手機(jī)篩查嬰幼兒眼病，可行

王建影

0～4歲嬰幼兒處于視功能發(fā)育的關(guān)鍵時期。在這個階段發(fā)生眼病，如不能及時干預(yù)和治療，很可能導(dǎo)致患者長達(dá)幾十年的低視力，甚至致盲，給家庭和社會帶來沉重的負(fù)擔(dān)。中山大學(xué)中山眼科中心林浩添教授團(tuán)隊聯(lián)合全球多家醫(yī)療及研發(fā)機(jī)構(gòu)進(jìn)行醫(yī)工交叉協(xié)同攻關(guān)，以智能手機(jī)為應(yīng)用終端，研發(fā)了全球首個嬰幼兒視功能損傷手機(jī)智能篩查系統(tǒng)，為破解嬰幼兒視功能損傷及相關(guān)眼病早期篩診難題提供了有效技術(shù)手段。

數(shù)據(jù)顯示，我國0 ～ 4 歲嬰幼兒的眼病發(fā)病率達(dá)9.11%，早篩早治是改善嬰幼兒視功能預(yù)后的關(guān)鍵。

對嬰幼兒進(jìn)行視功能評估，早期發(fā)現(xiàn)眼部疾患引起的視功能損傷十分關(guān)鍵，也充滿挑戰(zhàn)。

嬰幼兒難以表達(dá)眼部不適，因此視功能損傷易被忽視或漏診，進(jìn)而導(dǎo)致患者錯過最佳治療時機(jī)。同時，受限于認(rèn)知水平，嬰幼兒難以配合完成傳統(tǒng)的眼部檢查，可能因此錯過最佳干預(yù)時機(jī)。

此外，大部分檢查手段對于設(shè)備要求較高，對技術(shù)人員的專業(yè)水平也有很高的要求，同時，篩查成本高、效能低，難以普及。正是這些情況，促進(jìn)了嬰幼兒視功能篩診新技術(shù)的研發(fā)。

林浩添教授團(tuán)隊通過長期臨床實踐，發(fā)現(xiàn)了一批與嬰幼兒視功能損傷高度相關(guān)的異常注視行為模式。

為了將這些行為模式數(shù)據(jù)化，研發(fā)團(tuán)隊前瞻性地采集了來自3652 名嬰幼兒超過2500 萬幀的注視行為大數(shù)據(jù)，依托天河二號超算中心部署的深度學(xué)習(xí)人工智能數(shù)據(jù)分析后臺，進(jìn)行了深度分析。

團(tuán)隊耗時8 年，聯(lián)合移動醫(yī)療及人工智能技術(shù)，完成了首個嬰幼兒視功能損傷手機(jī)智能普篩系統(tǒng)的“理論突破- 技術(shù)研發(fā)- 落地轉(zhuǎn)化- 臨床驗證”全周期研發(fā)。

嬰幼兒視功能損傷手機(jī)智能篩查系統(tǒng)，創(chuàng)新性地將智能手機(jī)轉(zhuǎn)化為嬰幼兒注視行為誘導(dǎo)及數(shù)據(jù)采集平臺，通過播放一段3 分鐘的動畫視頻吸引嬰幼兒保持注視，即可實現(xiàn)對嬰幼兒注視習(xí)慣和行為模式的實時捕捉，早期預(yù)警異常注視行為，篩檢嬰幼兒視功能損傷及相關(guān)眼病。

該技術(shù)的成功研發(fā)，實現(xiàn)了嬰幼兒視功能損傷移動智能篩診模式的創(chuàng)新，極大地降低了嬰幼兒視功能損傷早期篩診的難度及成本。

嬰幼兒視功能損傷的病因多樣、表現(xiàn)復(fù)雜，早期發(fā)現(xiàn)不同原因引起的視功能損傷十分重要。然而，傳統(tǒng)的檢查手段難以覆蓋多病種。

為解決這一難題，研究團(tuán)隊基于視頻大數(shù)據(jù)，深度挖掘了不同眼病引起的嬰幼兒視功能損傷的異常注視行為模態(tài)，并依托深度學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)，突破性地實現(xiàn)了對先天性白內(nèi)障、先天性上瞼下垂、先天性青光眼、斜視、視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤等16 種嬰幼兒常見致盲性眼病的早期檢測。

研究人員將前端系統(tǒng)部署在智能手機(jī)等移動終端，形成成本更低、效率更高、效果更好的篩查方法。

在全國4 家醫(yī)療機(jī)構(gòu)參與的多中心外部驗證中，這一嬰幼兒視功能損傷手機(jī)智能普篩系統(tǒng)的篩查準(zhǔn)確率超過了80%。

同時，研究團(tuán)隊招募了120 個家庭參與居家篩查，便捷的系統(tǒng)操作流程使99% 的家長都能順利完成篩查試驗，篩查準(zhǔn)確率達(dá)85.9%。

這一成果將助力多種嬰幼兒視功能損傷相關(guān)眼病的早期篩查及治療，有望進(jìn)一步降低嬰幼兒眼病篩查及治療的難度。

人工智能技術(shù)從實驗室研發(fā)到現(xiàn)實應(yīng)用場景的落地轉(zhuǎn)化，一直是困擾醫(yī)學(xué)人工智能領(lǐng)域的難題。

在本研究中，研發(fā)團(tuán)隊依托前瞻性的實驗設(shè)計，采集來自真實世界的嬰幼兒注視行為高通量數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)研發(fā)，搭建了集嬰幼兒行為誘導(dǎo)、數(shù)據(jù)采集、智能分析、結(jié)果反饋于一體的嬰幼兒視功能損傷智能化篩查系統(tǒng)框架，以及一套穩(wěn)定、高效的人工智能算法模型。

研究人員實時監(jiān)控數(shù)據(jù)質(zhì)量，通過人臉關(guān)鍵點重建和噪音信號濾過等多種技術(shù)手段，最終保證系統(tǒng)在復(fù)雜現(xiàn)實篩查場景中的穩(wěn)定表現(xiàn)，可使系統(tǒng)適用于醫(yī)院、社區(qū)、居家等多場景篩查。

目前，團(tuán)隊正在與多個公眾平臺進(jìn)行對接和部署，計劃為嬰幼兒視功能損傷及相關(guān)眼病的大規(guī)模篩查提供可行方案。