AI助力儿童眼疾筛查,早期检测至关重要

发布时间:2019-09-20 22:05:01 来源:日博电竞-日博电竞app-日博电竞官网点击:15

  儿科又称为“哑科”。

  在一般情况下,孩子不能说清楚自己的病情,他们不舒服时只能用哭闹表达。而婴幼儿先天性眼疾更是“哑科中的难题”。孩子通常不会以哭闹表达自己的不适,这给婴幼儿眼疾诊断增加了一重难度,也对父母和儿科医生提出了更高的要求——要像侦探那样,从现象中抽丝剥茧,进而推断出本质。

  据世界卫生组织估计,全球共有1900万名存在视力障碍的儿童,如果得到及时治疗,其中70%至80%是可预防和治疗的,诊断和治疗的时间早晚成了决定这些孩子前途和命运的关键。

  大多数眼疾发生在出生后五年内。对于孩子来说,早期的诊断至关重要。可惜的是,由于父母缺乏相应的知识和意识,一些孩子错过了最佳的诊断时期,在早期得到治疗的孩子只占患儿总数的三分之一。大多数孩子都长期处于未诊断状态,导致他们的视力、教育机会和成长发展受到影响。在一些中低收入国家,部分儿童甚至因为致盲而面临着死亡的风险。

  怎样可以帮助这些眼疾儿童和他们的父母呢?

  严峻的现状

  眼疾主要体现在视力功能的四种损伤:一是聚焦能力,即视力的精确性,看到物体细节的能力;二是运动追踪能力,眼球能否迅速追踪定位运动的物体,主要考察眼球的肌肉功能;第三是凝视时避免眼球震颤或看东西重影的能力;第四是神经系统的损伤,引发的原因包括炎症、创伤和肿瘤等。

  在低收入国家和地区,营养和传染病是导致儿童视力障碍的主要原因;在发达国家,遗传性和围产性因素成为造成儿童视觉缺陷的主因。

  传统的儿童眼疾检测主要依靠人力——医生用手指或道具做演示,来吸引孩子的注意力,并由医生观察孩子的反应,判断孩子的情况。

  这种检测方法有三点不足:首先、医生站在旁边,本身会吸引孩子的注意,对于孩子是一种干扰。第二、判断标准完全依靠人力,对医生的专业度和经验值要求很高。第三、这种方法需要患者和医生的积极配合,很多婴幼儿却难以完成医生指令(如“看图的右上部分”),这也会影响检测结果。

  在一些发展中国家,专业的眼科医生非常缺乏,很多孩子没法得到及时的诊断。发达国家则有严格的医生转诊制度,一般的眼科医生没有做专业眼疾测试的资质。一旦需要转去专业眼科医生,预约排队时间最长可达三个月至半年。

  DIVE:用AI检测视觉功能

  过去五年,西班牙创业公司DIVE和医疗研究机构IIS Aragon一直在开发一种新的医疗设备DIVE,为儿童甚至婴幼儿这样的不能配合的病人提供自动、快速、准确的视觉功能检测。视力受损儿童与正常视力的儿童有不同的注视模式,DIVE可以通过精心设计的视觉刺激模式、定制软件和机器学习模型来检测和识别儿童的视力问题。

  与传统的医生用道具或手指引导儿童不同,DIVE使用的是电脑屏幕,这样可以把人的干扰因素排除在外,更精准地输出视觉刺激。此外,DIVE还包括眼动仪,可以自动追踪小孩的眼部动作,相比医生用眼观察小孩的反应,准确率更高。

  收集到了小孩的反应之后,如何判断是否正常呢?这就需要AI的帮忙。DIVE可以收集小孩在不同年龄阶段的正常状况,以及患病儿童的异样表现。AI将对这些不同的数据进行分析,学习正常儿童和眼疾儿童之间的不同。当有新的小孩进行检测时,机器学习模型就可以对其进行辅助判断。

  Track AI:端侧AI创造价值

  DIVE设备输出视觉刺激,然后收集和分析孩子的反应,再通过AI来进行判定,这相比传统的人工检测方式是一次重大的进步。然而,就像大多数常规技术一样,现在的DIVE在它的最初阶段仍然需要用户去眼科医生那里进行测试——因为它依赖于专家对于检测结果的解读。通过AI来进行判定,能让没有经验的检测员更容易对视觉评估做出解读,并且识别出存在视力问题的儿童。

  如何让视觉检测更加轻便和易于使用呢?

  下一代DIVE设备登场了,其中包含搭载麒麟980芯片的华为P30手机。麒麟980集成了独立神经网络处理单元NPU,拥有强大的端侧AI处理能力,可以在手机上对数据进行本地分析。整个机器学习模型搭建在HiAi2.0上的,后者是华为打造的移动AI开放平台,可以从芯、端、云三个层面提供AI接入能力。

  除了提供可以帮助医生处理分析数据的P30手机之外,华为还提供了二合一笔记本MateBook E作为显示设备,孩子可以在这款笔记本电脑上观看整套专为快速和准确评估视觉功能而设计的DIVE测试,然后凝视数据则会上传到医生手里的华为P30手机进行分析,进而确定潜在的视觉损伤指标。这一套辅助视觉检测的系统也叫做Track AI。

  对于用户来说,Track AI带来的价值主要包括实时性、普及性、保护隐私三大方面:

  相对于数据上传到云端、再将云端处理结果返回的方式,华为HiAi的运算是在设备本地完成,更加实时高效,对于用户来说体验时延更低。即使医生身处偏远的村庄,没有任何网络连接,检测系统仍将继续工作。

  另外,Track AI的出现,降低了患者的检测成本。该仪器测试时间不超过15分钟,大幅缩短了眼疾筛查时间,可以在更短的时间服务更多有需要的孩子。

  同时,这项筛查技术的普及性相比传统方式也有了巨大的提升。华为的设备无需接入云端,可以直接在手机上运算,移动性更强,适用的场景和范围也更大,可让更多儿童,尤其是发展中国家的孩子收益。

  医疗可谓是民众最关注的隐私问题,本地处理数据的另一个好处是有效保障用户隐私。通过P30手机进行端侧AI处理,避免了通过无线网络不断从云端上传下载的情况。对于用户来说,数据永远存储在端侧,甚至可以在不联网的情况下完成整个检测,可以更有效地保护隐私。

  值得注意的是,Track AI并不能替代专业医生的看诊,而只是提供了一种筛查工具——在对眼疾有怀疑的人群中,筛查出高风险的用户。这可以节省患者的诊断时间,也可以减轻眼科专家的工作压力。

  为了帮助更多孩子及早发现视觉功能疾病,及时治疗康复,华为向IIS Aragon免费提供了技术和资金支持,包括P30手机和MateBook E等检测设备。世界小儿眼科与斜视学会(WSPOS)在其官方Twitter上肯定了华为将其在AI领域的研发成果与儿童视力保护相结合的做法,并表示华为与世界领先医疗研究机构和DIVE的合作将为全球儿童健康视力起到保驾护航的作用。

  一场长跑:用科技造福人类

  Track AI创造了一个易于使用、便携和负担得起的设备,可以识别出早期视力受损的儿童,从而改善世界各地儿童的健康状况和生活质量。由于AI可以不断学习和优化,随着数据库的积累,机器学习将越来越准确,甚至覆盖世界范围内不同种族和文化环境。

  目前,位于西班牙、越南、墨西哥、阿联酋和中国的5所医疗机构已经开始了训练AI算法所需的凝视数据收集阶段。通过不断收集数据和调整机器学习模型,研究机构可以获得更加优化精准的模型。

  2017年,华为发布首款集成独立神经网络处理单元NPU的麒麟970芯片,开创了端侧AI计算行业先河。为了持续给广大用户创造价值,华为不断升级HiAI和端侧AI技术,陆续推出了麒麟980芯片和HiAI2.0平台,让更多酷炫的AI应用落地成为可能。

  为了让更多人享受到科技带来的便利,华为持续用手中的AI技术,释放人们的潜能,为弱势人群创造价值。

  公司联合非营利组织“欧洲聋哑人联盟”(European Union for the Deaf)、Penguin和动画巨头Aardman联合开发StorySign应用。Storysign利用华为HiAI多国语言OCR识别、文档检测校正技术,让听障儿童可以在 Android 设备上实时看到虚拟动画形象对文字的逐字手语翻译。这一方面可以帮助听力有障碍的孩子更好地学会阅读,另一方面也能让家长有机会学习手语,从而解决双方彼此间沟通不畅的问题。

  此外,华为与波兰盲人协会合作开发Facing Emotions应用,使用AI技术帮助视障人群“看到”对话者的表情。通过佩戴在胸前的华为Mate 20 Pro手机,实时记录并使用AI技术分析对话人的表情,然后通过耳机告知视障人群对方的表情。

  科技虽然可以为弱势人群提供助力,对于大多数可治疗的患者来说,提早发现预防还是提升生命品质的关键。关心孩子的视力,及时发现问题,是增加治疗成功率的关键。