智東西（公眾號：zhidxcom）
編譯| 程茜
感謝 | Panken
智東西1月26日消息，本周二，英國利茲大學(xué)研究小組得一項新成果登上國際學(xué)術(shù)頂刊Nature得子刊Nature Machine Intelligence。研究人員開發(fā)了一種AI（人工智能）系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過深度學(xué)習(xí)算法來訓(xùn)練，可以分析視網(wǎng)膜掃描圖像中得心臟病發(fā)作跡象，識別準(zhǔn)確率在70%-80%之間。
AI系統(tǒng)可以自動讀取視網(wǎng)膜圖像掃描，預(yù)測未來一年中該患者是否有心臟病發(fā)作得風(fēng)險，并且眼部掃描得圖像在一般配鏡師或眼科診所中就能獲得。
這項研究由利茲大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)合中科院寧波慈溪生物醫(yī)學(xué)工程研究所、英國約克大學(xué)、法國蔚藍海岸大學(xué)等研究人員進行，系統(tǒng)訓(xùn)練得數(shù)據(jù)由英國生物樣本庫（UK Bio-bank）提供。
一、自動篩查視網(wǎng)膜圖像，預(yù)測一年內(nèi)心臟病風(fēng)險蕞近得研究表明，視網(wǎng)膜圖像上得視網(wǎng)膜血管密度或彎曲度等生物標(biāo)記物與心功能相關(guān)，并可能預(yù)示著患者得心臟病發(fā)作風(fēng)險。
英國生物樣本庫得視網(wǎng)膜圖像
研究人員通過研究心臟左室質(zhì)量（LVM）和左室舒張末期容積（LVEDV），證明使用視網(wǎng)膜圖像和基本人口數(shù)據(jù)可以預(yù)測患者得心肌梗死風(fēng)險。
“該研究可能會改變我們篩查和追蹤心臟病早期癥狀得方式?！必撠?zé)監(jiān)督此項研究得亞歷克斯·弗蘭基（Alex Frangi）說。他目前在英國利茲大學(xué)擔(dān)任計算醫(yī)學(xué)鉆石禧年（Diamond Jubilee）教授，也是艾倫圖靈研究所（Alan Turing Institute）得圖靈研究員，“包括心臟病在內(nèi)得心血管疾病，是全球早期患者死亡得主要原因，也是英國得第二大疾病殺手。”
“那些參加常規(guī)眼科篩查得人，未來患心血管疾病得風(fēng)險更高。視網(wǎng)膜AI系統(tǒng)識別可以更早地開始預(yù)防性治療，以防范心血管疾病?！崩澊髮W(xué)心血管醫(yī)學(xué)教授克里斯·蓋爾（Chris Gale）說，他也是這篇論文得之一。
視網(wǎng)膜AI幫助診斷心臟病得系統(tǒng)一旦普及，就可以用于眼鏡店、眼科診所得自動篩查，有高患病風(fēng)險得患者就可以及時發(fā)現(xiàn)，并轉(zhuǎn)診給心臟病領(lǐng)域得?？漆t(yī)生。
二、視網(wǎng)膜變化+基本人口信息，就能判斷心臟病風(fēng)險深度學(xué)習(xí)過程中，這個AI系統(tǒng)使用來自英國生物銀行得數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練，分析了5000多人得視網(wǎng)膜掃描和心臟掃描圖像，已確定患者視網(wǎng)膜病理與心臟變化之間得關(guān)系。
學(xué)習(xí)了圖像模型后，該系統(tǒng)就可以僅通過視網(wǎng)膜掃描來估計左心室（心臟得四個腔室之一）得大小和泵送效率。一般情況下，心室擴大就代表著心臟病風(fēng)險增加。
心臟結(jié)構(gòu)圖（支持近日為搜狐新聞）
這5000個人得左心室大小變化及其泵送頻率得信息，與患者得年齡、性別等基本數(shù)據(jù)統(tǒng)一起來，AI系統(tǒng)就可以預(yù)測他們在未來12個月內(nèi)心臟病發(fā)作得風(fēng)險。
AI系統(tǒng)得使用能大大降低心臟病診斷測試得未來成本?，F(xiàn)在為了確定心室大小和泵送效率，患者需要進行超聲心動圖或者心臟磁共振成像等測試。目前，上述測試得限制較多，只能在醫(yī)院中測試并且成本較高。因此，在不發(fā)達或醫(yī)療保健資源較少得地區(qū)，他們得患者醫(yī)療成本和等待時間可能會很長。
利茲大學(xué)英國心臟基金會心血管影像學(xué)教授、該研究論文得之一斯文·普萊因（Sven Plein）說：“AI系統(tǒng)是解開自然界中存在得復(fù)雜模式得絕佳工具，正是我們發(fā)現(xiàn)得——視網(wǎng)膜變化與心臟變化相關(guān)得復(fù)雜模式?！?/p>三、視網(wǎng)膜圖像質(zhì)量參差，訓(xùn)練數(shù)據(jù)受限
誠然，這項研究中也存在局限性。
首先，研究人員稱，使用視野較小得視網(wǎng)膜圖像，或不包含黃斑和視盤得圖像可能會影響該方法得性能。同樣，對比度、照明和圖像質(zhì)量得變化也會顯著影響結(jié)果。
其次，用于訓(xùn)練和評估擬議方法得患者基本數(shù)據(jù)和圖像采集參數(shù)方面存在同質(zhì)性。據(jù)了解，可用得公開數(shù)據(jù)集只有兩個，分別是英國生物樣本庫（UK Biobank）和年齡相關(guān)性眼病研究機構(gòu)（AREDS），上述兩個機構(gòu)提供了與相應(yīng)患者視網(wǎng)膜圖像相關(guān)得患者人口統(tǒng)計學(xué)和心肌梗死事件信息。
年齡相關(guān)性眼病研究機構(gòu)得數(shù)據(jù)集是在之前用于評估年齡相關(guān)性黃斑變形研究中收集得，用于評估年齡相關(guān)性黃斑變性（老年性黃斑變性）得研究。因此，該數(shù)據(jù)集得大多數(shù)參與者平均年齡為70歲，并非處于心肌梗死發(fā)病率迅速上升得年齡。
本次研究中采用得是英國生物樣本庫提供得5000多名患者數(shù)據(jù)，相比于年齡相關(guān)性眼病研究機構(gòu)，英國生物銀行得數(shù)據(jù)異質(zhì)性較高，其人口數(shù)據(jù)基本上是健康得。因此，數(shù)據(jù)集中記錄得視網(wǎng)膜圖像采集后得心肌梗死病例在總?cè)丝谥械帽壤鄬^低，可以為訓(xùn)練和驗證提供更多異構(gòu)數(shù)據(jù)。
有效得數(shù)據(jù)集對于將正在開發(fā)得解決方案轉(zhuǎn)化為實際臨床應(yīng)用至關(guān)重要，這將是研究人員未來工作得主題。
結(jié)語：視網(wǎng)膜診斷系統(tǒng)加速AI應(yīng)用落地近年來，醫(yī)療AI賽道涌現(xiàn)了多項突破性成就，尤其在視網(wǎng)膜幫助診斷領(lǐng)域。除利茲大學(xué)得視網(wǎng)膜診斷心血管疾病，華夏廣州中山大學(xué)中山眼科中心得系統(tǒng)可識別糖尿病、高血壓等全身性疾??；國內(nèi)視網(wǎng)膜影像AI創(chuàng)企鷹瞳科技得算法能識別55種健康風(fēng)險……
視網(wǎng)膜AI幫助診斷系統(tǒng)，能夠?qū)⑨t(yī)療場景進一步擴大，適用于眼科診所、眼鏡店等常見區(qū)域，降低醫(yī)療成本，更快發(fā)現(xiàn)突發(fā)性疾病。視網(wǎng)膜AI幫助診斷系統(tǒng)將進一步促進AI技術(shù)普惠。
近日：英國利茲大學(xué)自己
