關(guān)于智能眼底健康篩查發(fā)展展望

張瑤瑤 王宸 張婷婷

【摘要】由于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的高速發(fā)展，帶動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)模式的興起。新的健康管理方式開始流行！但同時(shí)由于人們普遍對(duì)于專業(yè)醫(yī)療名詞應(yīng)用的不足，病人指代不明，并不能準(zhǔn)確無誤的說明當(dāng)前身體的病理特征，沒有相應(yīng)的判斷依據(jù)，依靠病人的主觀感覺，導(dǎo)致大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)應(yīng)用不能接收準(zhǔn)確無誤的健康信息，使得誤診率居高不下。而傳統(tǒng)的醫(yī)院體檢又面領(lǐng)著各種排隊(duì)時(shí)間長(zhǎng)、掛號(hào)難、費(fèi)用成本高、醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量參差、病情跟蹤不及時(shí)等一系列問題。在這種環(huán)境背景下，運(yùn)用科技手段，發(fā)展一種簡(jiǎn)單、迅速、準(zhǔn)確、性價(jià)比高的篩查方式正是目前市場(chǎng)所缺失的著力點(diǎn)，更加明確的為智能健康管理平臺(tái)未來的建設(shè)發(fā)展和目標(biāo)確定奠定了方向。

【關(guān)鍵字】智能篩查;眼底健康;網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)

當(dāng)前，各種由不良的生活習(xí)慣和環(huán)境因素導(dǎo)致的慢性病患者已經(jīng)逐漸發(fā)展成為了我國(guó)城市居民傷害和死亡的一個(gè)重要原因，對(duì)于人類的生命健康所造成的危害不容小覷。眼底是目前人類身上僅有的一個(gè)部分，它是唯一一個(gè)能夠直接或者集中地觀察動(dòng)靜脈、毛細(xì)血管。這些大小的血管不僅能夠準(zhǔn)確地反映出一個(gè)人體整個(gè)血液循環(huán)的變化動(dòng)態(tài)和健康情況，更是許多關(guān)于全身性疾病的監(jiān)測(cè)之窗。

人工智能技術(shù)（ artificial intelligence ， ai ）是一種用于建立、模擬、延長(zhǎng)和拓寬人的智能理論、方法、技術(shù)以及其他應(yīng)用體系的技術(shù)性科學(xué)。近年來，人工智能等信息技術(shù)快速進(jìn)步，通過將傳統(tǒng)眼底檢查技術(shù)與人工智能技術(shù)的融合，企業(yè)界和學(xué)術(shù)界已經(jīng)開發(fā)出智能化的眼底檢查設(shè)備和系統(tǒng)，以用來輔助醫(yī)生對(duì)檢查結(jié)果進(jìn)行分析和診斷，但基于移動(dòng)端的小型化家用檢查設(shè)備仍處于空白。本文探討基于人工智能的眼底檢查技術(shù)在移動(dòng)端的應(yīng)用展望。

一、我國(guó)眼底疾病的現(xiàn)狀和問題

眼底疾病一直以來是目前世界上導(dǎo)致人群嚴(yán)重致盲的一個(gè)重要因素，并且一直以來都是不可逆盲的首位主要病因，由眼底疾病引起致盲的人數(shù)約為全部致盲人群總數(shù)的54.7%，對(duì)于我國(guó)各族人民的健康和生活質(zhì)量都產(chǎn)生了十分嚴(yán)重的影響和威脅。

糖尿病視網(wǎng)膜病變是十分常見的眼底低壓血管性疾病，這將成為未來眼底病變的重要技術(shù)難點(diǎn)。目前，我國(guó)已經(jīng)擁有1.14億多萬年齡人口的慢性高血糖疾病患者，有2700萬的慢性高血糖疾病患者同時(shí)也伴有慢性高血糖的一種視網(wǎng)膜病，其患者死亡率最高甚至可以超過24%，其原因主要有很多可能都是由慢性高血糖所引起的，視網(wǎng)膜也就是眼后一個(gè)薄層[]，負(fù)責(zé)透過人體所感覺到的光線并且照射到身體和人類分別發(fā)送了一個(gè)通過頭部的信號(hào)，由于慢性高血糖可能會(huì)直接引起了視網(wǎng)膜內(nèi)部細(xì)胞和血管組織損傷，出現(xiàn)了滲漏或者說是出血等等癥狀，從而誘導(dǎo)造成了一種視力模糊失真或意識(shí)喪失。糖尿病視網(wǎng)膜病變現(xiàn)象己經(jīng)發(fā)展成為30～50歲青少年人群最主要的致盲性眼睛疾病?；颊咴谠缙诘陌l(fā)病階段往往沒有明顯癥狀，但此時(shí)受到的損害幾乎都是完全可逆的，早期通過有效的篩查，可以很好地控制其血壓和體內(nèi)的血糖，并對(duì)糖尿病視網(wǎng)膜病變情況進(jìn)行早期的干預(yù)以及治療來預(yù)防其失明。據(jù)我們的調(diào)查結(jié)果分析，若二型糖尿病的患者如果每年至少進(jìn)行一次眼底檢查，可將其失明的風(fēng)險(xiǎn)大大地降低94.4%，效果顯著，因此進(jìn)行定期檢查對(duì)于患者而言十分重要。預(yù)計(jì)從2020年到2025年，全球每天都需要做眼底疾病篩查近100萬例，但目前雖然在全球范圍內(nèi)，醫(yī)療機(jī)構(gòu)并未完全普及對(duì)眼底部位疾病的篩查，我國(guó)眼科醫(yī)師的規(guī)模和就診人員總量也只有3.6萬名，而內(nèi)分泌學(xué)科由于缺乏便捷的技術(shù)和對(duì)糖尿病視網(wǎng)膜病變的診斷能力，導(dǎo)致糖尿病門診患者的眼底篩查率低于正常人的10%;部分社區(qū)醫(yī)院、體檢中心并沒有配置較強(qiáng)大的醫(yī)師服務(wù)資源，能夠熟練掌握眼底讀寫和閱片技術(shù)的醫(yī)師數(shù)量稀少。

二、人工智能技術(shù)在眼底檢測(cè)中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀

近些年，得益于基于ai和人工智能的眼底圖像信號(hào)處理技術(shù)算法的廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展，人工智能成像技術(shù)已經(jīng)在人體眼底圖像識(shí)別等各個(gè)領(lǐng)域中都獲得了快速的應(yīng)用發(fā)展。

1984年，便已經(jīng)有一些著名的科學(xué)家首次提出利用 ai 技術(shù)分析和診斷糖尿病的區(qū)域性視網(wǎng)膜病變，2001年-2013年大量地利用 ai 技術(shù)分析來進(jìn)行分析和診斷糖尿病的區(qū)域性視網(wǎng)膜病變的研究方法在國(guó)際上涌現(xiàn)了很多新的方法，其中主要包括了利用區(qū)域生長(zhǎng)分割算法與 moat operator 算法相互結(jié)合技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)診斷糖尿病視網(wǎng)膜病變、以 ai 技術(shù)為核心系統(tǒng)辨認(rèn)彩色眼底影像中的微血管瘤等可用于檢測(cè)糖尿病視網(wǎng)膜病變，運(yùn)用自動(dòng)檢查程序進(jìn)行血液分析和診斷糖尿病視網(wǎng)膜病變。直到2016年，利用深度學(xué)習(xí)算法對(duì)眼底的圖像進(jìn)行識(shí)別并通過數(shù)字技術(shù)診斷糖尿病視網(wǎng)膜病變被首次提出，這一技術(shù)使得其診斷的效率和準(zhǔn)確性明顯增強(qiáng)，診斷的過程也更為自動(dòng)化。

2018年4月，美國(guó) idx 公司宣布 michael abramoff 成功地研制了一種人工智能眼底檢測(cè)和診斷裝置，操作人員通過自己使用眼底相機(jī)拍攝一張被檢者的眼睛，將被檢人的視網(wǎng)膜圖像上傳至服務(wù)器上，運(yùn)用 ai 算法分析視網(wǎng)膜的圖像并及時(shí)給出檢測(cè)和診斷報(bào)告，準(zhǔn)確率可以達(dá)到了驚人的90%！可成功地替代眼科醫(yī)生進(jìn)行檢測(cè)結(jié)果的分析和解讀。目前已經(jīng)成功地獲得了美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局的審批，受到了大眾的關(guān)注。

同年，印度 remidio 公司在中國(guó)自主開發(fā)的一款基于視網(wǎng)膜的圖像成像（ fundus on phone ， fop ），該技術(shù)就是由這款設(shè)備通過運(yùn)行智能手機(jī)和 ai 算法 eyeart 就已經(jīng)完全可以直接實(shí)現(xiàn)視網(wǎng)膜眼底的圖像檢測(cè)，便于我們隨身攜帶，使用方便。

國(guó)內(nèi)業(yè)界也正在迅速地發(fā)展 ai 技術(shù)在眼底檢測(cè)中的研究與應(yīng)用。2017年，中山大學(xué)中山眼科中心正式宣布推出眼科 ai 的診斷與治療體系，構(gòu)建了一個(gè)先天白內(nèi)障 ai 治療平臺(tái)。同年，杭州市率先開通并在全國(guó)各地范圍內(nèi)推出了基于 ai 檢測(cè)技術(shù)的糖尿病視網(wǎng)膜病變篩查服務(wù)項(xiàng)目，引進(jìn)并配備了一種基于 ai 疾病診斷的移動(dòng)式手持型眼底相機(jī)，解決了眼科醫(yī)師人才資源不足的問題，提高了我市眼科醫(yī)師的實(shí)際工作效率。2018年，廣州市婦女兒童醫(yī)療中心與來自美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校的美國(guó)張康研究小組合作，把新型號(hào)的深度機(jī)器學(xué)習(xí)分析算法引入充分融入應(yīng)用到嬰兒眼視角激光診斷技術(shù)研究領(lǐng)域，并共同進(jìn)行自主研發(fā)了一款全新的眼視aibd診斷分析工具。這種早期的檢測(cè)技術(shù)和工具不但已經(jīng)促使我們有能力迅速準(zhǔn)確地觀察和閱讀各類人體內(nèi)部的視網(wǎng)膜 ococt （人體光學(xué)網(wǎng)膜相干影像斷層掃描）的所有影像，在很短的一個(gè)月內(nèi)就已經(jīng)促使我們有能力正確診斷和檢測(cè)得出人體內(nèi)部的各種視網(wǎng)膜慢性黃斑進(jìn)行退化病變、糖尿病以及視網(wǎng)膜黃斑進(jìn)行病變退化、白內(nèi)障等各類慢性內(nèi)眼病。其早期檢查結(jié)果的診斷最高精度準(zhǔn)確率已經(jīng)超過92%。同年，河南省人民醫(yī)院與北京協(xié)和醫(yī)院、首都醫(yī)科大學(xué)附屬的北京同仁醫(yī)院眼科共同合作研究開發(fā)生產(chǎn)設(shè)計(jì)研制了一款先進(jìn)的眼科 ai 技術(shù)-"嵩岳"醫(yī)生。此次移動(dòng)式眼科機(jī)器人設(shè)備裝置主要由 ai 軟件系統(tǒng)與硬件運(yùn)算控制系統(tǒng)兩個(gè)組成部分。軟件系統(tǒng)主要是負(fù)責(zé)眼底各種感染性視網(wǎng)膜病變的智能化診斷，而硬件系統(tǒng)則是具有人機(jī)交互、數(shù)據(jù)信息采集、遙感器監(jiān)控診斷、分析報(bào)表等多種智能化功能。 ai 智能視頻技術(shù)在正式被引入河南省人民醫(yī)院之前，與眼科醫(yī)生們共同舉辦了一場(chǎng)眼底疾病視頻技術(shù)大賽，篩選獲勝者得出16名眼底疾病領(lǐng)域的眼科專家和 ai 智能視頻技術(shù)的機(jī)器人同時(shí)在一個(gè)視頻中進(jìn)行閱讀影像， ai 智能視頻技術(shù)的機(jī)器人將在一個(gè)深度學(xué)習(xí)100萬張已經(jīng)被標(biāo)注的眼底疾病患者的主要問題和8萬張左右視頻影像用于眼底病理性疾病的視頻影像應(yīng)用推廣。行競(jìng)技和診斷。最后 ai 機(jī)器人和眼科專家大致都是打了個(gè)平手，準(zhǔn)確率至少能夠達(dá)到90%以上。

2018年12月，上海市第十六區(qū)人民醫(yī)院正式宣布啟動(dòng)優(yōu)智醫(yī)療研究中心項(xiàng)目。此次檢測(cè)項(xiàng)目重點(diǎn)通過采用ai技術(shù)的檢測(cè)方式進(jìn)行識(shí)別、甄選和分析判斷在人眼底的運(yùn)動(dòng)影像。通過臨床研究表明， ai 眼底病例診斷的精度和準(zhǔn)確率可以高達(dá)95%以上，通過和眼科醫(yī)師的實(shí)際操作相結(jié)合，給患者診斷這種疾病提供了一個(gè)更準(zhǔn)確、較安全、更有效的方法和保障。該項(xiàng)目一旦實(shí)施3個(gè)月，就已經(jīng)幫助八千多名家庭和城鎮(zhèn)地區(qū)的居民開展了糖尿病、高血壓、黃斑病變等視網(wǎng)膜病變的篩查和治療， ai - force 系列產(chǎn)品可以輔助眼科醫(yī)師們提升其工作效率。

2019年，山東省青島眼科醫(yī)院首先成功采用了大型眼底眼科影像分析ai技術(shù)分析檢測(cè)系統(tǒng)，該技術(shù)分析檢測(cè)系統(tǒng)主要針對(duì)足底眼科影像技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的行業(yè)專家已經(jīng)經(jīng)過測(cè)試并累計(jì)標(biāo)注了10萬張大型眼底眼科影像分析圖片、三十多種類型眼底眼科疾病等相關(guān)信息[]，并通過一個(gè)大的深度卷積數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將其數(shù)據(jù)作為一個(gè)技術(shù)模型進(jìn)行實(shí)現(xiàn)應(yīng)用來加以改善和不斷提高自身的技術(shù)性能。本次測(cè)試ai圖像識(shí)別試驗(yàn)系統(tǒng)將其圖像靈敏度、特異性、準(zhǔn)確分辨率等四個(gè)指標(biāo)綜合作為主要的技術(shù)評(píng)價(jià)衡量指標(biāo)。該藥物的檢測(cè)和診斷系統(tǒng)主要被研究用于治療急性視網(wǎng)膜血管大腦病變中樞神經(jīng)血管系統(tǒng)病變、視神經(jīng)血管病變、黃斑血管病變、脈絡(luò)膜血管病變，診斷時(shí)間特。2019年，在中國(guó)河南省鄭州市近日召開的第13屆2016年中國(guó)醫(yī)師協(xié)會(huì)首次會(huì)議上，北大人民醫(yī)院趙明威教授與美國(guó) airdoc 集團(tuán)共同合作主持了一場(chǎng)關(guān)于現(xiàn)代人類身體年齡研究成果的演示，通過先進(jìn)的現(xiàn)代化視網(wǎng)膜成像檢測(cè)技術(shù)準(zhǔn)確地診斷提取出并分析得到現(xiàn)代化學(xué)生的身體年齡。在這次的手術(shù)演示中，ai通過圖像識(shí)別、圖像信息理解、影象成像診斷等多種手術(shù)功能，發(fā)現(xiàn)了幾處目前很多眼科醫(yī)生沒有被充分發(fā)現(xiàn)的細(xì)微手術(shù)問題。在一項(xiàng)青光眼眼部疾病治療風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與準(zhǔn)確診斷的技術(shù)競(jìng)賽中，展示了參賽ai對(duì)于青光視網(wǎng)膜局部影像的準(zhǔn)確識(shí)別分析能力，最后評(píng)出ai人的比賽結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)人的專業(yè)技術(shù)水平正好相當(dāng)，ai的診斷準(zhǔn)確度與獲得全方位知名青光眼科專家學(xué)者們的高度評(píng)價(jià)與一致認(rèn)可。

三、總結(jié)

目前從應(yīng)用在眼底檢查中的人工智能技術(shù)中可以發(fā)現(xiàn)，眼底檢查技術(shù)正不斷與人工智能技術(shù)融合，并趨于成熟化與專業(yè)化，而推出便攜式眼底檢查儀可以幫助患者快速自主的了解自身可能存在的病癥，為患者提供就醫(yī)建議，真正做到早發(fā)現(xiàn)早治療;在醫(yī)用方面為眼科醫(yī)生提供更專業(yè)化的技術(shù)輔助;在社會(huì)方面緩解本領(lǐng)域從業(yè)者不足、技術(shù)資源不足等問題，提高工作效率，在一定程度上彌補(bǔ)人才和技術(shù)資源的差距。

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