最新研究 | 預防糖尿病從眼表開(kāi)始！中醫+深度學(xué)習技術(shù)，無(wú)創(chuàng )、低成本的2型糖尿病篩查

近日，生物芯片北京國家工程研究中心聯(lián)合清華大學(xué)、廣東藥科大學(xué)、內蒙古國際蒙醫醫院、四川大學(xué)華西醫院等18家研究機構在Springer Nature出版平臺的新刊Med-X創(chuàng )刊號上發(fā)表了題為“Noninvasive and affordable type 2 diabetes screening by deep learning-based risk assessment and detection using ophthalmic images inspired by traditional Chinese medicine”的重要研究論文，該研究為糖尿病的篩查和預防工作提供基于中醫目診的新思路。

隨著(zhù)人們生活節奏的加快，糖尿病越來(lái)越普遍，很多人都不知道自己是否患有這種疾病。中醫認為眼睛表面的特征與糖尿病的風(fēng)險水平之間有關(guān)聯(lián)關(guān)系，這為糖尿病篩查提供了新思路。該研究構建了基于深度學(xué)習的眼表圖像評估2型糖尿?。╰ype 2 diabetes, T2DM）風(fēng)險模型OcularSurfaceNet。該模型可以作為一種使用簡(jiǎn)便、低成本、無(wú)創(chuàng )的工具，促進(jìn)大規模人群糖尿病篩查和預防。

本次研究從中國13個(gè)地區，使用白睛無(wú)影成像健康智能分析系統（目診儀）采集了7.97萬(wàn)人的50.8萬(wàn)張眼表圖像（圖1a），再對眼表圖像進(jìn)行了分割和數據增強，然后構建了基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的眼表圖像輔助T2DM風(fēng)險評估和診斷模型，并通過(guò)使用不同視角的合并圖像和單獨圖像，調整模型的注意力，實(shí)現全局和局部的眼象特征的融合。（圖1b）。

（a）

（b）

圖1 研究概述

作為博奧自主研發(fā)的明星產(chǎn)品，“目診儀”以中醫目診和西醫球結膜微循環(huán)為理論基礎，采用現代工程技術(shù)、大數據人工智能技術(shù)，拍照記錄白睛眼象，利用深度學(xué)習、機器學(xué)習等人工智能技術(shù)，進(jìn)行特征提取、智能分析，自動(dòng)給出中醫證候和易發(fā)病癥報告，并依據評估結果自動(dòng)為受檢者制定個(gè)性化健康管理方案。技術(shù)突破了傳統人工經(jīng)驗依賴(lài)，為健康管理、治未病提供了新型、經(jīng)濟、無(wú)創(chuàng )的篩查技術(shù)和手段，推動(dòng)了中醫診療向客觀(guān)化、標準化、數字化和科學(xué)化的方向發(fā)展。

目診儀

白睛無(wú)影成像健康智能分析系統（注冊證編號：川械注準20182160164）自問(wèn)世以來(lái)備受矚目，2017年被評為“中國醫藥生物技術(shù)十大進(jìn)展”，并先后榮獲中國設計“紅星獎”、“北京市新技術(shù)新產(chǎn)品（服務(wù)）”、“全國治未病服務(wù)適宜技術(shù)設備”，2019年雙創(chuàng )周中關(guān)村新技術(shù)新產(chǎn)品以及中華中醫藥學(xué)會(huì )授予的“適宜技術(shù)國際推廣項目”等榮譽(yù)和獎項。

以往基于人工智能的眼科圖像輔助疾病診斷研究主要集中在視網(wǎng)膜底像圖像和裂隙燈圖像。然而，眼表也存在明顯的特征，這些特征與視網(wǎng)膜底部的血管系統相互連接，更容易觀(guān)察并對微循環(huán)的變化更為敏感。在本研究中，我們評估了使用眼表面圖像構建用于T2DM風(fēng)險評估的人工智能模型的可行性。

本研究構建了基于深度學(xué)習的眼表圖像輔助T2DM風(fēng)險評估和診斷的模型OcularSurfaceNet。在包括1.25萬(wàn)例樣本的獨立多中心驗證下，該模型用于識別T2DM風(fēng)險的受試者工作特征曲線(xiàn)下面積 （AUROC）95%CI為0.89–0.92，用于診斷T2DM的AUROC 95%CI為0.70–0.82。

本研究受中醫目診理論啟發(fā)，證明了與眼科傳統圖像（視網(wǎng)膜底像圖像和裂隙燈圖像）相比，眼表圖像這一新型眼科圖像用于疾病風(fēng)險評估和診斷的可行性和潛力；同時(shí)建立了一個(gè)基于眼表圖像的2型糖尿病風(fēng)險評估和診斷模型，使得目診儀可以作為一種使用簡(jiǎn)便、低成本、無(wú)創(chuàng )的工具，用于在大規模人群中篩查2型糖尿病高風(fēng)險者，這對于2型糖尿病的預防醫學(xué)具有重要意義，有望對未來(lái)的臨床實(shí)踐起到積極促進(jìn)作用。

博奧生物集團以“致力技術(shù)創(chuàng )新 成就健康夢(mèng)想”為使命，結合現代科學(xué)、人工智能等高科技手段，為傳統中醫的望聞問(wèn)切、辨證論治等提供了數字化、標準化、智能化的大健康管理平臺，使得中醫智能診療更加具象化，診斷研究結果也更趨于準確。未來(lái)，博奧生物將繼續推動(dòng)中醫藥“守正創(chuàng )新”，助力中國傳統中醫的國際化進(jìn)程，讓中醫惠及全球。