人工智能輔助糖尿病視網(wǎng)膜病變篩查

人工智能輔助糖尿病視網(wǎng)膜病變篩查圖像數(shù)據(jù)采集與標(biāo)注規(guī)范2規(guī)范性引用文件3術(shù)語(yǔ)和定義、縮略語(yǔ)糖尿病性視網(wǎng)膜病變(diabeticretinopathy，DR)是糖尿病性微血管病變中最重要的表現(xiàn)，是一種具有特異性改變的眼底病變，是糖尿病的嚴(yán)重并發(fā)癥之據(jù)是否出現(xiàn)視網(wǎng)膜新生血管為標(biāo)志，將沒(méi)有視網(wǎng)膜新生血管形成的糖尿病性視網(wǎng)膜病變稱(chēng)為非增殖性糖尿病性視網(wǎng)膜病變(nonproliferativediabetic稱(chēng)單純型或背景型)，而將有視網(wǎng)膜新生血管形成的糖尿病性視網(wǎng)膜病變稱(chēng)為增殖性圖像標(biāo)注是指對(duì)圖像進(jìn)行分類(lèi)或?qū)D像中的感興趣區(qū)域進(jìn)行識(shí)別并提取制作成要有人工數(shù)據(jù)標(biāo)注、自動(dòng)數(shù)據(jù)標(biāo)注和外包數(shù)據(jù)標(biāo)注，人工數(shù)據(jù)標(biāo)注的好處是標(biāo)注結(jié)果比較可靠，自動(dòng)數(shù)據(jù)標(biāo)注一般都需要二次復(fù)核，避免程序錯(cuò)誤，外包數(shù)據(jù)標(biāo)注很多時(shí)進(jìn)行眼底標(biāo)注的眼底圖像數(shù)據(jù)應(yīng)為脫敏（匿名化）數(shù)據(jù)，標(biāo)注者無(wú)法通過(guò)標(biāo)注DR：糖尿病視網(wǎng)膜病變(diabeticretinopathDICOM：醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信(DigitalImagingandCommunicationsinMedicine，NPDR：?jiǎn)渭冃突虮尘靶吞悄虿∫暰W(wǎng)膜病變(nonproliferativediabeticretinopathy，NPDR)PDR：增殖性糖尿病性視網(wǎng)膜病變(prolife4DR篩查眼底照相機(jī)要求（包括但不限于以下內(nèi)容）DR篩查所使用的眼底照相機(jī)要求在成像時(shí)可以同時(shí)顯示彩色和無(wú)赤光或黑白眼底圖像，2）免散大瞳孔拍攝應(yīng)滿(mǎn)足瞳孔直徑3.0m3）具有內(nèi)固視標(biāo)，至少滿(mǎn)足同時(shí)拍攝以黃斑為中心和以視盤(pán)5.1DR篩查的圖像視野、拍攝角度和瞳孔要求為了滿(mǎn)足DR篩查和每次隨訪(fǎng)的準(zhǔn)確性及便捷性，要求每只眼拍攝2張數(shù)碼眼底圖像。與單1）含有損傷威脅視力的最重要2個(gè)區(qū)域，即黃斑和視盤(pán)，且2個(gè)區(qū)域分別位于眼底圖像的2）雙視野要比單視野覆蓋的視網(wǎng)膜區(qū)域大，約覆蓋60°3）能夠幫助區(qū)分偽影及照相機(jī)自身或拍攝過(guò)程中的缺陷，如照像視野1(F1):以視盤(pán)為中心，展示視盤(pán)及以視盤(pán)為中心的30°~55°視網(wǎng)膜。照像視野2(F2):以黃斑為中心，展示黃斑，區(qū)及以黃斑為中心的30°~55°視網(wǎng)膜。散大瞳孔模式(要求瞳孔直徑≥5.5mm)和免散大瞳孔模式(要求瞳孔直徑≥3.3～4.0mm)均可。在無(wú)禁忌證的情況下，應(yīng)充分散大瞳孔后檢查。若患者瞳孔無(wú)法充分散大，瞳孔直徑>3.3~4.0mm且<5.5mm時(shí)，可按下“SmallPupilSwitch”并切換視野角度進(jìn)行拍攝。若瞳孔直徑<3.3~要求眼底照相對(duì)焦準(zhǔn)確，正常人的眼底像上視網(wǎng)膜主干血管及1）眼底圖像曝光適度即眼底圖像亮度適中。眼底圖像曝光過(guò)強(qiáng)表現(xiàn)為視盤(pán)蒼白，視盤(pán)表面血管甚至視盤(pán)、視杯的邊界不易分辨，后極部視網(wǎng)膜反光增強(qiáng)等。過(guò)度曝光時(shí)圖像周邊的亮區(qū)可使周邊部視野模糊。若出現(xiàn)此情況，應(yīng)減小曝光或增益后拍攝額外的圖像，同時(shí)保存2張2）老年人及屈光間質(zhì)混濁者為避免圖像過(guò)暗可適當(dāng)增加曝光強(qiáng)度，但青少年應(yīng)避免曝光過(guò)強(qiáng)。眼底像曝光情況在正常人以視盤(pán)表面小血管及后極部視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層可分辨作為參照。對(duì)于屈光不正患者，常常需借助屈光補(bǔ)償進(jìn)行調(diào)節(jié)。屈光補(bǔ)償分為+、-、0、A共4個(gè)擋位。2）-擋(-9.00～-23.00D):針對(duì)高度近視4）無(wú)屈光不正患者調(diào)整到0位。若屈光補(bǔ)償擋位在+、-或A，當(dāng)切換到眼底時(shí)監(jiān)視器中的為了進(jìn)一步統(tǒng)一DR篩查中眼底圖像的采集和存儲(chǔ)操作，提高DR眼底篩查的規(guī)范化，以下規(guī)定了DR篩查眼底圖像采集、質(zhì)量判讀及存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)范。同時(shí)，眼底圖像可信度的評(píng)6.1拍攝位置要求:達(dá)標(biāo)、勉強(qiáng)達(dá)標(biāo)、未達(dá)標(biāo)6.2清晰度要求:達(dá)標(biāo)、勉強(qiáng)達(dá)標(biāo)、未達(dá)標(biāo)6.3可讀范圍要求:達(dá)標(biāo)、勉強(qiáng)達(dá)標(biāo)、未達(dá)標(biāo)免散瞳孔眼底照相機(jī)在拍照過(guò)程中，由于瞳孔較小或拍攝時(shí)曝光瞬間瞳孔收縮，導(dǎo)致眼底圖像周邊區(qū)域不可讀或黃斑區(qū)暗影，影響眼底圖像的閱讀。對(duì)眼底圖像的可讀范圍進(jìn)行評(píng)價(jià)，6.4整體質(zhì)量的最終可信度評(píng)估:良好、尚可、差對(duì)每只眼眼底圖像的整體質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，采取單獨(dú)評(píng)定對(duì)于同一只眼2張圖像的拍攝位置、清晰程度、可讀范圍均要進(jìn)行獨(dú)立評(píng)估。圖像的3項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到“達(dá)標(biāo)”，評(píng)定為整體“可信度良好”；3項(xiàng)指標(biāo)中任何一項(xiàng)為“未達(dá)標(biāo)”，評(píng)定為“可信度拍攝時(shí)應(yīng)即刻檢查所有眼底圖像的質(zhì)量，對(duì)于圖像質(zhì)量不符合要求者，應(yīng)予以刪除并重新拍攝時(shí)應(yīng)先拍攝患眼圖像，再拍攝對(duì)側(cè)眼圖像。拍攝時(shí)應(yīng)即刻審查所有數(shù)碼圖像的質(zhì)量，時(shí)提供眼底照相機(jī)照的外眼及眼前節(jié)像。眼底圖像異常表現(xiàn)通常與瞳孔較小有關(guān)?？赏ㄟ^(guò)一眼縮短患者眼睛暴露在明亮燈光下的時(shí)間，降低檢視燈和檢查室房間的亮度，以提高患者拍攝時(shí)的依從性。適時(shí)要求患者眨眼，以確保角膜清晰。如需散瞳后進(jìn)行眼底照相，應(yīng)在眼科醫(yī)高度近視眼患者由于后鞏膜葡萄腫或其他原因，很可能出現(xiàn)整個(gè)拍攝視野無(wú)法清晰聚焦的眼底照相機(jī)鏡頭污跡特點(diǎn)是同一人的雙眼眼底圖像的同一部位以及不同人眼底圖像的同一部位均出現(xiàn)一致性的斑點(diǎn)狀或團(tuán)霧狀斑塊，輕者不干擾對(duì)眼底圖像的判斷，重者可影響閱片結(jié)果，甚至可能造成誤診，如誤認(rèn)為是微血管囊樣病變、出血斑、棉絨斑等。照相機(jī)鏡頭表面污拍攝眼底圖像時(shí)，若瞼裂睜開(kāi)有限或眨眼，可導(dǎo)致出現(xiàn)睫毛或毛發(fā)虛影。尤其應(yīng)注意下眼眼底圖像可以本地存儲(chǔ)或傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，眼底圖像在進(jìn)行標(biāo)注前可以將多余的黑邊裁拍攝完成所需的眼底圖像后，導(dǎo)出正確格式的相關(guān)圖像，即應(yīng)以全分辨率保存數(shù)字圖像。圖像存儲(chǔ)應(yīng)至少滿(mǎn)足以下一種格式要求:DICOM、無(wú)損壓縮的TIFF、無(wú)損壓縮的PNG和JEPG等拍攝完畢的眼底圖像須能夠上傳到電腦或網(wǎng)站進(jìn)行自動(dòng)分析、人工分析，并打印報(bào)告結(jié)果。采用公式sk=Σ=0，k=0，1，2，?,L-1對(duì)圖像直方圖進(jìn)行均衡化處理。其中，n圖像的累積直方圖，對(duì)圖像進(jìn)行非線(xiàn)性拉伸，重新分配圖像的灰度值，使一定范圍內(nèi)圖像的灰采用公式S=對(duì)圖像進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。其中μ是圖像灰度的均值，X表示圖像采用公式N=對(duì)圖像像素灰度的最大最小值歸一化處理。其中xi表示圖像像素過(guò)灰度直方圖均衡化處理與旋轉(zhuǎn)處理后有利于提高后每張眼底圖像依據(jù)我國(guó)DR病變分期標(biāo)準(zhǔn)的各種病灶點(diǎn)標(biāo)簽數(shù)據(jù)生成直觀的文字描述，形II級(jí)DR（單純型出現(xiàn)黃白色硬性滲出或）：DR的病灶有微動(dòng)脈瘤（microaneurysm，MAs）、出血斑（hemorrhages，HM）、硬性滲出（hardexudates）和軟性滲出(softexudates)。DR可以大致分為非增殖型DR（nonproliferativeDR，NPDR）和增殖型DR（proliferativeDR，PDR）。視網(wǎng)膜硬性滲出（hardexudates）邊界清晰，常有蠟樣或閃光感。位于外層視網(wǎng)膜，可呈孤立點(diǎn)狀，有時(shí)圍繞多個(gè)微血管瘤呈環(huán)狀排列，還可互相融合呈大斑塊狀。滲出物是視網(wǎng)膜中），的棉絮或絨毛樣網(wǎng)膜滲出斑，位于視網(wǎng)膜淺層的神經(jīng)纖維層。軟性滲出的出現(xiàn)是發(fā)生增殖型病增生的纖維組織呈條索狀或膜狀，常和玻璃體后界膜聯(lián)系在一起。纖維增殖的表面可有新視網(wǎng)膜及玻璃體可位于內(nèi)界膜下或視網(wǎng)膜與玻璃體后界膜之間，可有液平，也可沒(méi)有液平[1]許迅.規(guī)范眼底影像檢查數(shù)據(jù)采集、評(píng)估行為，提升眼底影像檢查診斷技術(shù)應(yīng)用水平[J].中華[2]李建軍，徐亮，彭曉燕，等.遠(yuǎn)程眼科單張眼底像質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(征求意見(jiàn)稿)[J].眼科，[4]中華醫(yī)學(xué)會(huì)眼科學(xué)分會(huì)眼底病學(xué)組，中國(guó)醫(yī)師協(xié)會(huì)眼科醫(yī)師分會(huì)眼底病專(zhuān)業(yè)委員會(huì).我國(guó)糖[5]張蕾，許維強(qiáng)，譚榮強(qiáng)，等.糖尿病視網(wǎng)膜病變篩查方式探討[J].國(guó)際眼科雜志，2010，[6]中華醫(yī)學(xué)會(huì)眼科學(xué)會(huì)眼底病學(xué)組.糖尿病視網(wǎng)膜病變分期標(biāo)準(zhǔn)[J].中華眼科雜志，1985，21(2):113.[7]EarlyTreatmentDistereoscopiccolorfundusphotographs--anextensionofthemodifi