近日，國(guó)際頂級(jí)期刊Nature Communications（影響因子14.919）在線刊登了汕頭大學(xué)·香港中文大學(xué)聯(lián)合汕頭國(guó)際眼科中心張銘志教授帶領(lǐng)岑令平、吉杰研究團(tuán)隊(duì)共同完成的研究論著，該研究為首個(gè)中國(guó)純本土團(tuán)隊(duì)獨(dú)立自主研發(fā)涵蓋39種眼底疾病及病變特征的人工智能高效檢測(cè)平臺(tái)。

　　眼底疾病是目前全球致盲的重要原因，嚴(yán)重威脅到人們的健康和生活質(zhì)量，早期發(fā)現(xiàn)并及時(shí)干預(yù)可以有效預(yù)防失明。然而，目前眼科醫(yī)生特別是眼底病醫(yī)生資源不足、分布不均衡，欠發(fā)達(dá)地區(qū)眼底病患者難以被精準(zhǔn)檢測(cè)和及時(shí)治療?？萍假x能健康醫(yī)療，醫(yī)學(xué)人工智能蓬勃發(fā)展，已進(jìn)入臨床實(shí)踐階段，但由于真實(shí)世界環(huán)境復(fù)雜，高性能實(shí)驗(yàn)性AI系統(tǒng)應(yīng)用轉(zhuǎn)化乏力。

　　目前既有的研究多限于單一或幾個(gè)眼底病種的人工智能檢測(cè)。然而，在真實(shí)世界環(huán)境中患者可能患有各種各樣眼底疾病，這些AI系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致其它疾病的漏診和誤診。因此，多病種或全病種眼底病檢測(cè)平臺(tái)開發(fā)是眼底病智能檢測(cè)應(yīng)用轉(zhuǎn)化的必然趨勢(shì)。汕頭大學(xué)·香港中文大學(xué)聯(lián)合汕頭國(guó)際眼科中心張銘志教授團(tuán)隊(duì)，以岑令平教授及吉杰高級(jí)工程師為共同第一作者，張銘志教授為通訊作者，聯(lián)合共同作者林建偉高級(jí)工程師及數(shù)十位眼科臨床醫(yī)師和基礎(chǔ)研究人員，歷時(shí)四年的反復(fù)試驗(yàn)及持續(xù)改進(jìn)，完成開發(fā)了國(guó)際首個(gè)可以識(shí)別39種眼底疾病及病變特征的多病種人工智能檢測(cè)平臺(tái)DLP，并完成了多中心、多層次的臨床應(yīng)用研究，而且發(fā)布于互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程臨床應(yīng)用，研究成果于2021年8月10日發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)期刊《自然》雜志的子刊《自然通訊》Nature Communications （影響因子為14.919）。

　　項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)一共收集整理近25萬(wàn)的眼底照相圖片數(shù)據(jù)，所有眼科醫(yī)師在完成規(guī)范化眼底病標(biāo)注培訓(xùn)之后，分組對(duì)收集的眼底圖片進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)注（超過(guò)27萬(wàn)個(gè)標(biāo)簽）。然后用于AI 算法訓(xùn)練，開發(fā)出可以識(shí)別39種眼底疾病及病變特征的多病種人工智能檢測(cè)平臺(tái)——DLP，總體檢測(cè)敏感性和特異性均大于0.97， AUC超過(guò)0.99，人機(jī)比賽顯示達(dá)到視網(wǎng)膜專家的平均水平。

　　項(xiàng)目成果有以下亮點(diǎn)：

　　1

　　采取常見(jiàn)疾病與病變特征相結(jié)合的方法進(jìn)行眼底照片的標(biāo)注，解決誤診漏診的難題，以達(dá)到全病種檢測(cè)的目的

　　常見(jiàn)眼底疾病標(biāo)注為疾病，例如DR、RVO、RAO、青光眼、視神經(jīng)萎縮、ERM、RD、MH、CSCR、VKH、PM、RP、高血壓視網(wǎng)膜病變、周圍性視網(wǎng)膜變性和有髓神經(jīng)纖維等。

　　為了檢測(cè)非常見(jiàn)疾病甚至罕見(jiàn)病，我們根據(jù)病變特征進(jìn)行標(biāo)注：硬性滲出、棉絮斑、視盤水腫、血管迂曲、脈絡(luò)膜視網(wǎng)膜萎縮/缺損、纖維化、視網(wǎng)膜前出血、玻璃體變性及眼底腫物等。

　　為了識(shí)別眼科術(shù)后患者，我們還包括了治療后的情況，如激光斑和硅油眼。

　　對(duì)模糊眼底圖像的有效識(shí)別，增強(qiáng)了該平臺(tái)真實(shí)世界應(yīng)用的轉(zhuǎn)化能力。

　　2

　　數(shù)據(jù)來(lái)源的多樣性保證了算法檢測(cè)的泛化能力

　　汕頭國(guó)際眼科中心（JSIEC）數(shù)據(jù)集圖像質(zhì)量一致且清晰，保證了AI算法對(duì)不同疾病特征的學(xué)習(xí)。

　　LEDRS數(shù)據(jù)集從遍布全國(guó)13家醫(yī)院，應(yīng)用不同類型的眼底相機(jī)進(jìn)行采集，保證了平臺(tái)對(duì)異源圖像識(shí)別的泛化能力。

　　EYEPACS數(shù)據(jù)集源自歐美不同地區(qū)的高加索人群和其他族裔患者，進(jìn)一步增強(qiáng)了數(shù)據(jù)來(lái)源的多樣性。

　　3

　　算法應(yīng)用創(chuàng)新

　　預(yù)處理方法將圖像處理方法和業(yè)務(wù)知識(shí)結(jié)合；

　　同時(shí)使用動(dòng)態(tài)重采樣和加權(quán)損失函數(shù)解決類極端不平衡問(wèn)題；

　　用一個(gè)二級(jí)分類體系結(jié)構(gòu)解決39種疾病或者特征的分類，在分類體系中針對(duì)不同的問(wèn)題使用不同大小的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，也應(yīng)用了自定義模型進(jìn)行訓(xùn)練；

　　算法基于封閉世界假設(shè)和全陰取最大概率的類提高了結(jié)果的敏感度。

　　4

　　多層次驗(yàn)證及多中心真實(shí)世界遠(yuǎn)程檢測(cè)應(yīng)用

　　除了應(yīng)用JSIEC、LEDRS及EYEPACS數(shù)據(jù)集進(jìn)行驗(yàn)證和測(cè)試，該項(xiàng)目還設(shè)計(jì)了一系列應(yīng)用測(cè)試，包括采用多個(gè)省份包括西藏及新疆的不同種族數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，與數(shù)個(gè)國(guó)際公開數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用進(jìn)行比較測(cè)試，與超過(guò)10年診療經(jīng)驗(yàn)的眼底病專家進(jìn)行比較，最后還與分布于全國(guó)的7家醫(yī)療機(jī)構(gòu)進(jìn)行真實(shí)世界遠(yuǎn)程眼底病篩查應(yīng)用測(cè)試，結(jié)果提示，DLP眼底病篩查平臺(tái)在臨床真實(shí)世界測(cè)試中表現(xiàn)出穩(wěn)健的疾病識(shí)別能力。

　　DLP平臺(tái)部署與遠(yuǎn)程應(yīng)用

　　該項(xiàng)目眼底病檢測(cè)平臺(tái)DLP已經(jīng)部署互聯(lián)網(wǎng)，為我院眾多的眼科醫(yī)聯(lián)體單位及合作醫(yī)療機(jī)構(gòu)提供眼底疾病檢測(cè)應(yīng)用服務(wù)， DLP不僅能提供各種疾病的預(yù)測(cè)概率，而且能實(shí)時(shí)顯示相應(yīng)的熱力圖，提示了算法模型做出判斷的依據(jù)。在應(yīng)用過(guò)程中，使用者可以上傳眼底圖像，以獲得診斷建議；此外，使用者還可以向平臺(tái)提供反饋，反饋意見(jiàn)將由我院視網(wǎng)膜專家定期記錄、分析以進(jìn)行再訓(xùn)練，以持續(xù)性提高DLP的檢測(cè)能力。

　　此外，該平臺(tái)還被用于線上基層醫(yī)師及住院醫(yī)師規(guī)范化眼底閱片培訓(xùn)，提升臨床醫(yī)師的辨圖識(shí)病的能力。

　　DLP平臺(tái)遠(yuǎn)程應(yīng)用醫(yī)療機(jī)構(gòu)：

　　廣東省揭陽(yáng)市揭西縣灰寨鎮(zhèn)中心衛(wèi)生院

　　廣東省潮州市饒平縣三饒鎮(zhèn)中心衛(wèi)生院

　　廣東省中山火炬開發(fā)區(qū)醫(yī)院

　　內(nèi)蒙古自治區(qū)巴林左旗蒙醫(yī)中醫(yī)醫(yī)院

　　西藏自治區(qū)林芝市人民醫(yī)院

　　新疆獨(dú)山子人民醫(yī)院

　　青海省海南藏族自治州人民醫(yī)院

　　貴州省織金縣人民醫(yī)院

　　陜西省銅川市人民醫(yī)院

　　西藏自治區(qū)山南市人民醫(yī)院

　　純本土獨(dú)立自主研發(fā)

　　項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)由汕頭國(guó)際眼科中心醫(yī)療專家及汕頭大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與信息中心（醫(yī)學(xué)院大數(shù)據(jù)項(xiàng)目組）計(jì)算機(jī)工程專家組成。項(xiàng)目從設(shè)立之初，到目前實(shí)現(xiàn)一系列多病種、多標(biāo)簽、多維度人工智能眼底病檢測(cè)平臺(tái)的成功開發(fā)，完全通過(guò)自主學(xué)習(xí)國(guó)際先進(jìn)算法、持續(xù)性改進(jìn)及自定義創(chuàng)新的方式完成，是綜合性大學(xué)學(xué)科交叉、醫(yī)工結(jié)合創(chuàng)新研究的完美體現(xiàn)。

　　該眼底病檢測(cè)平臺(tái)DLP的成功開發(fā)應(yīng)用及高質(zhì)量論文成果的順利發(fā)表，以及今年5月份早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變（ROP）篩查平臺(tái)研究成果的發(fā)表（JMAMA Network Open），標(biāo)志著汕頭國(guó)際眼科中心的醫(yī)學(xué)人工智能研發(fā)工作得到國(guó)際的認(rèn)可，也標(biāo)志著我們中心完成從新生兒到老年人對(duì)眼底健康狀況的全生命周期精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。為基層醫(yī)療環(huán)境資深眼科醫(yī)師不足的情況下提供優(yōu)質(zhì)眼底疾病檢測(cè)服務(wù)，也為汕頭國(guó)際眼科中心互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院的建設(shè)打造先進(jìn)的技術(shù)閉環(huán)，為互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療服務(wù)的高速拓展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該DLP平臺(tái)在互聯(lián)網(wǎng)的部署及開放應(yīng)用，不僅僅服務(wù)于我國(guó)廣大基層醫(yī)療環(huán)境眼病患者，也將惠及全世界。

　　張銘志教授及其研究團(tuán)隊(duì)骨干岑令平教授、吉杰高級(jí)工程師、林建偉高級(jí)工程師聯(lián)合其它團(tuán)隊(duì)成員通過(guò)不斷探索及應(yīng)用驗(yàn)證，邁出人工智能在臨床落地的堅(jiān)實(shí)一步，加速眼科診斷篩查模式的創(chuàng)新。團(tuán)隊(duì)至今已經(jīng)成功完成一系列人工智能眼病檢測(cè)平臺(tái)的研發(fā)，已發(fā)表人工智能相關(guān)高質(zhì)量論著6篇，包括Nature Communications及JAMA Network Open等國(guó)際頂級(jí)雜志，同時(shí)在國(guó)內(nèi)AI領(lǐng)域代表性期刊《人工智能》上發(fā)表題為《眼底疾病人工智能檢測(cè)平臺(tái)的開發(fā)與應(yīng)用實(shí)踐》的綜述文章，對(duì)該團(tuán)隊(duì)在醫(yī)學(xué)人工智能領(lǐng)域的研究工作進(jìn)行了系統(tǒng)性論述。研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)探索人工智能技術(shù)在眼科診斷、治療中的應(yīng)用，希望籍此打破我國(guó)疾病醫(yī)療資源不足分布不均的困局，為優(yōu)秀醫(yī)療資源下沉基層提供有效可行的新途徑。