技術(shù)
導(dǎo)讀:視網(wǎng)膜的微小血管或眼睛后部的細(xì)微變化可以顯示出一個(gè)人可能有心臟病發(fā)作的跡象,這使得人工智能有了用武之地。
配眼鏡的時(shí)候,就能看出來(lái)你有沒(méi)有心臟病發(fā)作風(fēng)險(xiǎn),是不是很神奇?
這不是什么科幻故事,而是一項(xiàng)正在走進(jìn)現(xiàn)實(shí)的研究。
視網(wǎng)膜的微小血管或眼睛后部的細(xì)微變化可以顯示出一個(gè)人可能有心臟病發(fā)作的跡象,這使得人工智能有了用武之地。
這項(xiàng)研究發(fā)表在Nature Machine Intelligence,題目就叫「通過(guò)視網(wǎng)膜掃描和最少的個(gè)人信息來(lái)預(yù)測(cè)心肌梗死」(Predicting myocardial infarction through retinal scans and minimal personal information)。
論文地址:
https://www.nature.com/articles/s42256-021-00427-7
在AI眼里,眼睛是怎么成為心靈的窗戶?
心血管疾病是英國(guó)第二大殺手,每年導(dǎo)致16萬(wàn)人死亡,平均每天有460人死亡。在美國(guó),每年有659,000人死于心臟病。
心臟是血液循環(huán)的核心,心臟出問(wèn)題,必然會(huì)導(dǎo)致血液循環(huán)問(wèn)題,血液循環(huán)問(wèn)題又會(huì)導(dǎo)致視網(wǎng)膜細(xì)胞受損并死亡,留下永久性的印記。
利茲大學(xué)的研究人員就通過(guò)這一原理推進(jìn)了這項(xiàng)AI通過(guò)視網(wǎng)膜識(shí)別一年內(nèi)有心臟病發(fā)作的患者,準(zhǔn)確率高達(dá)80% 。來(lái)自約克、中國(guó)、法國(guó)、美國(guó)和比利時(shí)的科學(xué)家也參與了這項(xiàng)研究。
AI模型如何被訓(xùn)練出來(lái),如何通過(guò)調(diào)試各種參數(shù)達(dá)到最高的準(zhǔn)確率,如何保證模型魯棒性和排除過(guò)擬合,這些文摘的讀者都應(yīng)該很熟悉了,這一切最關(guān)鍵的還是數(shù)據(jù)。
為了訓(xùn)練這種人工智能,研究人員一共找了5000多名英國(guó)人的視網(wǎng)膜掃描圖,再加上患者的基本醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù),比如年齡和性別,然后讓它將病人視網(wǎng)膜的損傷跡象與心臟的變化聯(lián)系起來(lái)。對(duì)比數(shù)據(jù)是病人的歷史數(shù)據(jù),可以看出他們是否遭受過(guò)心臟病。
訓(xùn)練后的AI可以估計(jì)左心室的大小和泵血功效,左心室擴(kuò)大或泵血低效是心臟病的一個(gè)指標(biāo)。
以后驗(yàn)光師就可以提醒心臟病風(fēng)險(xiǎn)?
目前掃描左心室的技術(shù)有兩種——一種稱為超聲心動(dòng)圖的超聲波掃描,第二種是心臟的核磁共振成像。
這兩種方法都很昂貴,而且只能在醫(yī)院進(jìn)行,因此開(kāi)發(fā)其他評(píng)估心臟健康的方法可以節(jié)省普通人的時(shí)間和金錢。尤其是在那些能力極其有限,無(wú)法進(jìn)行昂貴的心臟掃描的國(guó)家是有用的。
從結(jié)果來(lái)看,利茲大學(xué)的這項(xiàng)研究可以達(dá)到幾乎可以達(dá)到在醫(yī)院心臟??频臋z查效果,而檢查視網(wǎng)膜要比拍超聲或者核磁要便宜多了。
視網(wǎng)膜是位于眼球后面與瞳孔相對(duì)的一層細(xì)胞。它負(fù)責(zé)將進(jìn)入眼睛的光轉(zhuǎn)化為化學(xué)信息。這些化學(xué)信息被發(fā)送到大腦,并作為形成我們視覺(jué)的圖像進(jìn)行解釋。
這是因?yàn)檠貉h(huán)不良可能是心臟病的早期指標(biāo),可能導(dǎo)致部分視網(wǎng)膜死亡,留下永久性的印記,這個(gè)可以在標(biāo)準(zhǔn)的視力測(cè)試中被檢測(cè)出來(lái)。
在實(shí)力測(cè)試中,驗(yàn)光師經(jīng)常觀察雙眼的視網(wǎng)膜,尋找其他健康問(wèn)題的跡象。在英國(guó)和許多國(guó)家的的一些驗(yàn)光師中,人們可以獲得更深入、更專業(yè)的視網(wǎng)膜圖像掃描,如果能在這個(gè)過(guò)程中順便能提示心臟病的風(fēng)險(xiǎn),對(duì)公共健康來(lái)說(shuō)是大有裨益的。
一些研究表明,被忽視的心臟病發(fā)作幾乎占到一半,而另一些研究則估計(jì)為五分之一,在英國(guó),就有大約有1400萬(wàn)人被認(rèn)為患有高血壓,這是心臟病發(fā)作的主要危險(xiǎn)因素之一,其中有500萬(wàn)人沒(méi)有意識(shí)到自己正處于危險(xiǎn)之中。