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医护人员为患者拍照诊断。受访者供图
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“慧眼移动医院”是集“防筛诊治”于一体的智慧移动平台,能够完成许多基础眼科的检查工作。
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“慧眼移动医院”是集“防筛诊治”于一体的智慧移动平台,能够完成许多基础眼科的检查工作。
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患者只需将眼部放在采集设备前,短短几秒便能完成视网膜扫描。
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检测设备
文/广州日报全媒体记者武威 图/广州日报全媒体记者王维宣(除署名外)
白内障是全球第一位致盲眼病,我国白内障患者已超过1.5亿,传统诊疗模式效率较低,难以满足数量庞大的白内障人群。在近期颁布的广东省科学技术奖中,中山大学中山眼科中心林浩添团队的“白内障防治智能体系关键技术的研发与应用”荣获广东省科学技术奖科技进步奖一等奖。
“我们将AI技术迁移至手机端,通过对眼睛拍照,利用智能算法,可对白内障进行筛诊,让患者摆脱对专业设备的依赖。”林浩添告诉记者,AI识别白内障已广泛应用,为我国偏远地区乃至共建“一带一路”国家的居民筛查白内障。本期《科技周刊》,记者来到中山眼科中心,一探AI技术在疾病诊疗和医生培养过程中的应用。
困局:
医生六万 患者上亿
“我国的眼科注册医生仅有约6万名,但他们要应对14亿多人口的眼部疾病,仅白内障患者人数就过亿。”林浩添介绍,作为最常见的眼病,我国白内障防治一直存在一道供需“鸿沟”。“专业的眼科医生培养周期非常长,学科发展快,要求也高,常常要10年以上的时间才能培养出一名合格的眼科医生。巨大的缺口让很多患者得不到及时诊治。在我国,白内障筛查的覆盖率较低,手术的覆盖率更低。早在10年前,人工智能技术尚未兴起,我们就想用一些创新模式来突破困局。”
林浩添告诉记者,白内障主要包括“一老一小”两种类型,大家都比较熟悉老年性白内障,患者数量非常庞大。此外,还有先天性白内障患儿,人群患病率仅为万分之五。大家对这种病的知晓率比较低,一旦错过最佳诊治时间,致盲率非常高,会给家庭和社会带来沉重负担。
作为国内著名的眼科医院,中山眼科中心前期积累了大量患者数据,随着人工智能技术的兴起,这些数据成了训练算法最好的“投料”。
突破:
三大算法辅助诊断
经过10年的技术攻关,林浩添团队与清华大学、西安电子科技大学团队终于研发出一套“Visionome”白内障智能算法,可应对各类白内障的诊断。Visionome是一种视觉基因组算法,通过视觉基因组技术,能够识别细微的疾病特征。它不是一个技术点的突破,而是一系列的技术攻关成果,解决了病灶早期筛查困难、多病灶容易遗漏等一系列问题。Visionome也并非单一算法,而是糅合了α、β、γ三种子算法。
α算法——可以实现白内障早期病灶的高效提取。主要针对比较早期的白内障,因病灶比较微小,一般肉眼很难注意到。利用α算法,可以智能识别早期病灶,尽早诊断、尽早干预,以避免漏诊,导致后期出现并发症。
β算法——不仅可以诊断白内障,还能发现其他眼部问题。林浩添说:“像小朋友的先天性白内障,其形态特异,还可能并发其他的合并症,如虹膜的缺损、晶体以外的眼睛异常。我们通过β算法,可以精准诊断眼睛不同部位的病灶,眼睛的正常组织也可以识别出来,从而进一步提高临床诊断的准确率,降低漏诊率。先天性白内障的提早发现和手术非常关键,因为孩子的视觉发育关键期是两岁以内,错过之后等到会说话的时候,就已经看不见了。”
γ算法——可以依托多模态数据的融合,从白内障的形态即可评估患者术前、术后的视功能。林浩添表示:“先天性白内障患者主要是婴幼儿,哭闹很难配合检查,特别是那些处于语言前期的孩子,很难通过问诊了解病情。利用γ算法,我们可以通过患儿的视觉行为、头部和眼面部的一些动作来评估视功能,还可以预估手术做完后,视功能可以恢复到什么程度。这可以帮助我们制定手术方案,最大化提高患者的视功能。”
拍照诊断白内障 准确率可达95%
林浩添说,随着团队将Visionome算法迁移到手机端,患者可以通过手机拍照诊断白内障。“患者只需拍摄图片上传到我们的小程序上,就可以通过我们的AI算法诊断白内障。目前,这一诊断方式的准确率达到95%以上。”据介绍,在手机端,团队增加了一层算法,可先对患者上传照片的质量进行评价,以免误诊,“用手机拍摄的照片质量参差不齐,现在,这一问题已得到解决。”
漏诊率可降低32%
利用Visionome算法,团队已将白内障的诊断年龄提前了6年,在没有这项技术时,白内障就医患者的平均年龄为72岁,通过这项人工智能技术,白内障就医患者平均年龄提前至66岁?,且漏诊率可降低32%。
利用AI技术缩短眼科医生培养时间
据了解,眼科医生的培养周期非常长,以往只能老师带着学生手把手教学,由于眼睛对于病人来说太宝贵,年轻医生上手实操的机会少、锻炼少,成长慢。为此,团队创建了DeepSurgery智能手术规划及操作培训系统。
“我们让DeepSurgery智能学习高水平的眼科医生手术操作,年轻医生在这一系统上模拟手术操作时,系统会提示整台手术中做完这一步、下一步做什么,起到智能手术导航作用。遇到风险较高的步骤,系统还能够实现智能提醒,大大提高年轻医生的手术成功率,缩短他们的培养周期。据统计,运用该系统后,手术医生的培养周期缩短了75%,手术出现并发症的概率降低了30%。”林浩添表示,这些智能技术不仅受到国家卫健委肯定,还被纳入了医学智能诊断的相关国际评判标准,写入了国际指南。
林浩添告诉记者:“利用AI技术,我们还实现了白内障手术方式和时机的精准智能决策。以先天性白内障为例,不同的类型适用于哪种手术方式,需要多年临床经验才能准确判断。根据病灶的特征和眼睛的结构功能,我们的AI能进行自动匹配,并分析出适合患者的手术方式和时机,实现精准的智能诊治决策辅助。”
在全国建立白内障三级诊疗模式
“我们研发的这些AI诊断和培训技术,正在推广到全国各地。同时,我们也在共建‘一带一路’国家推广使用。”林浩添说。目前,这项技术应用范围已涉及全国29个省、自治区、直辖市的108个城乡地区,不仅大大提高了白内障筛查覆盖率、手术覆盖率,还助力白内障致盲率下降了17%,大幅节约了医疗费用。
在AI技术的加持下,中山眼科中心已在全国建立起白内障三级诊疗模式。不仅如此,眼科机器人也有望让更多患者就近完成手术。11月2日上午,林浩添教授团队联合新疆生产建设兵团医院杨波教授团队、中山大学计算机学院黄凯教授团队,共同为乌鲁木齐市一名患者完成手术。团队利用自主研发的国产5G眼科手术机器人实现全球首例远程机器人视网膜下注射手术,全程耗时不足7分钟,完美达成预期手术目标。
“国际上很多同行都对我们的研究工作予以肯定。接下来,我们不仅要在国内推广,更要去共建‘一带一路’国家推广。我在非洲调研发现,那些不发达的国家和地区更加需要人工智能技术和设备去完善他们的白内障诊疗体系。”林浩添介绍,目前,DeepSurgery智能手术规划及操作培训系统已在培训马尔代夫、南非等国的医生,而AI筛查白内障技术也有望快速帮助共建“一带一路”国家的患者。
琶洲实验室 AI查青光眼
青光眼是一种以特征性视神经萎缩和视野缺损为共同特征的眼部疾病,病理性眼压升高是其主要危险因素。据统计,中国目前大约有800万盲人,其中567万人因青光眼致盲。
目前,AI被广州科学家应用于青光眼的检测和辅助诊断,来自琶洲实验室的许言午教授就是其中一员。2025年2月28日,许言午教授联合牵头起草的《面向人工智能应用的青光眼影像分类和标注方法、流程暨质量控制指南》正式发布。该指南系统阐述了青光眼影像分类和标注的原则、方法、流程及质量控制要求,为多模态青光眼影像的分类和标注提供了规范化操作参考和标准化指导。基于规范分类和标注的影像训练,AI模型能更准确地学习青光眼的病理特征,提升准确性和效率,促进AI在青光眼早期筛查、疾病监测和个体化治疗中的临床转化,造福更多患者。
目前,该器械摆放在琶洲实验室的一楼展厅,供参观者进行体验——只需将眼部放于采集设备前,短短几秒便能完成视网膜的扫描。检测结果随即出现在一旁的电脑上,包括糖尿病视网膜病变、青光眼,以及病理性近视等。目前,该套系统已经在广东肇庆、山东潍坊等多个城市上线使用。
11月10日,许言午教授还与中国工程院院士王宁利合著文章,指出AI技术的运用是眼科未来发展的大趋势。