这种类型的近视,发生致盲的风险性很大

“人工智能在眼科发展很快,也是因为眼部的图像和信息很容易获取并且类型多种多样,几乎涵盖了医学上常见的图像种类。”

晏丕松

亚非眼科学会亚洲办公室执行主任

人工智能,英文缩写为AI,大家应该不陌生,简单来说,就是想办法让机器像人一样思考和行动。

同样的道理,医学人工智能就是想办法让机器像我们医生一样思考,来为病人进行诊断和治疗。

这样讲,大家可能还是会觉得很抽象,那么,下面我给大家举一个例子,相信大家看完这个例子之后就会对我们眼科的AI有一个初步的印象。

我先请各位临时充当一下刚刚提到的“机器”,大家现在看这几张图片可能不知道这是要干啥,别急,那是因为还没有教会大家怎样像眼科医生一样来看病。

下面我把这几张图片的中间区域标记出来,然后再为他们配上一个标签。

左侧的代表正常情况,中间的这种情况我们称它为“全白内障”,右边的我们称它为“皮质性白内障”。

大家现在是不是在想,“哦,原来眼科医生是这样看病的,这不就是看图说话嘛,那我也会了。”

那行,下面就来给大家做一个测试。

给大家这样两张图片,是不是也可以前面学习到的依葫芦画瓢,完成诊断啦!

这其实就是我们开发眼科AI诊疗系统的一个非常简单过程。

我们知道,眼睛是位于人体体表的最重要的感觉器官,外界有90%左右的信息是通过眼睛来获取的。

同样,人工智能在眼科发展很快,也是因为眼部的图像和信息很容易获取并且类型多种多样,几乎涵盖了医学上常见的图像种类。

另外,现在的仪器设备自动化程度越来越高,很容易获取高质量的标准化的眼部医疗数据和图像。

还可以做到图像采集和筛查一体化,这样非常有利于各种AI的落地应用。

当然,我们眼睛还是唯一可以直接在活体上观察到血管和神经的体表器官,所以它不仅是心灵的窗户,也是全身健康状况评估的窗口。

比如通过观察这些血管的改变可以预测罹患心血管疾病的风险,通过观察神经的改变,还可以预测像“阿尔茨海默症”这样的神经系统疾病。

这些都是眼科AI发展迅速的独有的学科优势。

思想晚餐

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研究眼科AI的方法

我们先从近视开始,来向大家介绍我们是如何做眼科AI研究的。

大家都知道,我们国家近视的发病率一直居高不下,尤其是今年的疫情,虽然给各位放了一个超长假期。

但是,同时也让我们中小学生的近视率较去年年底增加了11.7%,单独看小学生的近视率增加更多,达到了15.2%。

从全球来看,预计到年,将有一半的人会是近视。

大家可能很焦虑,也很想知道上面这些问题的答案。

这些问题也是我们眼科医生在门诊一直都需要回答的。

由于以前的研究存在数据来源单一,样本量小和数据不连续等等问题,经常出现同样的问题,不同研究,结果不完全相同。

所以,有些问题还不能准确的回答。

现在我们有了大数据、人工智能这些新的方法,不仅可以改变传统的研究模式,还可以预测疾病的未来。

于是,我们收集了中山眼科中心10年的万的有多次随访的验光结果来建立队列。

我在开始的时候向大家展示了AI研发的过程,大家就知道了,我们先要对这些数据进行提取、清洗和统计分析,寻找到其中的规律。

然后转换成机器能学会的语言,也就是建立算法模型,再对模型进行验证。

通过分析,我们发现,在6岁以前是会有低度数的远视,6岁半的时候跨过0度,7岁左右就逐渐向近视的方向发展。

随着用眼增多,度数逐渐加深,直到20岁左右可以稳定下来,度数一般是在度以内,这种近视我们称之为学龄性近视。

这张图上大家还可以更加清楚地看到5-10岁这个年龄段是近视进展最快的时候,因此,提示我们,这段时间尤其要加大近视防控的力度。

下面这个深灰色代表的是高度近视的变化情况,可以看到它和学龄性近视还不一样,没有特定起始年龄和稳定年龄。

我们把眼睛的屈光状态分成这样四类之后,可以看到几种类型的具体变化数据,远视和正视表现出占比下降,中低度近视和高度近视都呈现出增加的趋势。

然后我们还计算出了高度近视和低中度近视每年变化的速度,大家可以看到高度近视进展更快,发展为病理性近视的风险更大。

什么是病理性近视呢?

就是那些有视网膜脱离、黄斑萎缩、出血等等眼底病变的近视,病理性近视出现致盲的几率就要比单纯近视大很多。

因此,如何准确的预测出高度近视的发生就显得非常的重要。

完成了前面的数据分析,我们就可以把它转换成机器能识别的语言,来建立模型。

我们采用的是随机森林的机器学习方法,通过大量的数据进行训练和验证,最后我们建立了高度近视风险的智能预测软件。

我们只需要输入前后两次检查的年龄和眼睛的屈光度数,很快就能得到10年以内的近视度数预测结果和发生高度近视的风险。

非常的方便快捷。

这个软件已经经过很多的验证,3年内预测的准确率在90%以上,10年内的准确率也有80%以上。

这一科研成果也以封面论文的形式发表在一个很老牌的国际期刊上,引起了广泛的


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