作者:廖洋 赵英佐 刘金德 来源:中国科学报 发布时间:2022/12/6 18:45:33
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眼底彩照人工智能慢病风险预测模型惠及18.5万人次
慢病健康智能管理开启新路径

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时任青岛市科技局党组成员、副局长李天传在项目启动会致辞   山东第一医科大学青岛附属眼科医院供图

眼底是全身唯一能用肉眼直接观察到动脉、静脉和毛细血管的部位,一张小小的眼底“照片”,可以直观反映出视网膜神经、血管、形态的全部信息,不仅可以用于诊断黄斑变性、视网膜脱离、糖尿病性视网膜病变、视网膜静脉阻塞等眼部疾病,许多全身疾病都可以从眼底上反映出来,如糖尿病、高血压、冠心病、肾病、阿尔茨海默等疾病,都能在眼底留下“蛛丝马迹”。

近期,山东第一医科大学青岛附属眼科医院团队通过眼底照相设备配合人工智能算法模型,在青岛市开展了《基于视网膜影像的人工智能高危慢病筛防管控模式研究》项目,在青岛市科技局中央引导地方科技项目的资助下,为10区市岛城居民开展了眼底拍照、人工智能健康评估18.5万人次。

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眼健康及慢病风险筛查现场    山东第一医科大学青岛附属眼科医院供图

眼底筛查要趁早,“糖友”受益多

今年58岁的王阿姨患有糖尿病10多年,平时血糖控制欠佳,从来不知道糖尿病会引起眼睛的并发症,直到1个月前,出现双眼视力下降,眼前黑影飘动,尤其是右眼,视力下降明显。得益于所签约的社区卫生服务中心有部署了连接人工智能模型的眼底照相机,经过拍摄眼底照片后,几分钟后王阿姨的微信推送了检查结果,不仅提示了糖尿病风险,更提示了视网膜异常的高风险提示。王阿姨随后在家属的陪同下来到了青岛眼科医院就医,检查结果显示右眼视力仅有0.12,左眼视力也只有0.3。

青岛眼科医院副主任医师李君介绍,王阿姨双眼均为增殖期糖尿病性视网膜病变、玻璃体积血、双糖尿病性白内障,右眼玻璃体积血较多,已无法进行保守治疗。

前不久,李君先为王阿姨进行了右眼玻璃体切除术联合白内障手术,术后1周复查时,右眼视力已比术前有显著提升。

“糖尿病性视网膜病变发病初期病变较轻,视力影响不大,患者需要加强血糖、血压、血脂的控制,并根据医嘱定期进行眼底检查。随着糖尿病病程延长,眼底病变进一步发展,可能需要进行眼底荧光血管造影、视网膜激光治疗等。如果病情进一步恶化,到达了更严重的增殖期阶段,出现了严重的玻璃体出血甚至增殖膜牵引、视网膜脱离,就需要进行手术治疗了。如果类似王阿姨这样患糖尿病早些年就定期开展眼底检查,有极大的可能性不需要手术治疗。”李君建议,“有条件的糖尿病患者应每年进行一次眼底检查,这样可以做到早筛查、早发现、早治疗。”

在高致盲率的眼底疾病中,几类都与糖尿病有关。根据2013年的调查数据,我国糖尿病总患病率达到人口数量的10.9%,确诊糖尿病视网膜病变的患者占人口的4%。李君介绍,我国糖尿病视网膜病变患者已高达2700万人,是目前工作年龄人群第一位的致盲性疾病。50%以上糖尿病患者未被告知应定期眼底检查,实际上病史超过5年的糖尿病患者就需要进行眼底检查。而且,糖尿病并不是中老年专利,有些年轻人明明年龄不大,却在体检的时候也被查出患上糖尿病。所以,对“糖友”来说,定期检查眼底对保证视力是非常重要的。

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眼健康及慢病风险预测筛查流程   山东第一医科大学青岛附属眼科医院供图

眼底彩照+人工智能预测疾病?眼底结构有玄机

为什么人工智能可以预测慢病?在刚刚结束的一场学术讲座《交叉与创新》板块上,青岛眼科医院副研究员郭振给出了答案。

“通过前期我们的文献检索和临床发现,很多慢性病对眼部的结构与功能有着深刻的影响,比如血压升高可引起视网膜、脉络膜及视神经结构的循环障碍,继发一系列病理生理改变,其中视网膜小血管管径改变是高血压导致眼底早期病变的表征,视网膜小动脉渐进性变窄,与血压水平呈负相关关系,可能早于高血压发生,所以可以作为一个‘指针’,来预测高血压风险”,郭振介绍说,“同样,冠心病、脑卒中等循环系统疾病,我们都发现了视网膜血管直径变化,如小静脉变宽和小动脉狭窄导致的视网膜动静脉比值减小,以及微动脉瘤、软渗、出血斑、火焰状出血、动静脉压迹,都是我们人工智能模型的重点关注区域。”

据了解,这是青岛眼科医院人工智能团队投入科学研究的第三个眼底彩照模型了,“除眼底彩照外,裂隙灯大体照相、眼前段OCT、共聚焦显微镜等眼科眼见的影像模型,都已陆续进入真实世界验证阶段。”郭振介绍说,“青岛眼科医院的眼科辅助诊断项目入选了山东国家智能社会治理实验特色基地项目,心脑血管风险预测获得了2021年科技部火炬中心“全国颠覆性技术创新大赛优秀项目”,下一步将继续围绕提升模型准确度,拓展肾病、阿尔茨海默病等疾病以及人工智能模型的可解释性等方面继续攻关,不断优化模型,拓展应用场景。”

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项目荣获2021年度全国颠覆性技术创新大赛优秀项目  山东第一医科大学青岛附属眼科医院供图

进园区、进社区、进学校、进农村,眼健康+慢病健康筛查模式应用范围多

在青岛高新区工作的赵女士,近期也在所在的园区中也参加了“视网膜人工智能慢病筛查”活动,这是高新区工会为园区职工送上健康福利,也是赵女士第二次参加免费的筛查活动了。在参与眼底检查前,赵女士填写了一份调查问卷,提前进行预约了时间,按照约定时间通过不到2分钟左右就收到了报告,报告提示赵女士眼底状况、心脑血管贫血、血糖等均为低风险水平,可是贫血处于中风险,值得庆幸的是,贫血风险值较去年底首次检测时有了下降。

“因为饮食习惯问题,我上小学的时候就缺铁性贫血,父母经常带我去检查,可是每次检查都要抽血查血红蛋白,抽血的过程很疼,成年以后我也不太想去继续检查了。去年底,园区组织过一次视网膜人工智能慢病筛查的活动,通过眼底彩照来进行健康评估,不需要抽血就可以评估健康情况,我当时的贫血结果处于高风险和中风险的临界值。经过评估后,系统也推送给我一些健康处方,我按照健康处方有意识的吃了一些红枣、阿胶、黑芝麻之类食品,适度增加了一些锻炼,这次复查,贫血风险值下降了不少!后期要继续坚持调整,争取降到低风险!”

一年以来,在青岛市科技局的统筹协调下,青岛眼科医院项目团队组织了上百场进园区、进社区、进学校、进农村的筛查活动,培训了上百名医务人员学会操作人工智能+慢病风险评估设备,累计服务市民达18.5万人次。

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筛查活动进园区、进社区、进学校、进农村等   山东第一医科大学青岛附属眼科医院供图

人群综合防治,筛防管控模式潜力大

“在为市民进行眼底检查前,我们会抽取样本组织一个简单的量表进行健康素养和基础疾病的自测,从基线结果来看,患有高血压疾病的人群比例为18.3%,而知道高血压诊断标准的人仅却不到四成;糖尿病患者比例为8.2%,知道糖尿病诊断标准的人不到四分之一;患有贫血的比例约为2.5%,了解贫血诊断标准的人占比为5.7%;了解脑卒中诊断标准的人群占比仅为4.1%。另外,我们还对市民对慢病的了解、吸烟、饮食、运动等方面进行了调查。”郭振介绍,“但可喜的是,经过眼底筛查后,我们在复查的人群中进行抽样复测,对慢性病的知晓率有了不同程度的上升,比如复查结果中,准确知道糖尿病、脑卒中诊断标准的人群占比已增至96%和82%以上。比如在初查时,吸烟人数占比4.8%,经常饮酒人数占比1.5%;复查结果中,吸烟人数降至2%,经常饮酒人数降至1.4%。在饮食习惯方面,初查结果中饮食均衡人群占比55.1%,复查结果中饮食均衡人群上升至79.8%;以偏荤食为主或偏素食为主人群占比均减少。在身体活动情况方面,每周进行3天或3天以上运动的人数占比增加,由37.7%增至63.4%;没有运动习惯的人数占比也由13.1%降至1.6%。”

通过项目组对40岁以上人群慢病风险的研究发现,60-74岁年龄组在糖尿病、高血压、冠心病、脑卒中等慢性病高风险比例最高,而在贫血方面45-59岁年龄组高风险比例最高,为开展人群精准慢病防控也提供了新的方式。

通过眼底筛查和健康科普,对吸烟人、饮酒、饮食均衡等健康自我管理行为均有所提升,健康行为均数占比提高13.33%,表明被调查人群开始有意识的行健康行为,健康自我管理意识增强。采用眼底彩照的人工智能模型预警居民各项慢病风险,为实现“早发现、早诊断、早治疗”的慢病防控,提供了有一条切实可行的新路径。

 
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