陈蔚/李中文教授团队开发可快速鉴别多种感染性角膜炎的人工智能系统
陈蔚/李中文教授团队开发可快速鉴别多种感染性角膜炎的人工智能系统
角膜炎是全球范围内角膜盲的主要原因之一，尤其是细菌、真菌、病毒和棘阿米巴引起的感染性角膜炎。早期明确感染性角膜炎病因，对患者预后至关重要。科技促进发展，创新守护健康，温州医科大学宁波市眼科医院院长陈蔚教授、宁波市眼科研究所副所长李中文、宁波市眼科医院副院长郑钦象教授、西安邮电大学蒋杰伟教授及其团队耗时3年时间，成功研发了基于人工智能技术的感染性角膜炎病因学自动诊断系统，并在全国范围内共12所医院收集的数据中进行验证，性能表现出色。成果近期发表于国际高质量期刊——《自然》杂志旗下《数字医学》 (NPJ Digital Medicine，中科院一区Top期刊），5年影响因子15.2。
有效管理感染性角膜炎的关键在于及时和准确地进行病因学诊断。然而目前的诊断金标准所依赖的检查如角膜培养，相对耗时（48小时）且常出现假阴性结果。为了早期快速明确感染性角膜炎病因，改善患者预后，本研究基于23055张裂隙灯角膜图像，构建了一个可用于临床实践的人工智能系统DeepIK。该系统可模拟人类眼科专家的诊断思路，自动区分细菌性、真菌性、病毒性、阿米巴性和非感染性角膜炎（图1）。
图1. DeepIK模仿人类眼科专家确定感染性角膜炎致病原因的流程。该系统内部具有两个分类器，第一个分类器会根据图片特征首先把角膜炎分为感染性和非感染性，如果是感染性角膜炎，随后第二个分类器会利用第一个分类器的先验知识进一步确定感染的原因：细菌性、真菌性、病毒性或阿米巴性。这一诊断思路和眼科医师在临床上根据角膜炎特征确定致病原因的思路相似。
覆盖全国范围的跨地区、多中心测试评估
本系统使用来自全中国东、西、南、北、中部的共12所医院的数据进行验证（图2），用于评估人工智能模型的泛化性、鲁棒性和有效性。结果显示，DeepIK在内、外部、前瞻性测试集中均表现优异（AUC均超过0.96），并超越其他常用的AI算法模型，证明其具备出色的性能。
图2. 模型开发和评估中使用的数据集地理分布。
辅助初级眼科医生、提高诊断的准确性
本系统在确定感染性角膜炎致病原因方面的表现可与经验丰富的眼科医生相媲美，并且基于该系统提供的各类型角膜炎的预测概率（图3），初级眼科医生的诊断准确性得到了明显的提升，加权误差从55%左右降低到了35%左右（图4）。
图3. DeepIK提供的具有预测概率的图像示例。
图4. DeepIK和执业眼科医生诊断性能的比较。
这项全国多中心研究构建的人工智能系统DeepIK有助于早期确定感染性角膜炎的致病原因，以便早期给予患者有针对性的抗感染措施，从而改善患者的视力预后，避免角膜盲的发生。
本研究由温州医科大学宁波市眼科医院/温州医科大学附属眼视光医院（陈蔚、李中文、郑钦象、谢荷、汪周谦、陈款、文丰、强薇、宗禧航）；中南大学湘雅三院（邓志宏）、福建医科大学附属第一医院（陈鲤敏）、宁夏医科大学附属宁夏回族自治区人民医院（李慧平）、大连市第三人民医院/大连市眼科医院（董贺）、兰州大学第二医院（吴鹏程）、南昌大学附属眼科医院（孙涛）、西安市第一医院（程燕）、武汉大学人民医院（杨燕宁）、南京医科大学附属眼科医院（薛劲松）、贵州医科大学附属医院（李道远）以及西安邮电大学（蒋杰伟）共同合作完成。
通讯作者 Corresponding Author
宁波市致盲性眼病医学研究A类重点实验室主任，宁波市眼科研究所副所长，眼科学博士、临床医学博士后、美国波士顿大学医学院访问学者，温州医科大学客座教授、宁波市“甬江引才工程”卫生健康领域创新人才，宁波市拔尖人才、国际转化医学会眼科专业委员会副主任委员，浙江省数理医学会眼科专业委员会青年副主任委员，中国眼科影像与智能医疗专委会常委，国际泪膜与眼表学会中国分会委员。主要研究方向为眼科人工智能、大数据分析、眼病流行病学。目前主持国家自然科学基金、浙江省自然科学基金等多个项目。以第一作者/通讯作者身份在Nature Communications, NPJ Digital Medicine, Cell Reports Medicine等国际权威SCI期刊上发表论文20余篇，其中影响因子大于10分的6篇，Top期刊8篇。参编书籍2本。获得发明专利7项，完成专利转化4项。从事眼科临床工作10余年，擅长白内障、眼表疾病、眼底病等眼病的诊治。尤其擅长微切口白内障超声乳化吸除联合人工晶体植入术及飞秒激光白内障手术。
眼科学博士，主要从事白内障、角膜和眼表疾病等相关的临床和研究工作，以第一作者（共一）身份在NPJ Digital Medicine、Mucosal Immunology、 Frontiers in Cell and Developmental Biology等国际权威SCI期刊上发表论文3篇。主持国家级和省级的微课视频和课件制作获得一等奖、主持全国多媒体课件比赛获得三等奖、多次主持和参与浙江省级教师教育技术评比获得一等奖，参与省级“互联网+教学”优秀案例比赛获得特等奖、参与省级教师教学创新大赛“课程思政”微课专项比赛获得二等奖等奖项，此外，参与国家级一流课程和省级一流课程建设。获得温州医科大学教学贡献奖和教学质量优秀奖。主持1项省医药卫生课题和1项温州市科技局课题，参与各级课题项目10余项，主持和参与专利申请10余项（其中授权发明专利3项，实用新型专利6项）。临床方面擅长精准屈光性白内障手术的临床评估和方案制定、干眼等眼表疾病的临床规范诊疗，擅长各种白内障超乳手术和翼状胬肉手术治疗等。
本文原文来自：https://www.4eyes.com.cn/news/669dec14e4b08234f0b00180