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山东第一医科大学附属青岛眼科医院: |
人工智能创新团队探索眼科诊疗新路径 |
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■本报记者 廖洋 通讯员 刘金德 赵英佐
近年来,立足国内人工智能(AI)发展前沿和眼科诊疗需求,山东第一医科大学附属青岛眼科医院(以下简称青岛眼科医院)成立院士领衔、多专业专家参与的创新团队,联合国内领先的技术团队和高等院校,利用海量医学影像、电子病历,对影像辅助诊断等临床关键问题进行持续创新攻关,建立了基于AI的眼科临床决策支持系统,在科研创新成果、临床辅助决策、社会应用推广等方面走出了一条特色实践之路。
AI创新应用解决眼科资源不足的“新路径”
据统计,我国眼底病患者人数超过4000万、角膜病患者人数超过3000万,眼科医生却不足5万人,医疗服务与患者需求存在巨大偏差。
专业眼科医师的培养往往需要一个漫长的过程。受地域、经济发展等因素限制,眼科医疗资源在不同区域分布不均,优质眼科医疗资源往往集中在大城市或经济发达地区,基层医疗机构往往眼科实力薄弱,甚至无法提供基本眼科服务。
AI技术的兴起让解决上述问题有了新路径。AI可以在毫秒间完成医生数分钟的脑力劳动,并具备和资深专家相媲美的经验积累。
青岛眼科医院科研创新团队依托超10T医学影像、160万份电子病历资料,以眼前节检查最常用的裂隙灯显微镜、眼前节OCT、共聚焦显微镜和眼后节检查最常用的眼底彩照等为基础,吸取海量的临床病例数据,通过深度学习技术构建、训练模型,寻找潜在关联因素,构建推理规则,开发了基于多模态眼科影像数据的智能辅助诊断系统,实现了常见眼部病变特征的自动识别、定位及准确的指标量化,为医生提供了良好的辅助决策服务,有效降低了漏诊、误诊等医疗事故发生的概率。
多模态影像融合应用覆盖眼科多种常见疾病
项目启动初期,中国工程院院士、青岛眼科医院院长谢立信就对团队研究和工作方向提出了明确要求。“要围绕‘临床大数据与人工智能’这一创新研究的焦点领域,坚持以患者的临床需求为研究导向,关注原始创新,扎实推进临床应用研究水平与科技成果转化。”
目前,基于AI的眼科临床决策支持系统分为眼前节人工智能辅助诊断模型和眼后节人工智能辅助模型。项目组主要负责人之一、青岛眼科医院副院长郭振介绍:“研究团队集合了眼底病、角膜病、大数据、AI等多方面专家,使多模态眼科影像有效融合,提高了多模态眼科影像的智能影像分析模型的泛化性,避免了传统眼科人工智能单模态影像、单应用场景、泛化能力弱、诊疗推荐建模方法单一等问题。”
其中,团队基于眼底彩照的辅助诊断系统在3个单一模态的辅助诊断模型的基础上,进行了多模态逻辑整合,已实现3类设备共32种疾病的多模态辅助诊断,填补了多模态辅助诊断空白。该系统在多家三甲医院进行了应用测试,通过收集并上传眼底彩照数据,实现病种识别平均灵敏度0.970、平均特异度0.987,病灶检测平均灵敏度0.969、平均特异度0.982。医生在对结果进行复核时对AI诊断报告给予肯定,对于典型病变,模型几乎无明显的漏检问题,异常眼底筛查准确率达到99%。
注重前沿创新取得一系列研究和应用成果
青岛眼科医院研究团队先后完成了数据+知识驱动的角膜病诊疗推荐算法的研发,搭建线上角膜病诊断平台,研发了眼底彩照血管分割模型,并通过分析不同分期糖尿病视网膜病变的血管特征,包括动静脉直径以及分形维数等,发现分形维数这一血管指标跟多个临床指标存在关联。相关研究成果先后发表于《中华眼科杂志》《中华眼底病杂志》《中国数字医学》《眼睛与视觉》《神经科学前沿》等学术期刊。
截至目前,团队已获评科技部火炬中心颠覆性技术创新大赛优秀项目,并在山东省信息技术应用创新解决方案、青岛市数字变革职工创新大赛等评选行动中先后荣获奖项。在山东省卫生健康委组织开展的揭榜攻关活动中,创新团队的《基于影像和知识大数据的眼科人工智能辅助诊断系统的研发及应用》项目,获国家智能社会治理实验特色基地“一等”评级。
社会化推广应用探索眼科诊疗新模式
在眼科AI应用方面,青岛眼科医院探索建立一体化的多模态大数据远程辅助诊疗平台,依托完善的山东东部地区眼科医联体网络,赋能并提升基层医疗机构诊疗服务水平,将优质眼科医疗资源下沉,实现智能化的分级诊疗,从而降低整个社会的诊疗成本。
谈到具体应用场景,青岛眼科医院眼底病科主任李君介绍:“系统可布置在医院门诊大厅、配备基本设备的基层医疗机构、体检中心等,辅助进行日常阅片分析,尤其对年轻医师决策起到了辅助作用,弥补其诊疗经验的不足。”
到目前为止,团队通过医联体远程阅片平台,在超30家基本医疗机构开展了1万余例试点应用;而基于眼底彩照的慢病风险预测模型,在青岛市七区三市开展大范围筛查试点,受益群众达18.8万人次。
谢立信表示:“我们致力于社会化的推广应用,从公共卫生角度助力慢病早发现、早诊断、早治疗的三级防控体系建设,使防控靶点前置,对高风险人群实施差异化的防控策略,增强居民健康管理意识,同时降低整体医疗开支,使科技发展真正惠及广大民众。”
《中国科学报》 (2023-12-25 第3版 综合)