人工智能在靶向视网膜光凝治疗糖尿病视网膜病变中的应用

2024-05-20汤雪娥杨志浩邹艳兰彭小凡袁远平谢东文

中国医学创新 2024年12期

汤雪娥杨志浩邹艳兰彭小凡袁远平谢东文

【摘要】目的：探討人工智能（AI）在靶向视网膜光凝（TRP）治疗糖尿病视网膜病变（DR）中的应用。方法：将新余钢铁集团有限公司中心医院2020年4月—2023年3月收治的60例DR患者作为研究对象，按照随机数字表法分为两组，每组30例，两组均接受康柏西普治疗，对照组联合全视网膜光凝（PRP）治疗，研究组联合AI TRP治疗。观察两组临床疗效、视力改善状况、出血/渗血情况及并发症发生率。结果：研究组总有效率高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）；术后1个月，两组黄斑区视网膜厚度、视神经纤维层厚度均较术前变薄（P<0.05），但两组对比差异均无统计学意义（P>0.05）；术后1个月，研究组眼底出血/渗血情况优于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）；研究组角膜水肿、眼部疼痛的发生率均低于对照组（P<0.05），两组其余并发症发生率对比差异均无统计学意义（P>0.05）。结论：相较于PRP治疗DR，AI下TRP效果更好，出血/渗血情况更优，且不会影响患者术后视力的改善，安全性更高。

【关键词】人工智能靶向视网膜光凝糖尿病视网膜病变康柏西普视力

Application of Artificial Intelligence in the Treatment of Diabetic Retinopathy with Targeted Retinal Photocoagulation/TANG Xuee， YANG Zhihao， ZOU Yanlan， PENG Xiaofan， YUAN Yuanping， XIE Dongwen. //Medical Innovation of China， 2024， 21（12）： 0-100

[Abstract] Objective： To investigate the application of artificial intelligence （AI） in the treatment of diabetic retinopathy （DR） with targeted retinal photocoagulation （TRP）. Method： Sixty patients with DR admitted to Xin Steel Center Hospital from April 2020 to March 2023 were divided into two groups according to random number table method， with 30 patients in each group. Both groups were treated with Conbercept， the control group combined with panretinal photocoagulation （PRP） and the study group combined with AI TRP. The clinical effect， visual improvement， bleeding/oozing blood and complication rate of the two groups were observed. Result： The total effective rate of the study group was higher than that of the control group， the difference was statistically significant （P<0.05）; 1 month after operation， the thickness of retina and optic nerve fiber layer in both groups were thinner than those before operation （P<0.05）， but there were no statistical significances between the two groups （P>0.05）;

1 month after surgery， the fundus bleeding/oozing blood in the study group was better than that in the control group， the difference was statistically significant （P<0.05）; the incidences of corneal edema and eye pain in the study group were lower than those in the control group （P<0.05）， there were no significant differences in the incidences of other complications between the two groups （P>0.05）. Conclusion： Compared with PRP in the treatment of DR， TRP under AI has better effect， better bleeding/bleeding situation， and will not affect the improvement of postoperative visual acuity of patients， and has higher safety.

[Key words] Artificial intelligence Targeted retinal photocoagulation Diabetic retinopathy Conbercept Vision

First-author's address： Department of Eye， Ear， Nose and Throat， Xin Steel Center Hospital， Xinyu 338000， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2024.12.023

糖尿病视网膜病变（DR）是一种由糖尿病引起的临床常见眼科疾病，由于早期常缺乏临床症状，患者往往无法及时就诊，加上目前专业眼科医生欠缺，难以承担大量的DR筛查工作，导致部分患者因未能及时得到诊断而错过最佳治疗时间，最终引发视力障碍，严重时可造成失明[1]。因此DR的筛查对患者尽早接受干预治疗至关重要。期间人工智能（AI）是一项新兴科学技术，其与传统方法相比，不仅具有更高的准确性，还可为医生节省阅片时间，提高医生诊治效率，目前已被广泛应用于DR的筛查评估中[2]。也有研究显示，在AI阅片评估后若未能施以准确手段进行治疗也会加重DR疾病进展[3]。目前临床多以激光联合药物的方式进行治疗，其中康柏西普作为一种新型药物，可通过特异性结合血管内皮生长因子（VEGF）抑制血管生成，以减少患者视力损害。全视网膜光凝（PRP）是公认的治疗DR的有效手段，但有报告发现，该光凝治疗后仍有约33%的DR患者出现无法控制的新生血管，这可能导致视网膜脱离、玻璃体出血等并发症，影响最终预后恢复[4]。故还需寻找一种更为有效的光凝治疗手段。最近，国内学者付梅等[5]介绍了一种新技术，称为靶向视网膜光凝（TRP），其主要根據荧光素眼底血管造影显示的远周边部视网膜无灌注区（NPA）患眼进行选择性光凝，这一模式有利于TRP的精确定位和实施，可有效延缓疾病进展。对此，本研究拟就AI在靶向视网膜光凝治疗DR中的应用进行探讨。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集新余钢铁集团有限公司中心医院2020年4月—2023年3月收治的60例DR患者，纳入标准：（1）符合DR的诊断标准[6]；（2）初次患病，且符合手术适应证；（3）既往无眼部外伤或手术史；（4）屈光间质透明。排除标准：（1）存在眼内注药禁忌；（2）合并青光眼；（3）由非糖尿病原因导致；（4）观察期间因病情进展需行玻璃体手术。将患者按照随机数字表法分为对照组（n=30）和研究组（n=30）。本研究经新余钢铁集团有限公司中心医院医学伦理委员会批准，且患者知情同意本研究。

1.2 方法

两组患者采用标准化代谢性疾病管理中心（MMC）管理，即治疗前将患者各项检测结果输入该管理中心，并根据糖尿病专家和眼科医生制订降脂、降压、降糖和靶器官症状治疗方案，逐步开展饮食、运动、药物治疗等系统治疗方案的监测；同时应用AI收集患者光学相干断层扫描（OCT）检查结果和眼底彩色图像，并均在入院后使用康柏西普（生产厂家：成都康弘生物科技有限公司，批准文号：国药准字S20130012，规格：10 mg/mL，0.2 mL/支）

治疗，即消毒，用盐酸丁卡因滴眼液（生产厂家：江苏九旭药业有限公司，批准文号：国药准字H20040583，规格：5 mL︰50 mg）行眼表麻醉，开眼睑，用5%聚维酮碘（生产厂家：南京南大药业有限责任公司，批准文号：国药准字H32024086，规格：5%*100 mL）对结膜囊进行消毒，用0.9%氯化钠注射液冲洗；抽取0.05 mL康柏西普，从颞上象限巩膜3.5～4.0 mm处穿刺注入玻璃体腔内，注射后用棉签轻按1～2 min，用妥布霉素地塞米松眼膏（生产厂家：ALCON CUSI s.a.，批准文号：国药准字HJ20181126，规格：3.5 g）均匀涂抹结膜囊绑眼，用左氧氟沙星滴眼液（生产厂家：参天制药，批准文号：国药准字J20070066，规格：5 mL︰24.4 mg）滴眼3 d，每日4次；随访观察1周后根据患者情况采用光凝治疗。

对照组联合PRP治疗。麻醉、消毒，用Spectra532倍频眼科激光治疗仪检查黄斑水肿情况，根据结果适量给予黄斑格栅样光凝（距黄斑中心凹位置500～600 μm处，由中心向外），治疗波长577 nm，能量120～200 mW，曝光时间0.1～0.2 s，而后行PRP治疗（范围从颞上、颞下血管弓的外光斑到锯齿缘与自视盘上、下和鼻边缘间），设置波长

532 nm，光斑直径200～300 μm，曝光时间0.2～0.3 s，光斑功率200 mW，反应为Ⅲ级重度浓白色，先选择被玻璃体血液覆盖的视网膜部分进行光凝，光斑直径间隔为1个光斑，待玻璃体血液逐渐吸收后，分3～4次完成光凝治疗，点数为600～750，间隔1周行1次，分2次完成1 200～1 500激光点。

研究组联合AI TRP治疗。治疗前导入眼底自身荧光（FAF）图像，并将其与德国OD-OS GmbH公司Navails靶向导航激光系统拍摄的彩色眼底像叠加，在荧光素血管造影引导下，设置视盘及黄斑保护区清晰显示NPA，之后对患眼视网膜NPA及其外0.5～1个视盘直径范围进行TRP治疗。激光参数：光斑直径200 μm，光斑间距1.5个光斑直径，激光能量250 mW，曝光时间20 ms，曝光次数1 500次，1次完成。

两组均持续随访观察1个月。

1.3 观察指标与评价标准

（1）临床疗效：术后1个月，眼底出血渗血性病变明显好转，视力进步超过2行为显效；视力进步1、2行，病变有所改善为有效；视力无明显改变，患者眼底出血渗血性病变无缓解或加重为无效[7]。总有效=显效+有效。（2）视力改善状况：术前、术后1个月，采取RetiView500光学相干断层扫描仪围绕视盘周围视网膜实施环形扫描，测量两组黄斑中心区视网膜、视乳头旁视神经纤维层厚度。（3）出血/渗血量：术前、术后1个月，行眼底相干光层析血管成像（OCTA）检查获得彩色眼底图像，采用AI评估并记录两组眼底出血/渗血量（<5 mL、5～15 mL、16～25 mL、>25 mL）例数。（4）收集两组治疗期间的并发症（高眼压、角膜水肿、眼部疼痛、新生血管增生、前房炎症）发生率。

1.4 统计学处理

数据录入SPSS 22.0软件中分析，计数资料用率（%）表示，采用字2检验；计量资料用（x±s）表示，组间比较采用独立样本t检验，组内比较采用配对t检验。P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 基线资料

对照组男16例，女14例；年龄34～58岁，平均（41.57±6.38）岁；糖尿病病程5～12年，平均（9.12±1.09）年；DR分期：增殖期3例，非增殖期27例（轻度11例，中度14例，重度2例）；体重指数（BMI）19～23 kg/m2，平均（21.57±1.12）kg/m2。

研究组男17例，女13例；年龄35～59岁，平均（42.13±6.27）岁；糖尿病病程6～13年，平均（9.57±1.11）年；DR分期：增殖期4例，非增殖期26例（轻度13例，中度12例，重度1例）；BMI 19～23 kg/m2，平均（21.57±1.12）kg/m2。两组上述基线资料对比，差异均无统计学意义（P>0.05），具有可比性。

2.2 临床疗效

研究组总有效率高于对照组，差异有统计学意义（字2=4.812，P=0.028），见表1。

2.3 视力改善状况

术前，两组黄斑区视网膜厚度、视神经纤维层厚度比较，差异均无统计学意义（P>0.05）；术后1个月，两组黄斑区视网膜厚度、视神经纤维层厚度均较术前变薄（P<0.05），但两组对比差异均无统计学意义（P>0.05）。见表2。

2.4 出血/渗血量

术前，两组眼底出血/渗血量情况比较，差异无统计学意义（P>0.05）；术后1个月，研究组眼底出血/渗血量情况优于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。见表3。

2.5 并发症

研究组角膜水肿、眼部疼痛的发生率均低于对照组（P<0.05），其余并发症发生率对比差异均无统计学意义（P>0.05），见表4。

3 讨论

DR是世界上第五大致盲原因，也是中老年人群中最常见的视力障碍疾病[8]。研究报道在早期（5年内）糖尿病患者中，约8.3%有不同程度的DR，而在糖尿病病程的延长（10～15年）下，DR患病率达到70%～80%，期间若未能及时干预，可导致失明[1]。现阶段，在AI理论和技术的不断进步下，AI辅助疾病诊治已成为现实，但后续的疾病治疗仍需借助其他手段。其中，PRP是临床治疗严重非增殖性和增殖性DR的有效手段，虽可在一定程度上改善患者视力，但该方式激光范围不全面，无法控制患者新生血管的生长，会影响毛细血管的渗透过程，使其难以顺利进入视网膜，从而影响光凝治疗的有效性，且该方式具有一定破坏性，可导致疼痛、黄斑水肿等一系列并发症[9]。近年为了减少这些副作用，在对现有激光技术进行修改的基础上，引入了新的激光治疗方法。

TRP所使用的靶向导航激光系统是一种具有视网膜跟踪功能的新型眼底激光系统，其眼底成像范围可达200°，可同时显示DR的后极和外周NPA，为手术的准确实施创造有利条件[10]。本文将TRP用于DR患者中发现，经治疗后对照组患者总有效率为66.67%，研究组为90.00%，可见该技术能够有效提高临床疗效，改善患者临床症状。分析原因在于PRP主要以手动操作激光器对黄斑中心凹外750 μm进行光凝治疗，以避免患眼视功能损伤，但其激光治疗范围不全面，病灶治疗有限[11]。TRP利用靶向导航激光的精确定位和定点保护作用，不仅可借助输入眼底荧光血管造影（FFA）图像，精准定位血管和病变位置，还可在术中患者出现眼球运动时，自动停止設备治疗，且对于治疗后尚未完全吸收视网膜下液体的患眼，仍可选择对荧光素渗漏点的相同位置重复治疗，以提高整体疗效，加快疾病恢复。

研究认为，随着DR的发展，视网膜血管通透性增加，使得患者黄斑视网膜、视神经纤维层厚度随着疾病的发展而增加[12]。先前关于DR患者在激光治疗前后视网膜、视神经纤维层厚度变化的研究可能受到研究人群、病变程度、随访时间和设备使用等因素的影响，不各研究间存在差异。徐建龙等[13]发现，DR患者在激光光凝治疗10周后视神经纤维层增厚，但随访6个月后，厚度比手术前薄；陈辑[14]用PRP治疗DR并随访至术后2年发现，术后视神经纤维层厚度先变厚，治疗3个月后会随着时间推移而逐渐变薄。本研究中，经TRP治疗后1个月，两组黄斑区视网膜厚度、视神经纤维层厚度均较术前变薄，但两组对比无差异，与上述视网膜厚度的发展基本相符，说明该技术具有与PRP同等的改善患者视力作用。分析原因在于其二者间主要利用激光光凝对DR病变进行治疗，可通过升高组织温度并使其凝固来破坏NPA的外层视网膜，以增加内层视网膜氧气供应，降低血管渗漏，加快房角新生血管消退，促使视网膜厚度变薄[15]；加上康柏西普对VEGF的抑制作用，可有效增强激光凝固效应，以抑制新生血管形成，改善血管通透性，减少视网膜氧耗，降低黄斑区视网膜厚度，提高视网膜振幅密度，促进术后视力恢复[16]。

有研究证实，AI对FFA图像的观察可精准显示外周视网膜病变，更有效地评估视网膜缺血状态[17]。文献报道，DR周围视网膜NPA面积与眼底渗血/出血的发生有关，且NPA最常见于视网膜的中周部，占82.57%，外围为41.27%，表明对该处视网膜病变进行光凝治疗的必要性[18]。同时，张洁等[19]的研究表明，PRP中外周视网膜NPA缺乏激光光凝是导致眼底出血/渗血及黄斑水肿复发的重要原因。本研究中，术后1个月，研究组眼底出血/渗血情况优于对照组，可见TRP能够减少患者眼底出血/渗血的发生。分析原因在于，与传统的PRP相比，TRP所使用的靶向导航激光可通过导入FFA图像，在治疗前准确规划和定位治疗位置，激光参数可根据疾病的需要进行个性化设置，实现更精确的激光治疗；且光凝具有更宽的范围和更密集的激光点，期间重点对NPA及血管弓内的微血管瘤进行聚焦光凝，可快速彻底缓解视网膜缺氧，并减少血管内液体的渗漏，防止眼底出血/渗血的发生。

此外，本研究中研究组角膜水肿、眼部疼痛的发生率均低于对照组，表明TRP具有一定安全性。主要在于PRP光凝分2个阶段进行，平均激光斑点数量较多，视网膜损伤范围大；而TRP激光斑总数为2 000个，直径为200 μm，激光斑点数量相对较少，且一次性完成，可减小灌注良好区视网膜损伤范围，加上该技术利用靶激光导航系统进行，能够选择性地、准确地确定FFA缺血区，避免意外视网膜损伤，从而降低角膜水肿、眼部疼痛等激光相关并发症的发生风险[20]。但本研究中两组其余并发症对比无统计学差异，这表明TRP激光副作用较小，但其长期反应尚不明确。笔者考虑主要在于本研究样本量少及患者间视网膜不同区域的解剖差异有关，故考虑增加样本量进行多中心研究可能是TRP治疗视网膜缺血区域的后续研究方向。

综上所述，相较于PRP治疗DR，AI下TRP疗效更好，出血/渗血量情况更优，且不会影响患者术后视力的改善，安全性更高。

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