趋势·未来式丨AI赋能,将如何革新年龄相关性黄斑变性的诊疗与预后评估?

  • 2025-05-05 23:06:00
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按:随着人口老龄化趋势的加剧,年龄相关性黄斑变性(AMD)已成为全球范围内导致不可逆视力丧失的主要原因之一。近年来,人工智能(AI)技术在眼科领域的应用取得了显著进展,为AMD的早期诊断、治疗方案选择及预后评估提供了新的工具和思路。在2025年ARVO会议上,关于AI在AMD应用的研究报告引起了广泛关注。这些研究展示了AI在AMD的分期、可见生物标志物检测、进展预测、转诊建议和治疗预后评估等方面的应用潜力,为该领域的发展带来了启示和指导。


核心内容提要

1.专科生成式视觉语言模型能基于视网膜OCT图像,精准生成关于AMD分期、转诊建议和可见生物标志物的详细文本报告,在疾病分期和患者转诊任务中表现优于医学通用模型,与眼科专家水平旗鼓相当,在AMD临床管理中潜力巨大。

2.基于深度学习的生物标志物量化方法可高精度预测早/中期AMD向晚期转化,在GA预测中与人工评估相当,在渗出性AMD预测中更具优势。

3.来自中国的孔明模型在预测nAMD患者抗VEGF治疗的视力与解剖预后方面展现出卓越性能,其预测准确性超越经验丰富的眼科医生,为抗VEGF治疗带来更精准的指导。


用于AMD临床管理的专科医学生成式视觉语言模型

在眼科临床实践中,医生需要花费大量时间解读各种眼科图像,并撰写详细的诊断报告。这一过程不仅耗时,而且对医生的专业技能和经验要求极高。长时间的图像分析和报告撰写可能导致医生工作效率降低,甚至可能影响诊断的准确性和及时性。视觉语言模型(VLMs)的发展为解决上述问题提供了新的可能性。VLMs能够自动解读图像并生成文本摘要,这为眼科影像分析带来了革命性的变化。然而现有模型多基于互联网非结构化数据训练,缺乏眼科专业知识,诸如医学通用模型(如Med-Flamingo和LLaVA-Med)在眼科领域的应用仍存在不足,在处理特定领域的复杂图像和生成专业性强的文本时,表现还不够理想,具体表现为准确性不足、专业性欠缺、高质量的标注数据相对有限。但本研究提出一种策略,通过结构化训练课程使VLMs掌握老年性黄斑变性(AMD)临床管理相关的真实临床任务。

Martin Menten等眼科专家构建了包含41,926张OCT图像和479,710个视觉问答对的专业训练数据集。这些问答对基于表格化报告和文本报告生成,覆盖AMD临床管理所需的核心知识。使用该数据集训练了RetinaVLM模型,其架构整合了预训练的OCT图像编码器和开源的Llama 3语言模型。通过输入OCT图像和问题、输出正确答案的指令微调,RetinaVLM可灵活处理AMD疾病分期、患者转诊和生物标志物分析等任务。评估中,将其与通用医学VLMs(Med-Flamingo、LLaVA-Med)及人类眼科医生对比。

结果表明,RetinaVLM能基于视网膜OCT图像,精准生成关于AMD分期、转诊建议和可见生物标志物的详细文本报告。在疾病分期(F1分数0.63 vs. 0.11和0.07)和患者转诊(0.67 vs. 0.01和0.39)任务中,其准确性显著优于通用医学VLMs(均P<0.001),并接近眼科专家水平(专家得分分别为0.77和0.78)。此外,RetinaVLM对10种AMD生物标志物的检测能力也优于LLaVA-Med和Med-Flamingo。

结论

人工智能在医疗领域的真正价值不在于其规模,而是其专业知识的深度与针对性。通用模型缺乏专业领域的知识,就像未经训练的医生无法处理复杂的疾病,只有通过专门的培训才能达到临床实用水平。真正的医疗AI需要超越互联网数据的局限,融入临床医生的专业经验,才能真正解决实际问题。RetinaVLM的表现为开发具有真实临床效用的VLMs提供了蓝图,有望提升患者获得高质量医疗的机会。结果同时也表明,仅扩大数据规模不足以提升临床实用性,需结合与临床挑战直接相关的高质量训练课程。

标题:Specializing vision-language models for the clinical management of age-related macular degeneration

摘要编号:863

作者:Martin Menten, Robbie Holland, Tom Taylor, Christopher Holmes, Sophie Riedl, Julia Mai, Maria Patsiamanidi, Dimitra Mitsopoulou, Paul Hager, Philip Müller, Johannes Paetzold, Hendrik P. Scholl, Hrvoje Bogunovic, Ursula Schmidt-Erfurth, Daniel Rückert, Sobha Sivaprasad, Andrew J. Lotery


基于深度学习的中期AMD生物标志物量化及其对地图样萎缩与渗出性AMD的预测

随着人口老龄化加剧,AMD已成为全球范围内导致不可逆视力丧失的主要原因之一。特别是对于中期AMD患者,早期识别和干预至关重要,因为这可以延缓疾病进展并改善治疗效果。同时随着新型疗法上市及更多疗法进入研发管线,大规模人群AMD筛查需求日益增长,且更为紧迫。然而,传统的基于医生经验的诊断方法耗时且依赖主观判断,难以满足大规模人群筛查的需求。因此,利用深度学习(DL)技术实现快速、准确的AMD筛查显得尤为重要。

本研究开发了一种基于DL的算法,可在彩色眼底图像(CFI)上自动检测、分割和量化中期AMD相关生物标志物(如玻璃膜疣、网状假性玻璃膜疣及色素异常),用于构建向地图样萎缩(GA)或渗出性AMD转化的预测模型。
该预测模型分析基于鹿特丹研究(一项前瞻性人群队列研究)中8,890名45岁及以上参与者的17,605只眼睛的37,240张CFI图像。应用自主研发的深度学习模型自动检测、分割和量化中期AMD相关影像生物标志物,并基于此输出训练随机森林分类器,预测七年内转化为GA和/或渗出性AMD的风险。同时构建人工专家标注标签的对照模型,通过受试者工作特征曲线下面积(AUC)评估模型性能。
结果显示,七年随访期间,共313只眼睛进展为晚期AMD,包括173例GA、172例渗出性AMD及32例混合型晚期AMD。基于DL的预测模型在GA转化预测中与人工标注模型性能相当(DL模型AUC 0.867 [0.824-0.904] vs. 人工模型0.893 [0.859-0.923]),而在渗出性AMD(DL模型0.821 [0.775-0.865] vs. 人工模型0.730 [0.679-0.780])和整体晚期AMD(DL模型0.883 [0.854-0.909] vs. 人工模型0.849 [0.815-0.878])预测中表现更优。

结论

基于深度学习的预测模型可高精度预测早/中期AMD向晚期转化,在GA预测中与人工评估相当,在渗出性AMD预测中更具优势。该模型可作为快速、客观的预后评估工具,用于高危人群筛查、流行病学研究、临床管理及患者分层试验。

标题:Deep learning-based quantification of intermediate age-related macular degeneration biomarkers for predicting geographic atrophy and exudative AMD

摘要编号: 862

作者:Haras Mhmud, Eric F. Thee, Jeroen Vermeulen, Bart 2,3, Caroline C W Klaver


抗VEGF治疗nAMD视觉与解剖预后的深度学习模型开发与验证(孔明研究):一项前瞻性全国多中心研究

抗VEGF疗法是治疗新生血管性老年性黄斑变性(nAMD)的主要方法,其经济负担与疗效不确定性,使nAMD患者对治疗望而却步,亟需一种能够准确预测预后的方法。本研究旨在开发并验证一种DL模型,用于预测接受抗VEGF治疗的nAMD患者的短期、中期及长期视觉和解剖预后,为医生提供个性化的治疗建议,从而优化治疗方案并提高患者满意度。

这项前瞻性全国多中心研究纳入中国12个省份18家医院、采用3+PRN方案接受抗VEGF治疗的nAMD患者数据。开发基于Transformer架构的孔明模型(KongMing Model),预测短期(3个月)、中期(6个月)及长期(12个月)的视力(VA)和解剖学(OCT)结局。
视觉预后通过AUC、精确度、灵敏度、特异性及人机对比评估;视力绝对值预测采用平均绝对误差(MAE);治疗后OCT图像通过相似性分析验证。热图与SHAP分析解析关键预后特征。
研究使用1,240例患者的33,350张OCT图像作为内部数据集,248例患者的6,830张OCT图像作为外部验证集。模型在预测短/中/长期视力变化时均显示出优异AUC值(≥0.94),在人机对比中显著优于眼科专家(P<0.05)。治疗后视力绝对值预测中,内部与多中心测试的MAE仅为0.048-0.058。治疗后OCT图像预测与实际影像高度一致。热图与SHAP分析有效识别出nAMD的预后关键特征。

结论

孔明模型在预测nAMD患者抗VEGF治疗的视力与解剖预后方面展现出卓越性能,其预测准确性超越经验丰富的眼科医生。该模型为制定个体化抗VEGF治疗方案提供了一种稳健、非侵入且高度可及的解决方案,有望提升患者依从性并减轻公共卫生系统负担。

标题:Development and Validation of a Deep-Learning Model to Predict Visual and Anatomical Prognosis of Anti-VEGF Therapy for Neovascular Age-Related Macular Degeneration (KongMing Study): A Prospective, Nationwide, Multi-center Study

摘要编号: 867

作者:Xinyu Zhao



总结

通过这三项研究,我们可以看到AI在眼科领域的巨大潜力和应用价值。未来,随着技术的不断进步和跨学科合作的加强,AI将在AMD的诊断、治疗和预后评估中发挥更大的作用,将成为眼科临床实践中不可或缺的重要工具,为全球数百万AMD患者带来新的希望。



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条评论

  • Linda Gareth
    2015年3月6日, 下午2:51

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