m .   He m o r r h a g e s   a r e   c a t e go r i z e d   i n t o   t w o   t y pe s f l a m e   a n bl o t ,   wi t h   s upe r f i c i a l   a n de e a r e a s ,   r e s pe c t i v e ly   [ 14] .   c)   E x uda t e s   ( E Xs ) :   Ye l l o w i s h   de po s i t s   a c c u m u l a t e   i n   t h e   r e t i n a   due   to  f l u i l e a ka g e   f r o m   da m a ge bl o o v e s s e l s .   T h e s e   de po s i t s   c a n   b e   o b s e r v e a s   s m a l l ,   wa xy   s po t s   a n a r e   c o m m o nly   f o u n a r o un t h e   m a c u l a .   E x uda t e s   c a h a v e   s o f t   b o un da r i e s   a n f o gg y   s t r uc t ur e s ,   kn o w n   a s   s o f t   E Xs ,   or   r i g i b o un da r i e s   a n b r i ll i a n t   s t r uc t u r e s ,   kn o wn   a s   h a r E x s   [ 15]   d)   C ott o n   woo l   s pot s   ( C W S s ) :   T h e s e   a r e   whi t e   pa t c h e s   o n   t h e   r e t i na   c a us e by   bl o c ka ge s   o r   i nf a r c t i o n s   i n   t h e   n e r v e   f i be r   l a y e r .   C ott o n   woo l   s pot s   i n d i c a t e   a r e a s   o f   r e duc e bl o o f l o a n o xy ge n   de pr i v a t i o n .   C o m pa r e to   M A s   a n E Xs ,   t h e y   e xhi b i t   i r r e gu l a r ,   h a z y   f o r m a t i o ns   w i t h   s o f t   b or de r s   [ 16 ] .   e)   I n t r a r e t i n a l   m i c r o v a s c u l a r   a bn o r m a li t i e s   ( I R M As ) :   Abn o r m a li t i e s   i n   t h e   r e t i n a l   bl o o v e s s e l s   de v e l o due   to  r e t i n a l   i s c h e mi a   ( r e s t r i c t e bl o o d   f l o w) .   I R M A s   a r e   s e e n   a s   t a n g l e a n d il a t e bl o o v e s s e l s ,   s ugge s t i n a   m o r e   a dv a n c e s t a ge   o f   DR   [ 13] .   f)   Ne o v a s c u l a r i z a t i o n   ( NV ) :   T hi s   r e f e r s   to   f o r m i ng  n e w,   f r a g i l e   bl o o v e s s e ls   o n   t h e   r e t i n a s   s ur f a c e .   T he s e   a bn o r m a l   bl o o v e s s e l s   a r e   pr o n e   to   l e a ka g e   a n c a n   c a u s e   s e ve r e   c o m p li c a t i o n s ,   s uc h   a s   vi t r e o us   h e m o r r h a ge   o r   r e t i n a de t a c hm e n t   [ 13 ] .   B y   a n a ly z i ng  t h e s e   f e a t ur e s   w i t h   c li n i c a l   e x a mi n a t i o n   a n i m a g i ng  t e c hni que s ,   pr o f e s s i o n a l s   c a c l a s s if y   a n s t a ge   DR   i n to   di f f e r e n t   c l a s s e s ,   r a n g i n f r o m   m il NPDR   to  s e v e r e   P DR .   T hi s   c l a s s i f i c a ti o n   a i d s   i de t e r m i ni ng  t he   a ppr o pr i a t e   t r e a t m e n t   a ppr o a c h ,   m o ni t o r i n d i s e a s e   pr o gr e s s i o n ,   a n a s s e s s i ng  t he   r i s o f   vi s i o n   l o s s .   R e gu l a r   s c r e e ni ng  a n a c c ur a t e   c l a s s i f i c a t i o n   o f   DR   h e l e n s ur e   t i m e ly   i n t e r v e n t i o n s   a n d   im pr o v e pa t i e n t   o u t c o m e s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2252 - 8776   I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l ,   Vo l .   14 ,   N o.   2 A ugus t   20 25 516 - 528   518       F i gur e   1.   T h e   DR   f e a t ur e s   [ 17]       2. 3.     Cl as s if i c at ion   of   DR   T h e   c l a s s i f i c a t i o n   o f   DR   i s   b a s e o n   o n e   h a n o t h e   s e v e r i t y   o f   r e t i na l   i s c h e mi a ,   a n o n   t h e   o t h e r   h a n o n   m a c u l o pa t hy .   T he   s i m p li f i e c l a s s if i c a t i o n   us e i n   c l i n i c a l   pr a c t i c e   i s   t h a o f   t h e   Am e r i c a n   A c a d e my   o f   Oph t h a lm o l o g y   ( AA O) ,   i n   2003,   t h e   s o c i e t y   c las s if i e DR   i n t o   f o ur   c l a s s e s   il l u s t r a t e d   i n   t h e   a s   s h o wn   i n   F i gur e   2   [ 18] :   a)   No n c l - pr o l if e r a t i v e   r e t i n o pa t hy   ( a bs e n c e   o f   n e o va s c u l a r i z a t i o n ) :     M i l n o n - pr o l i f e r a t i v e   d i a b e t i c   r e t i n o pa t hy   ( M il NPDR )   i s   c h a r a c t e r i z e by   t h e   pr e s e n c e   o f   mi c r o a n e ur y s m s ,   w hi c h   a r e   s we ll i ngs   i n   t h e   s m a ll   bl o o v e s s e l s   o f   t h e   r e t i n a ,   a ppe a r i n i a   r o un or   pun c t a t e   ( d ot - l i ke )   f o r m   [ 19] .     M ode r a t e   n o n - p r o l i f e r a t i v e   di a b e t i c   r e t i n o pa thy   ( M ode r a t e   N P DR )   i s   a   m i l N P DR   a c c o m pa ni e by   r e t i n a l   h e m or r h a g e   p r odu c e d   by   di l a t i n g   s m a l l   r e t i na l   v e s s e l s ,   a pp e a r i n i n   p un c ta te ,   f l a m e - s h a pe d ,   or   r e s p ot  f or m .   T hi s   s ta ge   i s   a l s c h a r a c te r i z e d   by   t h e   pr e s e n c e   o f   e x uda tes   ( di f f us i o n s   o f   l i p i ds   i n   t h e   r e t i n a )   a n d   a   C ott on   w oo l   s p ot  ( whi t i s h   l e s i o n s   i n d i c a t i n g   th e   oc c l us i o n   o f   pr e - c a p i l l a r y   a r te r i o l e s )   [ 1 9 ] .     S e v e r e   n o n - pr o l i f e r a t i v e   d i a b e t i c   r e t i n o pa t hy   ( S e v e r e   NPDR )   i s   a   m o de r a t e   NPDR   a c c o m pa ni e d   by   e x t e ns i ve   pe r i p h e r a l   r e t i n a l   i s c h e mi a   pr o duc e b y   t he   l a c o f   o xy ge n a t i o n   t h r o ugh   t h e   bl o o v e s s e l s .     A t   t hi s   s t a ge ,   t h e   r i s f o r   t h e   de v e l o p m e n t   o f   n e o v a s c u l a r i z a t i o n   c a n   b e   hi g h e r   i n   i n t r a - r e t i n a mi c r o v a s c u l a r   a bn o r m a l i t i e s   [ 20] .   b)   P r o l if e r a t i v e   r e t i n o pa t hy   ( P DR ) t hi s   s t a ge   i s   c h a r a c t e r i z e by   t h e   de v e l o p m e n t   o f   n e o va s c u l a r i z a t i o n .   T h e   e y e   a t t e m pt s   to  ge n e r a t e   n e v e s s e l s   to   m a i n t a i n   n o r m a l   o xy g e n a t i o n   a n n o ur i s hm e n t   o f   t h e   r e t i n a ,   b ut   unf o r t un a t e l y ,   t h e s e   n e v e s s e l s   a r e   v e r y   f r a g i l e   a n c a n   bl e e pr o f us e ly   i n t o   t h e   s ur f a c e   o f   t h e   r e t i n a ,   c a us i ng  a n   i n t r a vi t r e a l   he m o r r h a ge   ( i ns i d e   t h e   vi t r e o us )   a n l e a d i ng  to   r e t i n a l   de t a c hmen t .   T hi s   u l t i m a t e l y   r e s u l t s   i n   de c r e a s e vi s i o n   a n pe r m a n e n t   l o s s   [ 21] .           F i gur e   2.   DR   c l a s s if i c a t i o n   [ 22]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l     I S S N:   2252 - 8776       P r e diction  and  c las s if ication  o f   d iabetic  r e ti nopath y   us ing  mac hine  lear ning    ( M ak hlouf   C haouk i )   519   DR   de v e l o p s   s i l e n t l y   a n c a n   r e m a i n   s il e n t   t h r o ug h o ut  i t s   pr o gr e s s i o n .   I t s   s i g n s   a ppe a r   l a t e ,   s t a r t i n g   w i t h   a   gr a dua l   de c l i ne   i n   vi s i o n   a n e n d i ng  i n   bli nd n e s s .   T h a t   i s   w hy   o ph t h a lm o l o g i s t s   r e c o m m e n e a r l d i a g n o s i s   o f   t h e   d i s e a s e   ( a f t e r   t h e   o n s e t   o f   t h e   f i r s t   s i g ns ) .     2. 4.     Diagn os is   of   DR   T h e   d i a g n o s i s   o f   D R   a i m s   t o   de t e c t   e a r l i e r   t h e   s ign s   o f   r e t i n a l   da m a ge ,   s uc h   a s   mi c r o a n e ur y s m s ,   h e m o r r ha ge s ,   e x uda t e s ,   o r   n e o v a s c u l a r i z a t i o n ,   a ll o w i ng  f o r   t i m e ly   i n t e r v e n t i o n   a n m a n a ge m e nt  o f   t h e   c o n d i t i o n .   T o   e s t a bl i s h   t h e   d i a g n o s i s   o f   DR ,   t h e   m o s t   c o m m o n   e x a m s   a do pt e d   by   o ph t h a lm o l o g i s t s   a r e :     2. 4. 1.   F u n d u s   e x am in at ion   Af t e r   di l a t i n t h e   pupi l s   us i ng  i n s t i ll e m y dr i a t i c   e y e   dr o ps ,   t h e   s pe c i a li s t   us e s   a   s l i t   l a m ( a   t y pe   o f   mi c r o s c o pe )   to  t a ke   ph oto s   o f   t h e   r e t i na   a s   s h o wn  i n   F i gur e   3   to  m o ni t o r   c h a n g e s   a f f e c t e by   d i a b e t e s ,   s uc a s   t h e   pr e s e nc e   o f   a bn o r m a l   bl o o v e s s e l s ,   e de m a ,   h e m o r r h a ge s ,   o r   f a t t y   de po s i t s   i n   t h e   r e t i n a ,   a ppe a r a n c e   o f   n e o v a s c u l a r i z a t i o n ,   vi t r e o us   h e m o r r h a ge s ,   a n r e t i n a l   de t a c hm e n t   [ 23] .           F i gur e   3 F un dus   im a ge   o f   a   n o r m a l   r e t i n a   [ 24]       2. 4. 2.   F l u or e s c e in   an giog r ap h y   I i s   a   s upp l e m e n t a r y   e x a mi na t i o n   a n i s   n o   l o nge r   r o u t i n e ly   p e r f o r m e d;   t h e   do c tor   c a r r i e s   i t   o u wh e n   de e m e n e c e s s a r y   t o   a c c ur a t e l y   de t e r m in e   t h e   s e v e r i t y   o f   DR .   T hi s   e x a mi na t i o n   i nv o l ve s   t h e   i n t r a v e n o us   i nj e c t i o n   o f   a   d y e   ( f l uo r e s c e i n )   t o   o b s e r v e   a ny   l e a ks   o r   o c c l us i o ns   i n   t h e   r e t i na l   bl o o ve s s e l s   a s   we l l   a s   t h e   e x t e n t   o f   r e t i n a l   i s c h e mi a   a s   s h o wn   i n   F i gur e   4   [ 23] .           F i gur e   4.   F l uo r e s c e i n   im a ge   o f   a   n o r m a l   r e t i n a   [ 25 ]       2. 4. 3.   Op t ical   c oh e r e n c e   t om og r ap h ( OCT )   I i s   a   t y pe   o f   l a s e r   s c a nne r   t h a t   a l l o ws   f o r   t h e   pr e c i s e   m e a s ur e m e n t   o f   t h e   c e n t r a l   r e t i n a s   t hi c k n e s s   to  de t e c m a c u l a r   e de m a .   F i gur e   s h o ws   a   n o r m a l   r e t i n a   thi c k n e s s   s c a nne by   t h e   OC T   t e c h ni que   [ 26] ,   [ 27 ] .   O t h e r   d i a g n o s t i c s   a r e   a l s o   a v a i l a bl e r e t i n a l   t hi c k n e s s   a na l y z e r   ( R T A )   [ 28] ,   s c a nni ng  l a s e r   o ph t h a l m o s c o py   ( S L O) ,   a da pt i v e   o pt i c s ,   OC T   An g i o gr a p hy   [ 29] ,   Do ppl e r   OC T   [ 30] ,   a n m a ny   o t h e r s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2252 - 8776   I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l ,   Vo l .   14 ,   N o.   2 A ugus t   20 25 516 - 528   520       F i gur e   5.   OC T   i m a ge   o f   a   n o r m a l   r e t i n a   [ 27]       3.   DI AGNOS I S   OF   DR   USI NG  M L   AN DL   All   t h e   m e t h o ds   m e n t i o n e e a r li e r   a r e   m a n ua l ,   t e d i o us ,   t i m e - c o n s u mi ng,   a n pr o n e   to   e r r o r s .   T h e y   r e qu i r e   a   wo r ki n gr o up,   whi c h   m a y   n o t   a l wa y s   b e   f e a s i b l e .   T h e r e f o r e ,   t h e   pr o p o s a l   o f   a   s y s t e m   b a s e o n   a r t i f i c i a l   i n t e ll i ge n c e   t e c h ni que s   t h a c a n   de t e c a n a n a l y z e   e a r l y   s i g ns   o f   DR   us i n a   l a r ge   da t a s e i s   c r uc i a l   f o r   e a r l y   de t e c t i o n   o f   t h e   d i s e a s e ,   i m pr o vi n t h e   l i v e s   o f   d i a be t i c   pa t i e n t s ,   a n pr e s e r vi ng  t h e i r   vi s i o n   [ 31] .   N um e r ous   publ i c a t i o n s   h a v e   b e e n   c o n d uc ted   on   D R   us i n g   di f f e r e n a p p r o a c h e s   a n d   te c h n o l o gi e s   i n   th i s   c o n tex t.   T h e r e   i s   v a r i a t i o n   i n   t h e   s e n s i t i vi t y   a n s pe c i f i c i t y   p e r c e n tage s   d e pe n di n o n   th e   p r op o s e d   m ode l s ,   i n c l udi n g   i m a ge   p r oc e s s i n m e t h o ds   a n d   t h e   da tas e us e d .   T h e   f o l l o wi n s e c t i o n   wi l l   pr e s e n v a r i o u s   w or ks   b a s e d   o n   A I   tec h ni que s   ( ML   a n d   DL ) ,   th e   tr e a ted   s i gn s   o f   DR ,   t h e   da tas e ts   us e d ,   a n d   t h e   o b tai n e d   r e s u l t s .     3. 1.     Wor k s   in   M L   t e c h n iq u e s   T h e   T a bl e   pr o vi d e s   a   c o m pr e h e n s i ve   o v e r vi e o f   va r i o us   r e s e a r c h   a c hi e v e i t h e   f i e l o f   e a r l DR   de t e c t i o n   us i ng  M L   t e c hni que s .   I t   l i s t s   t h e   r e f e r e n c e s   to   t h e   o r i g i na l   r e s e a r c h   wo r ks ,   t h e   M L   t e c hni qu e   e m p l o y e i e a c h   s t ud y ,   y e a r   o f   publi c a t i o n ,   f e a t ur e s   e x t r a c t e f r o m   t h e   r e t i n a l   im a ge s ,   da t a s e t   us e f o r   t r a i ni ng  a n t e s t i n t h e   m o de l s   a n f i na ll y   t he   pe r f o r m a nc e   v a l ue s   o f   e a c h   m e t h o d,   a l l o w i n f o r   a   qua n t i t a t i v e   c o m pa r i s o n   o f   t h e i r   e f f e c t i v e ne s s .       T a bl e   1.   L i t e r a t u r e   r e vi e o n   M L - b a s e m o de l s   f o r   e a r l y   de t e c t i o n   o f   DR   R e f .   M L   m e th o d   Y e a r   E xt r a c t e f e a tu r e s   D a ta s e t   P e r f or ma n c e   v a lu e s   [ 32]   S V M   2020   E X s .   K a ggl e  D R   d e t e c ti o n   S pe c i f i c it y   ( S P E ) 98% S e ns it i v it y  ( S E N ) 94 %   [ 33]   K - m e a ns f uz z y  C - m e a ns   2022   B l oo ve s s e ls E X s , M A s .   D I A R E T D B 01   N o r e f e r e n c e d   [ 34]   P r o ba bi li s ti c g e o m e tr i c K N N t r e e - ba s e d m e th o ds   2017   E X s .   D I A R E T D B 01,  E - O pht ha , D R I V E , H R I S V D I S , M E S S I D O R H R F , l oc a da ts e t.   Ar e a   unde r  t h e  c u r v e   ( A U C ) 0.98, Ac c u r a c y   ( A C C )  >   98.58%   [ 35]   N ove d e c is i o n t r e e   ( D T ) S V M   2022   N o R e f .   K a ggl e  D R   d e t e c ti o n   S V M A C C 85.2%   n ove DT A C C 92.8%   [ 36]   S V M , K - N N , N a ïv e   B a y e s   ( N B )   2020   I ma ge  t e x tu r e   M e s s id o r   S E N 97.2% , S P E 78.6% A C C 92.0%   [ 37]   S V M , K N N , D T , R F  a nd  ANN   2020   L B P  a nd W a v e l e T.   b a s e o n E X s .   D I A R E T D B 01   L B P K N N 94 %  A C C     0.98  A U C     0.95 F 1 W a v e l e t:   A N N 100%  A C C     1.0 AU C     1.0 F 1   [ 38]   F uz z y  C - m e a ns ,   E L M NB mul ti la y e r  p e r c e pt r o n   ( M L P )   2015   E X s .   D I A R E T D B 0,  D I A R E T D B 0 1   E L M S P E 87% , A C C 90% S E N 100%   [ 39]   K N N , D T   2015   E X s . B l oo ve s s e l.   N o r e f e r e n c e d   N o R e f e r e nc e d   [ 40]   E ns e mbl e A lt e -   D T K N N A da B oo s t,   M L P NB , R F S V M p a tt e r c la s s if i e r   2014   E X s . H E M . M A s .   M e s s id o r   S E N 90% , S P E 91% ,     A C C 90% , A U C 0.989   [ 41]   S V M   2015   N e w   v e s s e ls .   M e s s id o r ,   l oc a da ta s e t   S E N 91.83% ,   S P E 96.00%   [ 42]   K - N N , S V M   l in e a r , S V M   P o l y n o m ia l ,   a nd D T   2021   E X s .   L oc a da ta s e t   K N N A U C 1, A C C 0.83 D T :  A U C :  0 .8 8,  A C C :  0 .6 7         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l     I S S N:   2252 - 8776       P r e diction  and  c las s if ication  o f   d iabetic  r e ti nopath y   us ing  mac hine  lear ning    ( M ak hlouf   C haouk i )   521   3. 2.     Wor k s   in   DL   t e c h n iq u e s   T h e   T a bl e   pr o vi de s   a n   o v e r v i e o f   va r i o us   wo r ks   a c hi e ve i n   t h e   f i e l o f   e a r ly   de t e c t i o n   o f   DR   us i n t h e   t e c h ni que s   o f   DL .   T h e   t a bl e   h a s   t h e   s a m e   s tr uc t u r e   a s   t h e   p r e vi o us   o n e .   B r i e f ly ,   t h e   wo r k   u s i n M L   a n DL   h a s   s h o wn   pr o m i s i ng  r e s u l t s   i n   a i d i ng   t h e   d i a g n o s i s   a n de t e c t i o n   o f   DR   m o r e   qui c k l y   a n d   a c c ur a t e l y .   T h e   wo r c o n duc t e d   wi t h   ML   f o c us e s   o n   e x t r a c t i n r e l e va n t   f e a t ur e s   f r o m   r e t i n a l   im a ge s   a n d   t h e n   us i ng  s upe r vi s e l e a r ni ng  a l go r i t hm s   t t r a i n   a   c l a s s if i c a t i o n   m o de l .   T h e   r e s u l t s   o b t a i n e w i t h   t hi s   a ppr o a c h   h a v e   be e n   e n c o ur a g i n g ,   b ut   de t e r m i ni n whi c h   f e a t ur e s   a r e   m o s t   i m po r t a n t   f o r   c l a s s i f ica t i o n   is   o f t e n   c h a ll e n g i ng.   T h e   wo r c a r r i e o ut  wi t h   DL   i nv o l v e s   us i ng  de e n e ur a l   n e t wor ks   to   l e a r r e l e v a n t   f e a t ur e s   f r o m   t h e   i m a ge s   a uto m a t i c a ll y .   T hi s   a ppr o a c h   h a s   de m o ns t r a t e e v e n   be tt e r   r e s ul t s   f o r   de t e c t i n DR ,   a s   i t   c a n   l e a r n   m o r e   c o m p l e x   a n n o n - li ne a r   f e a t ur e s   t h a t   a r e   o f t e n   d i f f i c u l t   to  e x t r a c t   m a n ua ll y .       T a bl e   2 .   L i t e r a t u r e   r e vi e o n   DL - b a s e m o de l s   f o r   e a r l y   de t e c t i o n   o f   DR   R e f .   D L   m e th o d   Y e a r   E xt r a c t e f e a tu r e s   D a ta s e t   P e r f or m a n c e   v a lu e s   [ 43]   H y br id e E y e N e t,   D e ns e N e t   2022   D R   s ta ge s   A P T O S  2019,  M e s s id o r E y e P A C S I D R I D .   A C C 91.2% , S E N 96% , S P E 69% ,     di c e  s im il a r it y   c o e f f i c i e nt   ( D S C ) 92.45% ,   Q ua dr a ti c   K a ppa   s c o r e  ( Q K S ) 0.883.   [ 44]   C N N   2020   D R   s ta ge s   A P T O S  2019.   A C C 88% - 8 9% , S E N 87% - 89% ,     S P E 94% - 95% , Q W K S 0.91 - 0.92.   [ 45]   F ul l y  C N N   2018   M A s .   E - O pht ha D ia r e tD B 1,  a nd R O C .   S E N 0.392 ± 0.157 a f a ls e  p o s it i ve s   pe r  i ma g e  ( F P I )   o n t h e  D I A R E T D B 1.   S E N 0.562 ± 0.233 a 8 F P I   o n t h e     E - o pht ha .   S E N 0.485 ± 0.109 a 20 F P I  i th e   R O C  t r a in in g da ta s e t.   [ 46]   D e e p C N N  ( A l e x N e t,   V ggN e t,   G oo gl e N e a nd  R e s N e t)   2018   D R   s ta ge s   K a ggl e  D R   d e t e c t i o n   A C C V ggN e t - s 95.68%   A U C V ggN e t - s 97.86% ,   S E N V ggN e t - 16:  90.78%   S P E V ggN e t - s 97.43%   [ 47]   R e s N e t   2022   M A s , E X s , C W S H E M .   L oc a da ts e t   A U C  95.5% , S E N  88.8% , S P E  83.9% .   [ 48]   C N N , V G G 16   2020   D R   s ta ge s .   A P T O S  2019   A C C 91 . 32%   [ 49]   C N N V ggN e t   2020   M A s b lo o ve s s e l   E y e P A C S   A C C 95.41% p r e c is io ( P R E ) 96.03% ,   r e c a ll  ( R E C ) 94.30% , S P E 97.0%   F1 - s c o r e 98.50%   [ 50]   E ns e mbl e   of  5 m o d e ls   d e e p C N N R e s ne t5 0,  I nc e pt i o n v 3, X c e p ti o n,  D e ns e 121, D e ns e 169   2019   D R   s ta ge s   K a ggl e  D R   d e t e c t i o n   A C C 80.8% , R E C 51.5% , S P E 86.7% ,   P R E 63.8% , F 1 - s c o r e 53.7 %   [ 51]   E ns e mbl e N T S - N e t,   S B S L a y e r , R e s N e t - 50,  D e ns N e t - 201, NA S N e t   2020   M A s , H E M .   E y e P A C S ,   M e s s id o r   E y e P A C S A U C 96.31% , A C C 83.42% , S E N 83% ,   S P E 73 % .   M e s s id o r A U C 92.99% , A C C 76.25% , S E N 76% ,   S P E 91 % .   [ 52]   C N N   2018   E x s uda ts o p ti c  d is k   D ia r e tD B 0,  D ia r e tD B 1,  D r im D B   D ia r e tD B 0:  S E N 100 % , S P E 90.14%   T C C 94.82%   D ia r e tD B S E N 99.2 % S P E 89.24%   T C C 93.96%   D r im D B S E N 100% , S P E 90.86%   T C C 95.24%       B r i e f ly ,   t h e   w o r k   us i n ML   a n DL   h a s   s h o w n   pr o m i s i ng  r e s u l t s   i n   a i d i ng  t h e   di a g n o s i s   a n d   de t e c t i o n   o f   DR   m o r e   qui c k ly   a n a c c ur a t e l y .   T h e   wo r k   c o n duc t e d   wi t h   m a c hi ne   l e a r ni ng  f o c us e s   o n   e x t r a c t i n r e l e v a n t   f e a t ur e s   f r o m   r e t i n a l   im a g e s   a n t h e n   us i ng  s upe r vi s e l e a r ni ng  a l go r i t hm s   t t r a i n   a   c l a s s if i c a t i o n   m o de l .   T h e   r e s u l t s   o b t a i ne w i t h   t hi s   a ppr o a c h   h a v e   b e e n   e n c o ur a g i n g,   b ut   de t e r m i ni n whi c f e a t ur e s   a r e   m o s t   i m po r t a n t   f o r   c l a s s i f i c a t i o n   i s   o f t e n   c h a ll e n g i ng .   T h e   wo r c a r r i e o ut  wi t h   de e p   l e a r ni ng   i nv o l ve s   us i ng   de e ne ur a l   n e t wo r ks   to  l e a r n   r e l e va n t   f e a t ur e s   f r o m   t h e   i m a ge s   a uto m a t i c a l ly .   T hi s   a ppr o a c h   h a s   de m o ns t r a t e e v e n   b e t t e r   r e s u l t s   f o r   de t e c t i n g   DR ,   a s   i t   c a n   l e a r n   m o r e   c o m p l e x   a n n o n - l i ne a r   f e a t ur e s   t h a a r e   o f t e n   d i f f i c u l t   to  e x t r a c t   m a n ua ll y .   B a s e o n   t h e   pr o p o s e w o r ks   r e gi s t e r e i n   t h e   f ie l o f   DR   a n pu bli s h e i n   P u b M e d,   o n e   o f   t h e   m o s t   s i g nif i c a n t   r e s o ur c e s   wor l dw i de   f o r   a c c e s s i n s c i e n t i f i c   a r t i c l e s ,   m e d i c a l   j o ur n a l s ,   pu bli c a t i o n   a bs t r a c t s ,   a n ot h e r   d o c um e n t s   i n   t h e   f i e l d s   o f   l i f e   s c i e n c e s ,   m e d i c i ne ,   h e a l t h ,   a n bi o l o g y .   F i gur e   b e l o s ho ws   t h e   n u m be r   r e s u l t i n f r o m   s e a r c hi ng  wo r ks   publ i s he i n   r e c e n t   y e a r s   i n   t h e   s a m e   f i e l d.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2252 - 8776   I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l ,   Vo l .   14 ,   N o.   2 A ugus t   20 25 516 - 528   522       F i gur e   6.   W o r ks   publ i s h e i n   P u b M e d:  DR   us i n DL   a n M L       4.   RE T I NA   DA T ASE T S   S e v e r a l   r e t i n a   da t a s e t s   h a ve   b e e n   e m p l o y e to  t r a i n ,   v a li da t e ,   a n c o m pa r e   a l go r i t hm s   f o r   de t e c t i n g   DR   l e s i o n s   a n t h e i r   c l a s s i f i c a t i o n .   T h e s e   da t a s e t s   e n c o m pa s s   pu bli c ly   a v a il a bl e   a n s m a l l e r   da t a s e t s   ut i l i z e d   i n   s p e c if i c   s t ud i e s   a n pr i v a t e   da t a s e t s   de v e l o pe by   h o s p i t a l s   a n c l i n i c s .   Am o n t h e   v a r i o us   da t a b a s e s   e s t a bli s he i n   t h e   b r o a de r   f i e l o f   o c u l a r   d i s e a s e s ,   t h e   m o s t   e x t e ns i ve ly   u s e o n e s ,   pa r t i c u l a r ly   i n   D R ,   a r e   l i s t e b e l o w.   A   m o r e   de t a i l e s u mm a r y   o f   t h e s e   da t a s e t s   i s   pr o vi de i n   T a bl e   3.   F i gur e   s h o ws   a   hi s t o gr a m   r e pr e s e n t i n t h e   s i z e   o f   d i f f e r e n t   da t a s e t s .   a)   I m a ge R e t c o m pr i s i ng  t w o   da t a s e t s ,   Di a r e t DB [ 53]   c r e a t e i n   2006,   a n D i a r e t DB [ 54]   c r e a t e d   i n   2009,   a n n o t a t e wi t h   DR   l e s i o n s   a i d i ng  c l a s s if i c a t i o n .   b)   F I R E   ( f u n dus   i m a ge   r e g i s t r a t i o n )   [ 55] c r e a t e i n   2017  to  e v a l u a t e   i m a ge   r e g i s t r a t i o n   a l go r i t hm s   i n   r e t i n a l   im a g i ng.   c)   K a gg l e   DR   d e t e c t i o n   [ 56] a   da t a s e t   c o n t a i ni ng  o v e r   10, 000   f u n dus   i m a ge s ,   s o ur c e f r o m   E y e P A C S   ( e y e   p i c t ur e   a r c hi vi ng  a n c o m m u ni c a t i o n   s y s t e m ) .   I i s   us e f o r   DR   c l a s s if i c a t i o n .   d)   A P T OS  2019  ( A s i a   P a c i f i c   T e l e - Oph t ha l m o l o g y   S o c i e t y )   [ 57] r e f e r s   t t h e   pur po s e   o f   t h e     K a gg l e   bli nd n e s s   de t e c t i o n   c o m pe t i t i o n .   I i s   a   d a t a s e f o r   DR   c l a s s i f i c a t i o n ,   i n c l ud i ng  5, 590  r e t i n a im a ge s .   e)   M e s s i do r   [ 58] a   da t a s e t   de s i g n e t a s s i s t   i n   t h e   e a r l y   de t e c t i o n   a n s e g m e n t a t i o n   o f   r e t i n a l   l e s i o n s ,   w i t h   1, 200  hi g h - qua li t y   im a ge s .   f)   E - Oph t h a   [ 59] p r o pe r   f o r   DR   s c r e e ni ng.   I i s   d i vi de i n t o   s ub s e t s   ba s e o n   l e s i o n   pr e s e nc e   ( e x ud a t e s   a n m i c r o a n e ur y s m s ) :     E - Oph t h a - E X:   c o n t a i ni ng  82  f u n dus   im a ge s ,   w i t 47  i m a ge s   h a vi ng  e x ud a t e s .   T hi s   s u b s e t   o f   da t a   i s   us e f u l   pr i m a r il y   f o r   a s s i s t i n r e s e a r c he r s   i n   t h e   s e g m e n t a t i o n   o f   e x uda t e s .     E - Oph t h a - M A c o m pr i s i ng  381  r e t i n a l   im a g e s ,   w i t h   148  i m a ge s   s pe c if i c a ll y   h a vi ng  mi c r o a n e ur y s ms   a n s m a ll   h e m o r r h a ge s .   T hi s   s u b s e t   i s   v a l ua bl e   f o r   a ny   r e s e a r c h   f o c us e o n   t h e   s e g m e n t a t i o n   o f   mi c r o a n e ur y s m s .   g)   I n d i a n   d i a be t i c   r e t i n o pa t hy   i m a ge   da t a s e t   ( I DR i D )   [ 60] c o n s i s t s   o f   516  f u n du s   i m a ge s   us e f o r   DR   a n d   m a c u l a r   e de m a   c l a s s i f i c a t i o n .   h)   D i g i t a l   r e t i n a l   im a ge s   f o r   v e s s e l   e x t r a c t i o n   ( DR I VE )   [ 61] i n c l ude s   40  r e t i n a l   f u n du s   i m a ge s   pr i mar i ly   f o r   v e s s e l   s e g m e n t a t i o n   s t ud i e s .   i)   S tr uc t ur e a n a l y s i s   o f   t h e   r e t i n a   ( S T A R E )   [ 62 ] c o n t a i ns   400  i m a ge s   f o c us i n o n   s e g m e n t a t i o n   o f   v a r i o us   e y e   c o n d i t i o ns .   j)   H i g h - r e s o l ut i o n   f u n du s   i m a g i ng  da t a s e ( HR F )   [ 6 3] ,   [ 64] c o n s i s t s   o f   45  i m a ge s   a nn ot a t e d   f o r   l e s io n   d i s t r i b ut i o n .   k)   R e t i n o pa t hy   o nli ne   c h a ll e n ge   ( R OC )   [ 64] a   da t a s e o f   100  r e t i n a l   im a ge s   f o r   m i c r o a n e ur y s   de t e c t i o n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l     I S S N:   2252 - 8776       P r e diction  and  c las s if ication  o f   d iabetic  r e ti nopath y   us ing  mac hine  lear ning    ( M ak hlouf   C haouk i )   523   T h e s e   da t a s e t s   p l a y   a   vi t a l   r o l e   i n   t r a i ni ng  a n e v a l ua t i n DR   de t e c t i o n   a n c l a s s i f i c a t i o a l go r i t hm s .   De t a i l e s u mm a r i e s   o f   t h e s e   da t a s e t s   a r e   pr o vi de i T a bl e   3,   whil e   F i gur e   de p i c t s   a   his to gr a m   il l us t r a t i n t h e   s i z e   d i s t r i b ut i o n   o f   t h e   da t a s e t s .       T a bl e   3.   De t a i l s   o f   da t a s e t   us e i n   DR   f i e l d     D a ta s et   O r ig in e   N br   im a ge s   A c qui s it i o n   T a s ks   Y e a r   C o unt r y   C a me r a   F O V  ( °)   R e s o lu ti o n   M o ti v a ti o n   L a b e ls   [ 53]   [ 54]   I ma ge R e D ia r e tD B 0   D ia r e tD B 1   2006   2009   F in la nd   130   89   D ig it a f undus   c a m e r a   50   1500x 1152   L e s i o ns  de t e c ti o n   0 - 1   [ 55]   F I R E   2017   G r e e c e   134   N id e A F C  210  f undus   c a r a   35   2912x 2912   D e t e c ti o of  l ig ht   a nd da r k l e s io ns   -   [ 56]   E y e P A C S   2015   U S A   + 10.000   C e nt e r v ue  D R S O pt ov u e  i C a m,  C a no C R 1/ D G i/ C R 2,  a nd T o p c o n N W   45   2048x 1536   C la s s if ic a ti o of   DR   0 - 4   [ 65]   K a ggl e   bl in dne s s   de t e c t i o c o mp e ti ti o n ( A P T O S )   2019   U S A   5590   45   R é dui te  t o   224x 224   C la s s if ic a ti o of   DR   0 - 4   [ 58]   M e s s id o r   2014   F r a nc e   1200   3C C D  c a me r a   mo unt e o T o p c o T R C   N W 6 no n - M y dr ia ti c   r e th in o g r a ph   45   1440x 960,     2240x 1488 ,   a nd   2304x 1536   D e t e c ti o of   le s i o ns   0 - 3   [ 59]   E - O pht ha - MA   2014   F r a nc e   38 1   O P H D I A T   45   1440x 960,  2544x 1696  a nd  2048x 1360   D e t e c ti o of   M A s   0 - 1   E - O pht ha - E X s   82   D e t e c ti o of   e x s uda ts   [ 60]   I D R iD   2018   I ndi a   516   K o w a  V X - 10a   di gi ta f undus   c a me r a   50   4288x 2848   C la s s if ic a ti o of   D R /DM E   D R 0 - 4   D M E 0 - 1   [ 61]   D R I V E   2004   N e th e r - la nds   40   C a no n C R 5 no n - M y dr ia ti c  3C C D   c a me r a   45   768x 584   S e gm e nt a ti o of   bl oo ve s s e ls   0 - 1   [ 62]   S T A R E   -   U S A   400   T o p c o T R V - 50  f undus   c a me r a   35   605x 700   D e t e c ti o of  E X s   e H E M .   0 - 1   [ 63]   H R F   2013   -   45   C a no n C R - 1   45   3504x 2336   S e gm e nt a ti o of   bl oo ve s s e ls   0 - 1   [ 64]   R O C   2010   U S A   100   C a no n C R 5 - 45 - N M  c a me r a   45   768x 576,  1058x 1061,  1389x 1383   D e t e c ti o of   M A s   0 - 1   [ 66]   D R iDB   2013   C r o a ti a   50   Z e is s  V I S U C A M   200 c a me r a   45   720x 576   D e t e c ti o of   le s i o ns   0 - 1   [ 67]   H E I - M E D   2012   U S A   169   Z e is s  V is uc a P R O  f undus   c a me r a   45   2196x 1958   D e t e c ti o n   of  E X s   0 - 1   [ 68]   R E V I E W   2008   UK   16   C a no n E O S  D 30   50 - 60   3584x 2438,     1360x 1024,     2160x 1440   S e gm e nt a ti o of   bl oo ve s s e ls   0 - 1   [ 69]   R O D R E P   -   -   1120   T o p c o T R C - N W 65 no n - M y dr ia ti c   45   2000x 1312   C la s s if ic a ti o of   DR   0 - 4   [ 70]   D R I O N - DB   2014   F r a nc e   1 10   HP - P h o t o S ma r t - S 20 high - r e s o lu ti o n s c a nn e r   45   600x 400   D e t e c ti o of  O D S e gm e nt a ti o of   bl oo ve s s e ls   0 - 1       T h e   pr i m a r y   go a l   o f   i nc o r por a t i n d i ve r s e   da t a s e t s   i n   DR   r e s e a r c h   i s   t e nh a n c e   t h e   a c c ur a c y ,   r o b us t n e s s ,   a n ge n e r a li z a bil i t y   o f   m o de l s   a n a l g o r i t hm s   de v e l o pe f o r   de t e c t i n g,   d i a g n o s i n g,   a n m a n a g i ng   t h e   di s e a s e .   T h e s e   da t a s e t s   i n c l ude   v a r i o us   r e t i n a l   im a ge s   w i t h   v a r i a t i o ns   b a s e o n :     P a t i e n t   p o pul a t i o n ,   e ns ur i n t h a t   DR   de tec t i o n   m o de l s   c a n   e f f e c t i v e ly   ge ne r a l i z e   t   n e pa t i e n t s .     T h e   e qu i p m e n t   us e to   c a p t ur e   t h e   i m a ge s ,   e n c o m pa s s i ng  f a c t or s   l i ke   r e s o l ut i o n ,   i m a ge   qua li t y ,   a n d   f i e l o f   vi e w,   e n s ur e s   t h a t   t h e   m o de l s   c a n   a da pt   to   d i f f e r e n t   i m a g i n s e t ups .     T h e   s t a ge   o f   DR ,   a s   t h e   da t a s e t s   e n c o m pa s s   a   r a n ge   o f   d i s e a s e   s e v e r i t i e s ,   a i d s   i n   t h e   de t e c t i o n   a t   d i f f e r e n t   s t a ge s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2252 - 8776   I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l ,   Vo l .   14 ,   N o.   2 A ugus t   20 25 516 - 528   524     A dd i t i o n a ll y ,   t h e s e   r e t i n a l   i m a ge s   m a y   e xhi bi t   d iv e r s e   D R   l e s i o n s ,   s uc h   a s   m i c r o a ne ur y s m s ,   e x ud a t e s ,   h e m o r r ha ge s ,   a n ne o v a s c u l a r i z a t i o n .   T hi s   d i v e r s i t y   f a c il i t a t e s   m o de l s   a bil i t y   t o   de t e c t   v a r i o us     l e s i o n   t y pe s   e f f e c t i v e ly .   M o r e o v e r ,   t h e   i m a g e s   a r e   a c c o m pa ni e by   pr e c i s e   a nn o t a t i o ns ,   whi c a r e   c r uc i a l   f o r   t r a i ni ng  a n e v a l ua t i n DR   de t e c t i o n   m o de l s   a n e n s ur i ng  t h e   m o de l s   a r e   h o n e w i t a c c ur a c y .           F i gur e   7.   Num b e r   o f   i m a ge s   i n   e a c h   da t a s e ( s i z e   of   da t a s e t )       5.   CONC L USI ON   I n   c o n c l u s i o n ,   DR   i s   a   s e v e r e   c o m p li c a t i o n   o f   d i a b e t e s ,   a n i t s   e a r l y   a n a c c ur a t e   di a g n o s i s   i s   c r uc i a l   t pr e v e n t   i r r e ve r s i bl e   e y e   da m a ge .   T hi s   a r t i c l e   pr o vi d e a   c o m pr e h e ns i ve   o v e r vi e o f   DR ,   i n c l ud i ng   i t s   de f i n i t i o n ,   s i g n s ,   a n c l a s s if i c a t i o n .   R e c o gni z in t h e   p o t e n t i a l   o f   ML   a n DL   i n   m e d i c a l   im a ge   a n a ly s i s ,   t hi s   r e vi e e x p l o r e t h e i r   i n t e gr a t i o n   i n   D R   d i a g n o s i s   to   r e pl a c e   m a n ua l   a s s e s s m e n t .   Nu m e r o us   wor ks   i n   t h e   f i e l we r e   a n a ly z e d,   s h o wc a s i ng  v a r i o us   pr o p o s e M L   a n DL   m o de l s   a n d   t h e i r   pe r f o r m a n c e   v a l ue s .   T h e s e   m o de l s   d e m o n s t r a t e pr o m i s i ng  r e s u l t s   i a ut o m a t i n DR   d e t e c t i o n ,   hi g hli g h t i n t h e   po t e n t i a l   t o   e n h a n c e   t h e   e f f i c i e n c y   a n a c c e s s i b il i t y   o f   h e a l t h c a r e   s e r vi c e s .   R e s e a r c h e r s   l e v e r a ge l a r ge   a n d i ve r s e   da t a s e t s   to   tr a i n   t h e s e   m o de l s ,   e ns ur i n r o b us t n e s s   a n ge n e r a li z a t i o n .   De s p i t e   pr o g r e s s ,   s o m e   c h a ll e n ge s   r e m a i n,   s uc h   a s   m o r e   e x t e ns i ve   a n s t a n da r d i z e da t a s e t s ,   a ddr e s s i ng  m o de l   i n t e r pr e t a bi li t y ,   a n e n s ur i ng  s e a m l e s s   i n t e gr a t i on   i n t c l i n i c a l   pr a c t i c e .   F ur t h e r   r e s e a r c h   i s   wa r r a n t e to   r e f i ne   e xi s t i n a ppr o a c h e s   a n de v e l o n o v e l   t e c hni que s   to  a dv a n c e   t h e   f i e l o f   DR   d i a g n o s i s .   I n   s u m m a r y ,   i n t e gr a t i n M L   a n DL   t e c hni que s   i n   DR   d i a g n o s i s   r e pr e s e n t s   a   s i g nif i c a n t   s t e p   to wa r ds   r e v o l ut i o ni z i ng  t h e   f i e l o f   o ph t h a lm o l o g y ,   e m po we r i n h e a l t h c a r e   pr o f e s s i o n a l s   w i t h   e f f i c ien t   too l s   f o r   e a r l y   a n a c c ur a t e   de t e c t i o n ,   u l t i m a t e l y   i m pr o vi ng  pa t i e n t   o u t c o m e s   a n r e duc i ng  t h e   b ur de n   o f   t hi s   s i g h t - t h r e a t e ni n c o n d i t i o n .       AC K NOWL E DGM E NT S     W e   e x t e n o ur   s i n c e r e   gr a t i t ude   to   t h e   Al g e r i a n   G e n e r a l   D i r e c t o r a t e   o f   R e s e a r c h   ( DG R S T D)   a n t h e   L a b o r a to r y   o f   M a t h e m a t i c s ,   I nf o r m a t i c s ,   a n S y s t e m s   ( L AM I S )   a E c h a hi C h e i k h   L a r bi   T e be s s i   U ni ve r s i t y   o f   T é b e s s a   f o r   t h e i r   i nv a l ua bl e   s uppo r i n   pr o vi d i n r e s o ur c e s   a n f a c il i t a t i n t hi s   r e s e a r c h .   W e   a l s wi s h   to   e x pr e s s   o ur   h e a r t f e l t   t h a n ks   to   o ur   f a mi li e s   f o r   t h e i r   un wa v e r i ng  s uppo r a n e n c o ur a ge m e n t   t h r o ug h o ut  t hi s   wo r k .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l     I S S N:   2252 - 8776       P r e diction  and  c las s if ication  o f   d iabetic  r e ti nopath y   us ing  mac hine  lear ning    ( M ak hlouf   C haouk i )   525   F UN DI NG  I N F ORM AT I ON    T hi s   r e s e a r c h   d i n o r e c e i v e   a ny   f i na nc i a l   s uppo r f r o m   publi c ,   c o m m e r c i a l ,   o r   n o n - pr o f i t   f u n d i n g   a ge nc i e s .       AU T HO CONT RI B UT I ONS   S T AT E M E NT       Nam e   o f   Aut h or   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   C ha o uki   M a k hl o u f                               M o h a m e R i dd a   L a o ua r                               Abb a s   C h e dda d                               B o ur o uga a   S a l im a                               S e a n   E o m                                 C     C o n c e pt ua l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t wa r e   Va     Va l i da t i o n   Fo     Fo r m a l   a n a ly s i s     I     I nve s t i ga t i o n   R     R e s o ur c e s   D   :   D a t a   C ur a t i o n   O   :   W r i t i ng  -   O r i g i na l   Dr a f t   E   :   W r i t i ng  -   R e vi e &   E d i t i ng     Vi     Vi s ua l i z a t i o n   Su     Su pe r vi s i o n   P     P r o j e c t   a d m i n i s t r a t i o n   Fu     Fu n d i ng  a c qu i s i t i o n         CONF L I CT   OF   I NT E RE S T   S T AT E M E NT     A ut h o r s   s t a t e   n c o nf li c t   o f   i n t e r e s t .       DA T AV AI L AB I L I T Y   T hi s   s t ud y   i s   a   s ur v e y   a n do e s   n ot   ge n e r a t e   n e e x pe r i m e n t a l   da t a .   T h e   da t a s e t s   r e vi e we a nd   d i s c us s e i n   t hi s   pa pe r   a r e   publ i c l y   a v a il a bl e   a n r e f e r e n c e i n   t h e   R E F E R E NC E S   s e c t i o n .   De t a i l e d   de s c r i pt i o ns ,   i n c l ud i ng  t h e   s o ur c e s ,   c h a r a c t e r i s t i c s ,   a n pur p o s e s   o f   t h e s e   da t a s e t s ,   a r e   pr o vi de i n   T a bl e   [ 3 o f   t h e   m a n u s c r i pt .   R e a de r s   i n t e r e s t e i n   a c c e s s i ng   t h e s e   da t a s e t s   s h o ul r e f e r   to   t h e   o r i g i na l   s o ur c e s   c i t e i t h e   r e f e r e n c e s .       RE F E R E NC E S   [ 1]   K M a r a z ov a   a nd  J . - F .   G ir m e ns D ia be ti c   r e ti n o pa th y , ”  A c c e s s e d:   O c t.   03,  2024.  [ O nl in e ] A v a il a bl e ht tp s :/ /ww w .15 - 20.f r / of f r e - de - s oi ns /m a la di e s - de - l oe il /r e ti n o pa th i e - di a b e ti qu e /   [ 2]   C X C a i,   D ia be t e s   a nd  y our   e y e s :   w ha y ou  n e e d   t o   kn o w ,   A c c e s s e d:   O c t.   03,   2024.  [ O nl in e ] A v a il a bl e ht tp s :/ /ww w .ho pki ns me di c in e . o r g /h e a lt h/ c o ndi ti o ns - a nd - d is e a s e s /d ia be t e s - a nd - y our - e y e s - w ha t - y ou - n e e d - to - kn o w   [ 3]   N J o hnke nn e d y N J C hi d oz i e M A kr a m N E b e r e c hi a nd   A C G la d y s in s ul in   r e s is ta nc e   f r o a   p e r s p e c ti ve a   r e v i e w ,”   J our nal  of  B io lo gy  and N at u r e ,   pp. 33 36, De c . 2022, doi:  10.5 6557/j o ba n/ 2022/ v 14i 28039.   [ 4]   D K .   A r is ta r kus T h e   l o ng‒t e r m   c o mpl i c a ti o ns   of   h y p e r g l yc e mi a   in   b ot t y p e a nd  t y p e   di a b e ti c   pa ti e nt s ,”   M O J   P r ot e om   B io in f or m , v o l.  7, n o . 5,  S e p. 2018, d o i 10.15406/m o jp b.2018. 07.00244.   [ 5]   D I A ld o s a r i,   A M a li k,  A S A lh o mi da a nd  M S .   O la I mpl ic a ti o ns   of   di a b e t e s - in duc e a lt e r e me ta b o li t e s   o r e ti na l   ne ur o d e g e ne r a ti o n,”   Fr ont ie r s  M e di a S.   A. ,   J ul . 13, 2022, do i:  1 0.3389/f n in s .2022.938029.   [ 6]   M Y a no f f   a nd  J S D uke r O pht hal m ol ogy   ( 6t E di ti on ) M os b y   E ls e v i e r 2023.  A c c e s s e d:   N ov 30,  2024.  [ O nl in e ] A v a il a bl e ht tp s :/ /ww w .c li ni c a lk e y . c o m   [ 7]   D M G oo dma n,  S .   P a r m e t,   a n C L y nm,  A g e - r e la t e m a c ul a r   d e g e ne r a ti o n ,”   J A M A   ( J our nal   of   th e   A m e r ic an  M e di c al   A s s oc ia ti on) , vo l.  308, n o . 16, p. 1702, O c t.  2012, Ac c e s s e d:  N ov . 02, 2024. [ O nl in e ] . A v a il a bl e ht tp s :/ /j a ma n e tw o r k. c o m/   [ 8]   A nuj a   S   B   a nd  F R .   D ha na s e e la a n,  E a r l y   de t e c ti o of   di a b e ti c   r e ti n o pa th y   us in v a r i o us   t e c hni qu e s a   r e v i e w ,”   I nt e r nat io nal   J our nal   o f   E ngi ne e r in T e c hnol ogy   and  M anage m e n Sc ie nc e s v o l.   7,  no 1,  pp.  382 389,  2023,  do i:   10.46647/i je tm s .2023. v 07i 01.056.   [ 9]   K P S .   K uma r D B h o w mi k,  G H a r is h,   S D ur a i ve l,   a nd  B P .   K uma r D ia be ti c   r e ti n o pa th y - s y mpt o ms c a us e s r is f a c t o r s   a nd   tr e a tm e nt ,”   P har m a I nnov vo l.  1, n o . 8, pp. 7 13, 2012, [ O nl in e ] . A v a il a bl e w w w .t he pha r ma j o u r na l. c o m   [ 10]   P A ns a r e al . D ia be ti c   r e ti n o pa th y a ove r v i e w   o m e c h a n is ms pa th o ph y s i o l o g y   a nd  pha r ma c o th e r a p y ,”   D ia be to lo gy vol 3,   no . 1, pp. 159 175, M a r . 2022, d o i:  10.3390/di a b e t o l o g y 30100 11.   [ 11]   V . K o u r , J . S w a in ,  J . S in gh,  H .  S in gh,  a nd  H K o u r , “ A   r e v i e w   o n d ia be ti c  r e ti n o pa th y ,”   C ur r e nt  D ia be te s  R e v ie w s , vol . 2 0, n o. 6,  pp. 74 88, 2024, do i:  10.2174/011573399 82536722310111614 00.   [ 12]   W . L . A l y oub i,  W . M . S ha la s h, a nd M . F . A bul kha ir , “ D ia be ti c   r e ti n o pa th y  d e t e c ti o n t hr o ugh  de e p l e a r ni ng t e c hni qu e s a   r e v ie w ,”   I nf or m at ic s  i n M e di c in e  U nl oc k e d , v o l.  20, p. 100377,   J un. 2020, do i:  10.1016/j . im u.2020.100377.   [ 13]   D .  D a s ,  S .  K . B is w a s ,  a nd  S . B a n d y o pa d h y a y , “ A  c r i ti c a l  r e v ie w  o di a gno s i s  o f  di a be ti c  r e t in o p a t h y  u s in g m a c h in e   le a r ni ng   a n d de e p   le a r ni n g,   M u lt im e d ia  T ool s  a nd  A p pl ic at io n s ,  v o l.   81 no 18 pp 2 56 13 25 6 55 J u l.  2 02 2,  do i 10 .1 00 7/ s 1 10 42 - 0 22 - 12 64 2 - 4.   [ 14]   M Z A twa n y A H S a h y o un,   a nd  M Y a qub,  D e e l e a r n in te c hni qu e s   f o r   di a b e ti c   r e ti n o pa th y   c la s s i f i c a ti o n:   a   s ur ve y ,”     I E E E  A c c e s s , v ol . 10, pp. 28642 28655, Aug. 2022, d oi 10.11 09/ A C C E S S .2022.31576 32.   [ 15]   M . L .  J a dha v , S . J H o na d e , A L .  W a na r e , a nd V . M S a r da r , “ A ut o ma ti c   e x uda te  d e te c ti o n   f r o m  r e ti na f undus  i ma g e s  i n di a be ti c   r e ti n o pa th y ,”   L ib r ar y   P r ogr e s s   I nt e r nat io nal | v o l.   44,   no 3,  pp.  2662 2671,  J ul 2024,  [ O nl in e ] A v a il a bl e w w w .bpa s j o ur na ls .c o m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.