中山眼科中心刘奕志教授团队在大数据人工智能预测近视眼发展取得重大突破
时间:18/11/13

稿件来源:中山眼科中心 | 作者:中山眼科中心 | 编辑:郝俊 | 发布日期:2018-11-13 | 阅读次数:

        我校中山眼科中心刘奕志教授团队,利用百万医学验光大数据,发现了真实世界中的中国青少年近视眼发生发展规律,创建了近视眼人工智能预测模型,可精准预测青少年近视的发展,对青少年近视的有效干预和防控具有重大意义。原创论文于11月6日在国际医学杂志PLoS Medicine官网首页以推介文章在线发表。
        既往青少年近视眼研究数据量小,无法完全反映其发展规律,因此不能有效进行预测及早期精准干预。近视眼一旦发展为高度近视,可导致视网膜变性、脱离等不可逆损害,严重影响孩子们的身心健康。如果能够在早期预测其发展规律,通过增加户外活动等早期干预手段,就可减缓近视眼的发生发展,对降低高度近视的风险有重要意义。
        中山眼科中心刘奕志教授团队联合全国多家医疗机构,利用十年百余万次的近视眼医学验光大数据,揭示出真实世界青少年近视眼发生、进展与稳定的规律。在此基础上,运用随机森林算法进行机器学习,建立人工智能预测系统,可对近视进展趋势进行个体化预测,3年内准确率达90%,10年内准确率达80%以上,也可提前8年有效预测高度近视,为近视眼的精准干预提供了科学依据。
 


研究内容总览图:
A 研究纳入8家眼科中心及2家非医疗单位数据。由于研究关注学龄儿童,故纳入标准设为:初诊6-20岁,且本人至少有3次检查,其间隔大于1年。
B 需要输入的预测指标包括,验光年龄,验光球镜度,和度数的年进展速率。预定算法根据这些指标预测指定时间后的近视球镜度,并预测未来10年内是否会进展为高度近视。
C 我们利用机器学习中的随机森林构建预测模型。中山眼科中心的数据用作测试集,内部验证采用10倍交叉验证及OOB法(out-of-bag)。其余数据及其它合作单位采集数据用以外部验证和多来源测试。


        为了将研究成果转化应用,研究团队开发出一套人工智能云平台,提供高效的近视预测服务。通过访问智能平台,输入前后两次检查的年龄和度数(间隔至少一年),即可预知10年内的近视度数变化与高度近视风险。
        中山眼科中心近年来对近视眼进行了系统性的研究,不断取得突破,产生了重大的社会影响和意义。我们的中小学生近视眼发生率研究成果(JAMA Ophthalmology,2018)被国外媒体报道并被《参考消息》转载为《中国学生近视高发亟待干预》一文,习近平总书记看此文后,作出指示:“全社会都要行动起来,共同呵护好孩子的眼睛,让他们拥有一个光明的未来”(新华网,2018.08.28)。我们还在全球首次科学证明增加户外活动可减缓近视的发生发展(JAMA,2015),并被写入了世界卫生组织《近视眼防控蓝皮书》和国家卫健委眼健康规划、教育部青少年近视眼防控等政策纲要。
        我们的大数据研究成果为青少年近视提供了精准的防控时机:学龄前后的近视发展最快,这个时期要尽量减少儿童的近距离阅读和增加户外活动。只有全社会通力合作,才能最终实现青少年近视眼的有效防控。

        论文链接:https://journals.plos.org/plosmedicine/article?id=10.1371/journal.pmed.1002674

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