0-4歲嬰幼兒處于視功能發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期。在這個(gè)階段發(fā)生的眼病如果不能及時(shí)干預(yù)治療，很可能導(dǎo)致患者長(zhǎng)達(dá)幾十年低視力甚至致盲，給家庭和社會(huì)帶來沉重的負(fù)擔(dān)。然而由于此年齡段嬰幼兒尚無法配合現(xiàn)有視功能檢查，據(jù)估計(jì)造成全國(guó)數(shù)十萬嬰幼兒因錯(cuò)過最佳診斷干預(yù)時(shí)機(jī)而終生低視力。

中山大學(xué)中山眼科中心林浩添教授團(tuán)隊(duì)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)全球首個(gè)嬰幼兒視功能損傷手機(jī)智能篩查系統(tǒng)。這意味著未來通過手機(jī)就可對(duì)嬰幼兒先天性白內(nèi)障、先天性青光眼等16種眼病進(jìn)行早篩，其準(zhǔn)確率超85%，使嬰幼兒眼病及時(shí)獲得治療。

研究成果“Early detection of visual impairment in young children using a smartphone-based deep learning system”于2023年1月26日在《Nature Medicine》（中科院一區(qū)，影響因子87.241）在線發(fā)表，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有效技術(shù)手段。

論文在Nature Medicine雜志在線發(fā)表頁(yè)面

0-4嬰幼兒眼病篩查 僅需看3分鐘動(dòng)畫片

對(duì)嬰幼兒進(jìn)行視功能評(píng)估，早期發(fā)現(xiàn)眼部疾患引起的視功能損傷十分關(guān)鍵，卻充滿挑戰(zhàn)。林浩添教授表示，由于嬰幼兒無法說話，難以表達(dá)眼部不適，視功能損傷易被忽視或漏診，因而容易錯(cuò)過最佳的治療時(shí)機(jī)。其次，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。此外，大部分檢查手段對(duì)于技術(shù)人員的專業(yè)水平與設(shè)備要求高，篩查成本高，效能低，難以作為普篩技術(shù)手段普及。

因此，革新嬰幼兒眼病檢測(cè)及視功能損傷評(píng)估手段，開發(fā)便捷、有效的視功能損傷普篩技術(shù)十分關(guān)鍵。林浩添教授介紹，研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過長(zhǎng)期臨床實(shí)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，并耗時(shí)8年，聯(lián)合移動(dòng)醫(yī)療及人工智能技術(shù)，完成了首個(gè)嬰幼兒視功能損傷手機(jī)智能普篩系統(tǒng)。

該系統(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(tái)，通過播放一段3分鐘的動(dòng)畫視頻吸引嬰幼兒保持注視，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)嬰幼兒注視習(xí)慣和行為模式的實(shí)時(shí)捕捉。

據(jù)林浩添教授介紹，研發(fā)團(tuán)隊(duì)采集來自3652名嬰幼兒的超過2500萬幀注視行為大數(shù)據(jù)，通過人工智能數(shù)據(jù)分析后臺(tái)將對(duì)采集的高通量視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，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，將極大降低嬰幼兒視功能損傷早期篩診的難度及成本。

可發(fā)現(xiàn)嬰幼兒16種常見眼病 篩查準(zhǔn)確率超85%

由于造成嬰幼兒視功能損傷的病因與表現(xiàn)多樣復(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)的檢查手段難以實(shí)現(xiàn)多病種覆蓋。

為解決這一難題，研究團(tuán)隊(duì)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)，林浩添教授介紹，目前該系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)了對(duì)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)胞瘤等超16種嬰幼兒常見致盲眼病引起視功能損傷的早期檢測(cè)，平均篩查準(zhǔn)確率超85%。這一成果將助力多種嬰幼兒視功能損傷相關(guān)眼病的早期篩診，有望降低兒保、社區(qū)、居家篩查等多場(chǎng)景中嬰幼兒眼病篩診的難度。

人工智能技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室研發(fā)到現(xiàn)實(shí)應(yīng)用場(chǎng)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(duì)依托前瞻性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，采集來自真實(shí)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)，并設(shè)計(jì)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)框架及一套穩(wěn)定高效的人工智能算法模型，通過人臉關(guān)鍵點(diǎn)重建和噪音信號(hào)濾過等多種技術(shù)手段實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)質(zhì)量，最終保證系統(tǒng)在復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)篩查場(chǎng)景中的穩(wěn)定表現(xiàn)，適用于醫(yī)院、社區(qū)、居家等多場(chǎng)景篩查。

同時(shí)，通過將前端系統(tǒng)便捷地部署在智能手機(jī)等移動(dòng)終端，整個(gè)篩查方法成本低、效率高、效果好。系統(tǒng)在全國(guó)4家醫(yī)療機(jī)構(gòu)參與的多中心外部驗(yàn)證中的篩查準(zhǔn)確率超80%。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)招募了120個(gè)家庭參與居家篩查，便捷的系統(tǒng)操作流程使得99%的家長(zhǎng)都能順利完成篩查試驗(yàn)，篩查準(zhǔn)確率達(dá)85.9%。

據(jù)了解，團(tuán)隊(duì)目前已與粵省事等公眾平臺(tái)進(jìn)行對(duì)接和部署，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。

(本文圖片由醫(yī)院提供）