汕头国际眼科中心自主研发39种眼底疾病A

近日，国际顶级期刊NatureCommunications（影响因子14.）在线刊登了汕头大学·香港中文大学联合汕头国际眼科中心张铭志教授带领岑令平、吉杰研究团队共同完成的研究论著，该研究为首个中国纯本土团队独立自主研发涵盖39种眼底疾病及病变特征的人工智能高效检测平台。

眼底疾病是目前全球致盲的重要原因，严重威胁到人们的健康和生活质量，早期发现并及时干预可以有效预防失明。然而，目前眼科医生特别是眼底病医生资源不足、分布不均衡，欠发达地区眼底病患者难以被精准检测和及时治疗。科技赋能健康医疗，医学人工智能蓬勃发展，已进入临床实践阶段，但由于真实世界环境复杂，高性能实验性AI系统应用转化乏力。

目前既有的研究多限于单一或几个眼底病种的人工智能检测。然而，在真实世界环境中患者可能患有各种各样眼底疾病，这些AI系统会导致其它疾病的漏诊和误诊。因此，多病种或全病种眼底病检测平台开发是眼底病智能检测应用转化的必然趋势。汕头大学·香港中文大学联合汕头国际眼科中心张铭志教授团队，以岑令平教授及吉杰高级工程师为共同第一作者，张铭志教授为通讯作者，联合共同作者林建伟高级工程师及数十位眼科临床医师和基础研究人员，历时四年的反复试验及持续改进，完成开发了国际首个可以识别39种眼底疾病及病变特征的多病种人工智能检测平台DLP，并完成了多中心、多层次的临床应用研究，而且发布于互联网进行远程临床应用，研究成果于年8月10日发表于国际顶级期刊《自然》杂志的子刊《自然通讯》NatureCommunications（影响因子为14.）。项目团队一共收集整理近25万的眼底照相图片数据，所有眼科医师在完成规范化眼底病标注培训之后，分组对收集的眼底图片进行准确标注（超过27万个标签）。然后用于AI算法训练，开发出可以识别39种眼底疾病及病变特征的多病种人工智能检测平台——DLP，总体检测敏感性和特异性均大于0.97，AUC超过0.99，人机比赛显示达到视网膜专家的平均水平。项目成果有以下亮点：01

采取常见疾病与病变特征相结合的方法进行眼底照片的标注，解决误诊漏诊的难题，以达到全病种检测的目的

常见眼底疾病标注为疾病，例如DR、RVO、RAO、青光眼、视神经萎缩、ERM、RD、MH、CSCR、VKH、PM、RP、高血压视网膜病变、周围性视网膜变性和有髓神经纤维等。为了检测非常见疾病甚至罕见病，我们根据病变特征进行标注：硬性渗出、棉絮斑、视盘水肿、血管迂曲、脉络膜视网膜萎缩/缺损、纤维化、视网膜前出血、玻璃体变性及眼底肿物等。为了识别眼科术后患者，我们还包括了治疗后的情况，如激光斑和硅油眼。对模糊眼底图像的有效识别，增强了该平台真实世界应用的转化能力。02

数据来源的多样性保证了算法检测的泛化能力

汕头国际眼科中心（JSIEC）数据集图像质量一致且清晰，保证了AI算法对不同疾病特征的学习。LEDRS数据集从遍布全国13家医院，应用不同类型的眼底相机进行采集，保证了平台对异源图像识别的泛化能力。EYEPACS数据集源自欧美不同地区的高加索人群和其他族裔患者，进一步增强了数据来源的多样性。03

算法应用创新

预处理方法将图像处理方法和业务知识结合；同时使用动态重采样和加权损失函数解决类极端不平衡问题；用一个二级分类体系结构解决39种疾病或者特征的分类，在分类体系中针对不同的问题使用不同大小的深度神经网络，也应用了自定义模型进行训练；

算法基于封闭世界假设和全阴取最大概率的类提高了结果的敏感度。

04

多层次验证及多中心真实世界远程检测应用

除了应用JSIEC、LEDRS及EYEPACS数据集进行验证和测试，该项目还设计了一系列应用测试，包括采用多个省份包括西藏及新疆的不同种族数据进行测试，与数个国际公开数据库的应用进行比较测试，与超过10年诊疗经验的眼底病专家进行比较，最后还与分布于全国的7家医疗机构进行真实世界远程眼底病筛查应用测试，结果提示，DLP眼底病筛查平台在临床真实世界测试中表现出稳健的疾病识别能力。

DLP平台部署与远程应用

该项目眼底病检测平台DLP已经部署互联网，为我院众多的眼科医联体单位及合作医疗机构提供眼底疾病检测应用服务，DLP不仅能提供各种疾病的预测概率，而且能实时显示相应的热力图，提示了算法模型做出判断的依据。在应用过程中，使用者可以上传眼底图像，以获得诊断建议；此外，使用者还可以向平台提供反馈，反馈意见将由我院视网膜专家定期记录、分析以进行再训练，以持续性提高DLP的检测能力。

此外，该平台还被用于线上基层医师及住院医师规范化眼底阅片培训，提升临床医师的辨图识病的能力。

DLP平台远程应用医疗机构：

广东省揭阳市揭西县灰寨镇中心卫生院

广东省潮州市饶平县三饶镇中心卫生院

广东医院

内蒙古自治区医院

西藏医院

医院

青海省海医院

医院

医院

西藏医院

纯本土独立自主研发

项目团队由汕头国际眼科中心医疗专家及汕头大学网络与信息中心（医学院大数据项目组）计算机工程专家组成。项目从设立之初，到目前实现一系列多病种、多标签、多维度人工智能眼底病检测平台的成功开发，完全通过自主学习国际先进算法、持续性改进及自定义创新的方式完成，是综合性大学学科交叉、医工结合创新研究的完美体现。

该眼底病检测平台DLP的成功开发应用及高质量论文成果的顺利发表，以及今年5月份早产儿视网膜病变（ROP）筛查平台研究成果的发表（JMAMANetworkOpen），标志着汕头国际眼科中心的医学人工智能研发工作得到国际的认可，也标志着我们中心完成从新生儿到老年人对眼底健康状况的全生命周期精准监测。为基层医疗环境资深眼科医师不足的情况下提供优质眼底疾病检测服务，也为汕头国医院的建设打造先进的技术闭环，为互联网医疗服务的高速拓展打下坚实的基础。该DLP平台在互联网的部署及开放应用，不仅仅服务于我国广大基层医疗环境眼病患者，也将惠及全世界。

张铭志教授及其研究团队骨干岑令平教授、吉杰高级工程师、林建伟高级工程师联合其它团队成员通过不断探索及应用验证，迈出人工智能在临床落地的坚实一步，加速眼科诊断筛查模式的创新。团队至今已经成功完成一系列人工智能眼病检测平台的研发，已发表人工智能相关高质量论著6篇，包括NatureCommunications及JAMANetworkOpen等国际顶级杂志，同时在国内AI领域代表性期刊《人工智能》上发表题为《眼底疾病人工智能检测平台的开发与应用实践》的综述文章，对该团队在医学人工智能领域的研究工作进行了系统性论述。研究团队将继续探索人工智能技术在眼科诊断、治疗中的应用，希望籍此打破我国疾病医疗资源不足分布不均的困局，为优秀医疗资源下沉基层提供有效可行的新途径。

花絮

项目历时四年之久，期间不乏悲欢苦乐，科研团队组成了“Ai筛图英雄联盟”，常常与显示器魔兽奋战至夜深。项目设立初期，项目组对研究方向产生较大分歧：要么开展多个单病种研究，快速发表数篇文章，这样研究成效快，成果产出及时；要么开展全病种研究，这样意义更大，但数据量巨大、算法复杂、不确定性大，研究过程耗时费力，产出滞后。最终，我们基于为广大眼病患者提供更精确诊疗服务的初衷，及基层医疗提升同质化的追求，而并非只是为了发表论文，选择了艰辛的全病种研究方向。经过四年的磨砺与坚持，我们为成果能落地应用为广大眼病患者服务，真心感到喜悦和值得。

张铭志（通讯作者）

主任医师，博士生导师，MPA/MPH导师，香港中文大学荣誉教授

现任汕头大学·香港中文大学联合汕头国际眼科中心常务副院长。从事眼科临床专业工作39年，担任APAO（亚太眼科学会）女医师委员会常委、中华医学会眼科分会委员、中华医学会眼科学分会眼视光学组委员、中国医师协会眼科医师分会常委、中国女医师协会眼科专委会主任委员、中国老年医学会眼科学分会委员会副会长、中国老年保健医学研究会眼科疾病防治会副主任委员、中国民族卫生协会眼学科分会副主任委员、中国卫生信息与健康医疗大数据学会眼科专业委员会副主任委员、广东省医学会眼科学分会副主任委员、广东省视光学学会视光教育专业委员会副主任委员、广东省医学会眼科学分会副主任委员、广东省医师协会眼科医师学分会眼视光学组组长、广东省保健协会视觉保健分会主任委员（创始会长）与白内障屈光学组组长、广东省眼科医疗质量控制中心副组长、汕头市青少年科技教育协会第八届会长、国家自然科学基金评审专家等。近五年获中华医学科技奖一等奖（参与）一项，中华医学科技奖三等奖，广东省科学技术奖励三等奖三项，医院管理创新奖一项，汕头市科学技术奖励一等奖四项。承担国家自然科学基金两项、其他国家、省级项目十一项，在国内外知名期刊发表论文篇，其中SCI收录论文篇，累积影响因子.。曾获全国创新争先奖状、全国巾帼建功标兵、中美眼科学会金苹果奖、APAO学术成就奖及防盲突出贡献奖、五洲女子科技奖医务(卫生)管理科研创新奖、广东省三八红旗手等获荣誉称号、医院优秀院长；上榜《中国名医百强榜》眼科榜单、入选“南粤巾帼好医师”、“岭南名医”。岑令平（第一作者）

主任医师眼科学博士博士生导师

香港中文大学眼科及视觉科学博士，获香港中文大学杰出研究奖学金，首批广东省杰出青年医学人才，汕头市科技创新领军人才，入选岭南名医录。现任汕头国际眼科中心眼底内科/神经眼科学科带头人，擅长视神经眼科疾病、葡萄膜炎及视网膜疾病的诊断与治疗。

担任中华医学会眼科学分会神经眼科学组委员，中国医师协会神经眼科学组委员，海峡两岸医药卫生交流协会眼科学专业委员会委员，医院学会神经眼科专委会常务委员，中国医药教育协会智能医学专业委员会智能眼科学组委员，广东省医师协会眼科医师分会委员，广东省保健协会视觉保健分会副主任委员,广东省医师协会眼科学分会青年医师学组副组长,广东省医学会医学人工智能分会常务委员，国家自然科学基金评审专家。美国哈佛大学医院、医院神经眼科访问学者。从事视神经损伤修复及人工智能眼病诊断研究，主持国家自然科学基金2项，广东省自然科学基金项目3项。已发表学术论文38篇，其中在NatureCommunications、PNAS、Ophthalmology及StemCells等国际期刊发表SCI论文27篇。

吉杰（第一作者）

高级工程师

汕头大学工学院计算机系硕士，汕头大学网络与信息中心高级工程师。作为第一发明人申请并且授权两项国家发明专利，作为核心开发人员开发过数十个计算机系统，其中包括用户数百万级的计算机系统2项，作为项目负责人主持开发和实施了一项金额超过一千万人民币的医疗计算机信息系统。主要研究方向为医疗信息化、大数据分析、图像人工智能等。

林建伟（团队骨干）

高级工程师

汕头大学工学院计算机系硕士，汕头国际眼科中心高级工程师，潮汕IT智库高端人才。长期从事医疗信息化智能化的开发与应用，主要研究方向为大数据处理与分析、图像人工智能算法及应用。

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