0-4岁婴幼儿处于视功能发育的关键时期。在这个阶段发生的眼病如果不能及时干预治疗，很可能导致患者长达几十年低视力甚至致盲，给家庭和社会带来沉重的负担。据国家疾控中心数据显示，全国万0-4岁婴幼儿中，眼病发病率高达9.11%，早筛早治是提高婴幼儿视功能预后的关键。然而由于此年龄段婴幼儿尚无法配合现有视功能检查，据估计造成全国数十万婴幼儿因错过最佳诊断干预时机而终生低视力。研发婴幼儿视功能筛诊技术，以对视功能损伤及相关眼病进行早筛早治，已成为亟待解决的公共卫生问题。
年1月26日，中山大学林浩添教授团队联合了上海交通大学丁晓伟副教授团队在NatureMedicine上发表了文章Earlydetectionofvisualimpairmentinyoungchildrenusingasmartphone-baseddeeplearningsystem，以智能手机为应用终端，研发全球首个婴幼儿视功能损伤手机智能筛查系统，为破解婴幼儿视功能损伤及相关眼病早期筛诊难题提供有效技术手段。
一、深耕婴幼儿视功能损伤早期筛诊领域，研发智能筛诊技术
对婴幼儿进行视功能评估，早期发现眼部疾患引起的视功能损伤十分关键，却充满挑战。由于婴幼儿难以表达眼部不适，视功能损伤易被忽视或漏诊，错过最佳的治疗时机。其次，受限于认知水平，婴幼儿难以配合完成传统的眼部检查。此外，大部分检查手段对于技术人员的专业水平与设备要求高，筛查成本高，效能低，难以作为普筛技术手段普及。因此，革新婴幼儿眼病检测及视功能损伤评估手段，开发便捷、有效的视功能损伤普筛技术十分关键。研发团队通过长期临床实践，发现了一批与婴幼儿视功能损伤高度相关的异常注视行为模式，并耗时8年，联合移动医疗及人工智能技术，完成了首个婴幼儿视功能损伤手机智能普筛系统“理论突破—技术研发—落地转化—临床验证”的研发全生命周期。该系统创新性地将智能手机转化为婴幼儿注视行为诱导及数据采集平台，通过播放一段3分钟的动画视频吸引婴幼儿保持注视，可以实现对婴幼儿注视习惯和行为模式的实时捕捉。研发团队前瞻性采集来自名婴幼儿的超过万帧注视行为大数据，依托天河二号超算中心部署的深度学习人工智能数据分析后台将对采集的高通量视频数据进行深度分析，早期预警异常注视行为，筛检婴幼儿视功能损伤及相关眼病。该技术的研发创新婴幼儿视功能损伤移动智能筛诊模式，将极大降低婴幼儿视功能损伤早期筛诊的难度及成本。
图1：利用智能手机早期筛查婴幼儿视功能损伤场景
二、注视行为智能分析实现婴幼儿视功能损伤及相关多种眼病早期筛诊
由于造成婴幼儿视功能损伤的病因与表现多样复杂，早期发现不同原因引起的视功能损伤十分重要，然而传统的检查手段难以实现多病种覆盖。为解决这一难题，研究团队基于视频大数据，深度挖掘了不同眼病引起的婴幼儿视功能损伤的异常注视行为模态，并依托深度学习人工智能技术，突破性地实现了对先天性白内障、先天性上睑下垂、先天性青光眼、斜视、视网膜母细胞瘤等超16种婴幼儿常见致盲眼病引起视功能损伤的早期检测，平均筛查准确率超85%。这一成果将助力多种婴幼儿视功能损伤相关眼病的早期筛诊，有望降低儿保、社区、居家筛查等多场景中婴幼儿眼病筛诊的难度。
图2：智能手机播放动画视频并记录婴幼儿注视行为
三、部署手机应用终端，提高筛查技术可及性
人工智能技术从实验室研发到现实应用场景的落地转化一直是困扰医学人工智能领域的难题。在本研究中，研发团队依托前瞻性的实验设计，采集来自真实世界的婴幼儿注视行为高通量数据进行系统研发，并设计了集婴幼儿行为诱导、数据采集、智能分析、结果反馈于一体的婴幼儿视功能损伤智能化筛查系统框架及一套稳定高效的人工智能算法模型，通过人脸关键点重建和噪音信号滤过等多种技术手段实时监控数据质量，最终保证系统在复杂的现实筛查场景中的稳定表现，医院、社区、居家等多场景筛查。同时，通过将前端系统便捷地部署在智能手机等移动终端，整个筛查方法成本低、效率高、效果好。系统在全国4家医疗机构参与的多中心外部验证中的筛查准确率超80%。同时，研究团队招募了个家庭参与居家筛查，便捷的系统操作流程使得99%的家长都能顺利完成筛查试验，筛查准确率达85.9%。目前，团队与粤省事等公众平台进行对接和部署，为婴幼儿视功能损伤及相关眼病的大规模筛查提供可行方案。
林浩添教授团队联合了上海交通大学丁晓伟副教授团队及国内外23家医院、高校和企业，共同完成了本项研究。中山大学中山眼科中心陈文贲博士后、李睿扬博士、上海交通大学俞勤吉博士、中山大学中山眼科中心徐安迪硕士、体素科技冯奕乐硕士为本文的共同第一作者。
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