基于AI眼科诊疗技术发展的研究

2020-12-28陈泽君赵靖康何媛

世界最新医学信息文摘 2020年8期

陈泽君，赵靖康，何媛

（西安医学院第二附属医院，陕西西安）

0 引言

在政府工作报告中已经将“人工智能”列入，并已经成为国际竞争力和经济关注重点，在各个领域逐渐渗透，尤其是在医学领域得到广泛应用。很多眼部疾病主要依据眼科检查结果进行诊断，影像学检查是眼科辅助检查的主要方式。眼部图像比较复杂，具有较大信息量，还会受医生临床经验和知识水平影响，使得人力物力不断增加。给予人工智能技术，可对诊治效率进行提高，降低了医生的工作压力，有利于医疗行业的发展和进步。当前，大量智能化应用技术在眼科领域得到了广泛应用，对疾病各个环节诊治具有非常重要意义，本研究以早产婴儿视网膜病变为例，主要围绕人工智能技术的眼科诊疗技术发展方向进行探讨，内容如下。

1 疾病预测

1.1 早产儿视网膜病变预测模型与筛查

早产儿视网膜病变是低体重和早产儿常见的一种疾病，对患儿视力造成严重影响，是视力损害的重要原因[1]。早产儿视网膜病变不仅病情发展迅速，同时具有非常短的最佳治疗时间，如果患者病变恶化，则会对患者预后产生严重影响。对患者进行及时治疗和筛查，可降低早产儿视网膜病变误诊率[2]。我国当前对早产儿视网膜病变具有非常单一的筛查模式，不仅费用较高，同时会增加医生工作量，治疗效果欠佳。当前对患者筛查面临非常多的问题，相关学者对已经对筛查预测模型进行建立，例如儿童医院早产儿视网膜病变模型、新生儿早产儿视网膜病变模型和早产儿视网膜病变评分等[3]。早产儿视网膜病变诊治水平、发病率和疾病特点存在明显地区差别，因此模式具有非常低普适性。传统Logistic回归分析方法建立在预测模型中应用较多，Logistic回归模型不仅使用广泛，但是也存在一定缺陷，出现复杂错综非线性关系和多变量时，则会对预测能力产生影响[4]。

1.2 预测疾病方法

疾病预测的经典回归分析方法主要包括Cox比例风险回归和Logistic回归，虽然应用比较广泛，但仍需对模型可解释性和预测准确度进行提升。预测建模、数据补全、特征选择和特征表示是疾病预测技术包含的主要步骤[5]。当前，在疾病预测方面，学习监督建模和特征选择方法越来越多。另外，机器学习也可对预测建模解释性进行提高[6]。人工神经网络和支持向量机也具有非常高的预测性能，当前人工智能研究的重要领域为人工神经网络，模拟人脑神经系统对外界事物进行处理是其主要原理，同时对神经元可通过关系负责的处理器进行模拟[7]。能够对代表性较强的实际案例进行有效了解和体会，进而对事物的内在特征进行理解，能够对变量间复杂非线性关系进行识别，可对疾病进行预测，为患者的临床治疗提供了较好理论依据[8]。

1.3 发展方向

结构化数据处理是当前疾病的主要预测技术，并且具有多模态医疗数据，包括流数据、文本和影响数据。接下来指望对非结构化数据建立，并与多模态数据进行融合和处理，对预测性能进行提升[9]。另外，应景机器学习方法越医学知识进行结合，对具有可理解性的预测模型进行构建[10]。

1.4 小结

及时治疗和筛查是眼科诊疗的关键，可对视网膜损伤进行预防，采用神经网络技术对患者疾病进行推测，能够对过去模型缺点进行避免，可进一步提高筛查有效率和准确度，具有非常好的缓解医疗资料资源作用，可提供及时有效的早期疾病预防[11]。

2 检查方式

2.1 早产婴儿视网膜病变检查方式改变

随着计算机辅助技术的发展，早产婴儿视网膜病变检查方式也发生了不断改变。早产婴儿视网膜病变筛查金标准为传统双目间接眼底镜，该检查方式应由专门的医生进行操作，该检查方法输出和采集方法存在一定难度[12]。目前广角数码视网膜成像系统是比较新型的眼科检查工具，操作时间和学习曲线短，容易接受，可进行各个方位眼底图像传输、拍摄、输出和储存，方便会诊、随访、教学和科研。图像的保存与采集应由专门人员负责，并将数据对眼科医生进行传输，诊断读片，有利于远程医疗进步与发展[13]。

2.2 基于智能手机眼科检查

智能手机是一种远程医疗、丰富检查手段的较好工具，在眼科检查方面，基于智能手机建立，对视力检查可通过手机APP进行，能够进行眼后段和眼前段图像采集[14]。将微流控芯片植入微流控芯片，能够有效测量眼压。尽管无法对常规检查仪器进行取代，但是操作比较简单，费用较低，能够对偏远地区患者进行眼部疾病筛查，可对患者疾病进行检查和预测，为患者的临床治疗提供了有效的理论依据[15]。

2.3 小结

计算机辅助技术在患者眼科检查中发挥了非常重要作用，不仅可以对病情进行准确记录，同时能够降低漏诊和误诊发生率，有利于疾病远程会诊和随访[16]。基于智能手机对患者进行眼科检查，可较好的对网络技术、人工智能和传感技术整合，有利于拓展医疗机构服务能力，对疾病治疗具有非常高的临床意义[17]。

3 远程医疗

3.1 远程眼科医疗

远程眼科医疗主要是把计算机、医疗技术和远程通信相结合的重要学科，能够对较远患者间进行医学资料共享、传输、保存和查询，在疾病咨询、医学教育和手术等领域得到广泛应用[18]。随着科学技术的不断发展和进步，人们对眼科医疗资源需求越来越多，远程眼科医疗在世界范围内进行开展。影像学在眼科诊断中得到了广泛应用，患者满意度高。

3.2 早产婴儿视网膜病变远程医疗

数字化图像系统不断进步，有利于早产婴儿视网膜病变远程医疗进行。在早产婴儿视网膜病变管理质量和防治效率提升方法，远程医疗发挥了非常重要作用，能够有效整合实时转诊、图像采集和远程解读，具有非常高的应用价值。患者不需要长途跋涉，便可接受良好的医疗服务[19]。同时，节约了时间，提高了诊断有效率。

3.3 展望与缺点

给予现代检查手段普及，远程医疗得到了快速发展，在前期将大量资金进行投入，后期应有效规范运营，包含操作规程和技术规范标准转诊标准、建立和诊断、医疗责的分配与承担、从业人员的培训等，同时应对患者隐私和安全管理进行保护。随着配套措施建立和通讯技术发展，希望对医疗服务进行有效获得[20]。

3.4 小结

随着眼科检查结果数字化和网络技术的不断发展，当前远程医疗得到了快速发展，不仅能够对医疗失衡状况进行改善，同时可对专家意见进行有效获取，不仅节约了物力人力，同时改善医疗服务[21]。

4 自动诊断眼底图像

4.1 分割眼底图像

影像学在眼科诊断中发挥了非常重要作用，非常多的眼科疾病都需基于眼底图像。眼底病变自动分析诊断的基础为眼底图像分割，应用支撑向量机分类、数学形态学、人工神经网络、区域分割等，计算机技术能够自动测量与分割眼底结构，并且可对病变特征进行判断和提取[22]。

4.2 自动诊断早产婴儿视网膜病变

后极部视网膜血管扩张迂曲是早产婴儿视网膜的主要临床特征，能够对患者疾病程度进行有效判断，进而为患者提供指导治疗[23]。但是，因为不一致的扭曲程度和血管扩张判断，在眼科临床诊断中，具有非常高的可变性和主观性。对血管特征应用计算机辅助技术进行识别，能够对诊断一致性进行提高[24]。

4.3 眼底图像自动分析价值

人工智能医疗设备在糖尿病视网膜病变筛查和诊断中发挥了非常重要作用，在大规模筛查中，医生对数据处理和分析量变得越来越大，不仅浪费时间，同时具有非常强的主观性，增加了数据分析难度，不能进行定期随访[25]。但是，在眼科疾病诊断过程中，眼底图像自动分析诊断系统能够避免上述现象的发生，可快捷、准确的对青光眼、黄斑变性眼科疾病、糖尿病视网膜病变进行检查，同时可为治疗效果评价、疾病诊疗、病理进程的跟踪和手术计划制定提供参考指标[26]。眼球可对高血糖、高血脂、心脏病、血液病和高危妊娠等进行有效观察，在全身性疾病辅助诊断和早期发现中发挥了非常重要作用[27]。

4.4 展望与缺点

尽管当前在眼底图像自动诊断方面进行了有效研究，但是因为眼底图像也存在一定缺陷，不仅具有拍摄差异性，同时存在病变结构复杂性，因此增加了对眼科疾病的诊断难度[28]。在对优化算法和新概念引入同时，对医学知识进行有效运用，希望可对各种检查方法进行有效选择和应用[30]。

4.5 小结

眼底图像分析在青光眼、黄斑变性眼科疾病、糖尿病视网膜病变诊断过程中发挥了非常重要作用。利用人工智能技术的有效应用，能够对眼底图像进行自动诊断和分隔，进而对诊断一致性和客观性进行提升，方便进行快捷高效的大规模筛查。

5 治疗方式

5.1 早产婴儿视网膜病变治疗方法

随着医学水平的不断进步和发展，当前，对早产婴儿视网膜病变治疗方法越来越多。主要包含玻璃体切割术、激光光凝、巩膜扣带术等，上述治疗方法效果显著，可改善患者临床症状，不仅能够对早产婴儿视网膜病变进展进行抑制，同时可有效改善患者视力。尽管如此，患者治疗后，会出现黄斑，对于晚期早产婴儿视网膜病变患者，患者预后效果较差。早产儿与成年人比较，眼球比较纤弱，因此应对其进行精确、柔和手术操作。当前，随着27G、 25G微创玻璃体手术开展，可对患者视网膜功能进行有效改善，有利于患者临床症状改善，提高治疗效果[14]。

5.2 眼科手术机器人临床价值

显微手术在角膜移植术、视网膜手术、玻璃体切割术中应用广泛，但是存在较小手术操作空间，手术时间较长，具有非常高的精细度要求，增加了医生疲劳程度，可避免眼内组织力学感知缺乏。应用人工智能机器人，具有非常高的稳定性和运动精度，能够辅助或代替医生进行手术，有效避免了上述现象的发生。眼科显微手术机器人可对机器人技术、生物力学、显微外科技术等学科进行有效融合，定位精度高，具有非常小的运动范围，可以在非常小的空间内进行准确操作，能够降低漏诊和误诊发生率，可对医生手工技能进行拓展，提高了眼内手术成功率[15]。手术机器人能够提高手术可行性和精度，为眼部疾病干细胞和基因治疗奠定了基础。另外，将机械臂模块和控制模块和在机器人系统中进行分别设置，能够提高远程眼科手术有效性。将眼科手术训练与教学在手术机器人导入，可为实习医生提供一个联系机会，不仅能够锻炼显示操作能力，同时可提高整体素质和临床经验，具有非常高的临床应用价值。