- 醫療健康人工智能應用案例集
- 張學高 胡建平
- 3487字
- 2021-12-17 23:13:45
（四）寧波鄞州糖網篩查人工智能評估項目
應用單位：寧波市鄞州區衛生健康局
涉及科室：全科、眼科、腎病科、內分泌科
疾病種類：糖尿病視網膜病變
案例簡介：糖網篩查人工智能評估項目是基于寧波市鄞州區目前的醫療模式及糖網篩查所面臨的問題，探索建立在“眼底會診中心”的支持下，以區內醫共體總院［鄞州人民醫院、鄞州第二醫院（腎病科）］為保障，以社區衛生服務中心為基礎的糖網篩查模式。該模式針對糖尿病視網膜病變的篩查，構建了一整套智能化評估系統。包括智能統計端系統、專家遠程診斷系統、診間管理系統、統計管理系統、糖網篩查共享數據中心系統（中心站）、人工智能（AI）評估系統、TV監控端系統等七大部分。實現了圖像采集、信息輸入、自動云處理、醫生查看結果、患者PC端查看報告、患者二維碼查看報告等相關功能。能夠大大提高醫療機構的診斷服務質量與效率，改善眼科醫生匱乏、醫療資源分布不均的現狀。該模式充分發揮了各級醫療資源的優勢，實現了上級醫療資源下沉和基層醫療服務的延伸，不僅把專家門診開到了老百姓家門口，更是為糖友們配備了雙向轉診機制，為糖尿病患者提供個性化的長期慢性病管理方案。區內醫共體總院將醫療服務主動下沉，不僅僅優化了醫療資源配置，讓社區衛生服務中心更好地發揮作用，讓廣大百姓受益，同時在長期的慢性病管理跟蹤中，也為慢性病科研項目積累了大量數據，為區內醫共體總院的臨床研究提供了一片更廣闊的天地。該模式對于合理利用醫療資源，促進醫療資源再分配，全面促進居民健康和實現健康中國的目標具有重要的意義。
1.案例背景
近些年來，隨著我國人口老齡化與生活方式的變化，糖尿病從少見病變成一個流行病，2010年中國疾病預防控制中心和中華醫學會內分泌學分會調查了中國18歲及以上人群糖尿病的患病情況，顯示糖尿病患病率為9.7%。2013年我國慢性病及其危險因素監測顯示，18歲及以上人群糖尿病患病率為10.4%，我國已然成為世界糖尿病第一大國。而隨著糖尿病發病率的增高，糖尿病患者病程的延長，相應的糖尿病并發癥的發病率亦逐年上升，糖尿病視網膜病變（diabetic retinopathy，DR）作為常見的糖尿病慢性并發癥之一，是導致成人失明的主要原因之一，嚴重威脅著糖尿病患者的生存質量，同時給社會帶來嚴重經濟負擔。
糖尿病視網膜病變是糖尿病最常見的微血管并發癥之一，也是處于工作年齡人群第一位的不可逆性致盲性疾病。糖尿病視網膜病變尤其是增殖性視網膜病變，是糖尿病特有的并發癥，罕見于其他疾病。在我國，視網膜病變在糖尿病患者人群中的患病率為24.7%～37.5%，其中增生期視網膜病變比例在3.3%～7.4%。
糖尿病視網膜病變（包括糖尿病黃斑水腫）的患者常無明顯臨床癥狀，因此，從防盲角度來說，定期做眼底檢查尤為重要。《中國2型糖尿病防治指南（2017版）》指出，2型糖尿病患者應在診斷后進行首次綜合性眼檢查。1型糖尿病患者在診斷后的5年內應進行綜合性眼檢查。隨后，無糖尿病視網膜病變者，至少每1～2年進行復查，有糖尿病視網膜病變者，則應增加檢查頻率。而DR流行病學調查結果顯示，50%以上就診于基層醫療機構的糖尿病患者未被告知應定期進行眼底檢查，近70%的糖尿病患者未接受規范的眼科檢查。由此可見，我國糖尿病患者視網膜病變的篩查和有效轉診工作面臨巨大的挑戰。
中華醫學會眼科學分會眼底病學組的《我國糖尿病視網膜病變臨床診療指南（2014年）》中制定了視力篩查的標準，指出眼底照像是更加精準的DR篩查方式。由于我國人口眾多，需要行眼底篩查的人群數量巨大，因此在我國的醫療模式中，DR的篩查主要依賴于基層衛生中心對居民的慢性病管理與健康體檢，但從實際情況來看，DR的診斷則主要依賴于專業眼科醫師對眼底檢查情況的評估，這種模式極大地增加了醫生的負擔，降低診療效率。因此，在如今的醫療模式下，如何構建一套完善的糖尿病視網膜病變的診療方案，對于降低糖尿病視網膜病變的發病率，減輕醫務人員負擔，促進全民健康具有重要的意義。
2.案例亮點
糖網篩查人工智能評估項目的技術核心在于構建了一套基于人工智能的糖尿病視網膜病變的自動診斷系統，它使用人工智能算法來分析由眼底相機采集到的眼底圖像（圖3-7），可以自動檢測、標注、量化眼底出血點與眼底滲出，自動對眼底病變的程度進行分級，并生成報告。在此基礎上，醫院構建了糖網篩查區域化專科醫聯體管理模式，打通了中心醫院與社區醫療機構的雙向轉診通道，促進了專家資源的下沉和醫療資源的再分配，構建了完善的糖尿病視網膜病變的篩查和診斷系統，提高了糖尿病視網膜病變的檢出率和糖尿病的管理率（圖3-8）。
圖3-7 案例亮點
圖3-8 案例亮點
（1）總體架構圖：
糖網篩查項目的整體框架如圖3-9所示，包括：
圖3-9 案例亮點
1）醫生應用系統：
主要完成采集功能，Pad社區采集端主要針對糖尿病患者檔案信息采集、糖網篩查AI智能評估應用調閱等。在糖網篩查醫院應用端部署糖網診療系統，并實現與醫生工作站對接。
2）糖網篩查共享數據中心：
分為中心端應用系統和數據中心管理兩部分，其中應用系統主要分為糖網區域化雙向轉診系統、與社區全科醫生工作平臺的接口、與眼科/區內醫共體總院的糖網篩查接口、糖網篩查AI智能評估軟件接口、數據質量控制等。數據中心建設包括糖網篩查健康檔案庫、糖網篩查眼底照片庫、糖網篩查診斷報告庫等。
3）接入機構：
包括社區醫院、專科醫院（鄞州眼科醫院）、區內醫共體總院（鄞州人民醫院、鄞州第二醫院）。
（2）糖網篩查共享數據中心系統：
糖網篩查數據中心形成全區糖網篩查專病健康檔案，糖網篩查主題數據庫。實現針對患者、醫療衛生人員、社區衛生服務中心/二級、眼科等醫療機構的注冊管理服務，建立面向這些實體的唯一標識。
糖網區域化雙向轉診系統實現糖網患者的區域化雙向轉診系統，疑似陽性患者可以轉到眼科醫院就診。如果發現患者有并發腎病，可以轉到上級人民醫院就診。上級醫院的確診患者診療等相關報告可以下轉到社區。
與社區全科醫生工作平臺的接口實現與社區醫院的居民健康檔案對接，獲取居民健康檔案信息；糖網篩查中心平臺可以將居民的糖網篩查報告與社區全科醫生工作平臺共享。與眼科/區內醫共體總院的糖網篩查接口，實現與眼科醫院、綜合醫院等的信息互通，實現將糖網篩查項目相關的報告上傳到糖網篩查數據中心。糖網篩查AI智能評估軟件接口，實現與第三方糖網篩查AI智能評估軟件接口的集成。建立完整的接口數據質量控制體系，同時建立面向聯網醫療機構的數據審核監控機制。
（3）人工智能（AI）評估系統：
AI智能評估后臺是一款軟件程序，它使用人工智能算法來分析由眼底相機采集下來的眼底圖像，然后由社區全科醫生將患者視網膜圖像上傳至安裝了AI智能評估后臺軟件的云服務器。
AI智能評估后臺可以完成圖片上傳和智能分析功能，并提供智能化篩選決策，如果采集的圖像質量足夠好，軟件會給醫生提供兩種結果之一：發現輕度以上糖尿病性視網膜病變，轉診至眼科醫生；未發現輕度以上糖尿病性視網膜病變，12個月內復查。
如果檢測到陽性結果，患者應盡快找眼科醫生進行進一步的診斷評估及治療。
3.應用成效
截至2019年10月，寧波鄞州區共投放糖網篩查設備22套，分布在20家社區衛生服務中心或者衛生服務站。系統接收并處理數據共8 307例，其中有效數據6 811例，平均每天診斷約50例。通過智能診斷系統診斷后，共診斷出正常6 175例，DRⅠ期589例，DRⅡ期42例，DRⅢ期及以上2例。
便攜式眼底相機+人工智能（AI）輔助的糖網篩查平臺，基本能夠實現對病灶的定位、定性和定量自動檢測，成為目前最適宜的技術解決方案，有利于糖尿病視網膜病變的早期發現與早期干預，降低群眾的疾病負擔和糖尿病視網膜病變致盲率，同時比傳統篩查節省三分之二的成本。
系統對用戶實行實名認證管理，用戶需進行實名認證并登錄可使用與閱覽系統相關的功能，系統針對不同級別的用戶賦予不同的權限，便于各類用戶進行相關查看、使用、統計操作。系統對患者檔案信息進行加密處理，防止個人敏感信息泄露，保護居民隱私。
4.專家點評
瞻岐鎮衛生院徐其方院長：“我們涉及病例共1 864例，糖網篩查項目的實施讓更多的糖尿病視網膜病變患者能夠被早發現、早治療，并為病情嚴重的患者提供了綠色轉診通道，讓患者能夠提早就醫、科學就醫，防止病情進一步惡化，提高了患者的診療效果，是一個很有意義的項目。項目實施半年來，居民反映效果很好，希望這個項目能夠一直實施下去，造福居民。”
百丈街道社區衛生服務中心俞建華主任：“我們涉及病例共2 248例，糖網篩查智能診斷系統是人工智能科技在醫療領域的完美展現，通過大數據的分析與處理，做到對視網膜照片的精確解讀，極大地提高了糖網篩查效率，減輕了醫生的負擔，并讓專家資源下沉到社區，不僅能夠讓居民享受家門口的服務，還能促進社區醫生醫療水平的提升。”