中山大学优势学科强强联合，领衔研发了全球首个通过眼部影像筛诊肝胆疾病的智能技术，开启创新医疗和健康管理新时代
编者按：2021年1月26日，由中山大学中山眼科中心（负责人：林浩添）和中山大学附属第三医院（负责人：钟跃思）共同领衔的国际多中心研究项目，首次研发通过眼部影像筛诊肝胆疾病的技术及评估系统的成果发布会在中山眼科中心珠江新城院区实验楼202会议室举行。中山大学副校长邰忠智；中山大学精准医学科学中心副院长陶亮；中山大学科研院副院长刘梅；中山大学附属第三医院院长戎利民、副院长杨钦泰、肝胆外科钟跃思副主任医师；中山眼科中心中心党委书记夏丹、中心副主任林浩添、眼科医院副院长陈伟蓉；北京致远慧图科技有限公司应用技术总监李才双；广州爱康国宾健康检查有限公司总经理王芳、医疗管理副总经理赵敏芳、健康管理部总监冯建华以及约20家媒体的记者等参加会议。
眼睛不仅是“心灵的窗户”，也可以是“健康的窗口”。眼睛作为一个体表器官，全身唯一可以直接观察到神经组织和动静脉的“窗口”，全身很多器官系统的病理变化，都会在眼睛留下“痕迹”。传统医学已经证实，肝胆疾病患者可出现结膜和巩膜黄染等多种临床体征，然而由于传统医疗的局限性，仅有少数患者和严重病例的眼部特征改变被临床医师发现和应用，无法进行技术发掘和大规模人群筛查。
近几年，中山大学引领国际上多项医学人工智能技术的发展。在中山大学多学科合作的医学人工智能创新平台支持下，由中山大学中山眼科中心（负责人：林浩添）和中山大学附属第三医院（负责人：钟跃思）共同领衔的国际多中心研究项目，首次研发出通过眼部影像筛诊肝胆疾病的技术及评估系统，2021年1月26日在国际顶级期刊The Lancet Digital Health发表。
此项研发工作得到了国内外同行的高度评价，来自国际著名医疗机构美国梅奥医疗集团（Mayo Clinic）的大内科主任和肝胆首席专家Vijay H Shah 教授发表了同期评论称赞道“这项研究及时且重要，人工智能技术引导了不同学科的合作创新，并产生了新时代的医疗技术”。近年来，中山眼科中心已经取得了眼病人工智能诊疗系列技术突破，中山三院在人工智能领域也有良好的积累，此项跨学科的智能技术的成功研发，也开启了智慧医疗和健康管理的新时代。
图1，研发亮点示意图
图2，The Lancet Digital Health在线发表文章页面
图3，美国梅奥医疗集团肝胆首席专家Vijay H Shah 教授同期评论文章
一、实现全民健康，需要医疗技术和健康管理模式的突破
人民健康是民族昌盛和国家富强的重要标志。目前，我国医疗卫生服务水平较以往有大幅提高，但随着现代化进程、人口老龄化发展、生态环境及生活行为方式等变化，慢性非传染性疾病已成为居民的主要死亡原因和疾病负担，成为制约健康预期寿命提高的重要因素；同时重大传染病防控形势仍然严峻，由此引发的精神卫生和慢性病管理等问题不容忽视。此外，人民群众对健康期望水平快速提升，但医疗总体服务能力低下、服务模式单一，远远满足不了社会发展的需求。高效利用有限的医疗资源，建立防筛诊治一体化智能健康管理系统，提高居民生活质量，延长健康寿命，以较低成本取得较高健康绩效，是健康中国2030的核心要求。
二、基于眼部影像学的智能诊断技术将会成为创新医疗的新“核心”
眼睛结构精密，位置特殊，80%以上的外界信息均由眼部接收，相对于其他器官部位，以眼为窗口进行全身智能健康管理具有多项优势。首先，眼部数据最易于采集、模态最为丰富，眼科也成为人工智能应用的领跑学科，为人工智能在其他多个医学领域发展提供丰富经验。与此同时，在人体众多器官中，眼睛是唯一能直接观察动脉和神经等重要结构的体表器官，全身各个器官系统的病变都会在眼部具有特征性表现。全身性疾病的全面筛查过程耗时费力，中山大学中山眼科中心林浩添教授早在2018年即提出要以眼睛为窗口创建疾病新管理模式的概念，通过近三年的探索与布局，使智能模型通过一站式眼科检查识别全身病成为可能，进一步实现对疾病的预防、筛查、诊疗、随访的统一管理。
三、中国是肝胆疾病大国，亟需可大规模推广的无创筛诊技术
肝胆疾病影响全球数十亿人，中国是“肝病大国”，有近4亿肝病患者，约占全世界肝病患者总人数的三分之一。现有的检查方法如血检等有创检查或B超、CT、MRI等影像学技术不足以满足大规模人群的筛诊需求。世界卫生组织发布的指南建议使用简单的、非侵入性诊断测试来筛查肝胆疾病患者并评估其治疗资格，优先考虑病情最严重和死亡风险最高的患者进行治疗。
四、通过眼部影像筛诊肝胆疾病的技术研发和应用的主要亮点
此项目纳入来自中山大学附属第三医院肝胆外科及感染科、南方医科大学附属花都区人民医院感染科、爱康集团广州爱康国宾检查中心南天分院及环市分院这五个医疗机构的1789名参与者，通过前瞻性采集他们眼表及眼底影像学数据，研究组使用深度学习技术成功地从这些影像数据中提取出肝胆疾病的眼部特征并开发及验证了14个模型（7个裂隙灯模型及7个眼底模型）,可分别用于筛查是否患有肝胆疾病及诊断是否患有肝癌、肝硬化、慢性病毒性肝炎、非酒精性脂肪肝、胆石症及肝囊肿六大类常见肝胆疾病。此研究构建的模型效果各有差异，在诊断重症肝病如肝癌、肝硬化方面取得了良好的效果，而在症状相对较轻的慢性病毒性肝炎、非酒精性脂肪肝、胆石症及肝囊肿中则表现欠佳。这些筛诊模型已成功部署在中山大学中山眼科中心智能诊断预测云平台上，可作为大规模快速无创筛诊的工具。
图4，使用眼表及眼底影像学数据对肝胆疾病进行筛诊
图5，中山大学中山眼科中心智能诊断预测平台肝胆疾病筛诊系统界面
为了解析模型机制、打破黑箱效应，研究组首先采用了可视化技术来明确影像学相关特征，随后进行遮盖试验及灰度化测试进一步确定了关键影像学特征。通过上述技术的叠加应用，此研究首次验证了与结膜和巩膜相似，虹膜颜色和眼底视盘及血管结构包含了关键诊断信息，这一发现为更好地了解疾病的病理生理机制及其个性化管理创造了新的机会和方向。
图6，眼表及眼底注意力热图
项目研究团队合影
项目核心人员介绍
在国家重点研发计划（2018YFC0116500）、广东省重点研发项目（2018B010109008）及广州市科技计划项目（）的共同支持下，领衔单位中山大学中山眼科中心和中山大学附属第三医院与各家合作单位共同努力，历时近3年，携手完成这一重大项目。团队青年核心骨干包括肖薇博士（共同一作；中山眼科中心）、黄茜硕士（共同一作；中山大学附属第三医院）、王婧荟博士（共同一作；中山眼科中心）；核心专家包括林浩添教授（中山眼科中心）、钟跃思教授（中山大学附属第三医院）、陈伟蓉教授（中山眼科中心）及刘奕志教授（中山眼科中心）。此项目也得到了合作企业北京致远慧图科技有限公司在设备和技术方面的大力支持。爱康集团广州爱康国宾健康检查中心也在健康人群的筛查及多中心人群的验证中提供了帮助。此外，项目的参与人员还包括中山大学附属第一医院器官移植科郭志勇教授、中国人民解放军第二军医大学第三附属医院（东方肝胆外科医院，东方肝胆外科研究所）文文研究员、香港中文大学眼科学与视觉科学系Carol Yim-Lui Cheung及英国Moorfields Eye Hospital（欧洲排名第一）Ji-Peng Olivia Li、日本Cancer Institute Hospital（全球排名第二）Yoshihiro Mise等国内外多学科领域专家。
主要参与单位
中山大学中山眼科中心
中山大学附属第三医院
中山大学附属第一医院
中国人民解放军第二军医大学第三附属医院
香港中文大学眼科学与视觉科学系
英国Moorfields Eye Hospital
日本Cancer Institute Hospital
北京致远慧图科技有限公司
爱康国宾健康管理集团
全文链接
http://www.thelancet.com/journals/landig/article/PIIS2589-7500(20)30288-0/fulltext
同期评论链接：
http://www.thelancet.com/journals/landig/article/PIIS2589-7500(20)30319-8/fulltext