近日,欧洲出现了一项创新的COVID-19 EYE TEST新冠感染风险检测技术,该项技术无需采用任何专业设备,只需使用者通过一台普通的智能手机,或者带有摄像头的智能硬件拍摄一张眼部照片,即可在3秒内实时获知是否存在新冠感染风险。
目前欧洲正处于第四波delta新冠疫情的袭击中,加之公众对是否接种新冠疫苗,是否采取隔离措施等观念尚未统一,因此,尽管这项创新新冠风险筛查技术尚处于商业内测阶段,但因其具备无创、实时、低成本、易操作的特点仍在当地引起了广泛的媒体关注和讨论。
国外媒体报道(图源:SPAINTV)
而近日我国多地发现新冠肺炎确诊病例,截至8月5日24时,全国共有确诊病例1370例(其中重症病例34例),累计追踪到密切接触者1115176人,尚在医学观察的密切接触者40990人,疫情防控再次升级。在此背景下,COVID-19 EYE TEST技术无疑可以在保障新冠疫情防控效果的同时降低居民出行风险,将疫情防控真正落实到个人。
该项技术原理如何?临床数据表现如何?目前产品化进程如何?是否存在隐私安全隐患?国内用户使用又有哪些注意事项?对此,动脉网专访了该项目的首席科学家付彦伟博士,一一揭晓答案。
眼部检测新冠感染风险,背后技术原理是什么?
实际上,这项技术源自AIMOMICS与复旦大数据学院大数据感知实验室合作的一个全球眼部疾病特征检测项目“AIMO EYE TEST PROGRAM”,目前这项技术所授权的欧洲企业已经取得了相关检测产品的欧盟CE认证,获得了部分国家和地区独家代理商的采购订单,并取得了融资。
据付彦伟博士介绍,该项目从2020年2月正式启动,目前已在国内和境外开展了多项跨地区跨人种的眼部新冠特征检测的联合实验。
图为付彦伟博士
“我们是由机器学习、临床医学和商业领域专家所组成的国际化联合团队,”付彦伟博士介绍道,从新冠疫情爆发到现在,经过十几个月的不懈努力,该项技术在全球多个地区临床实验中的敏感性与特异性平均指标均达到了85%以上,且一直处于较为稳定的水平,其中针对无症状感染者的平均准确率达到了75%。(variance =+/- 10%, in terms of testing example)
“并且,在各地的临床实验数据中,针对亚洲人,尤其是东亚人的模型表现最好,平均特异性和敏感性最高均可达到97%,而跨人种的平均敏感性和特异性最高可达到75%和91.6%。”付彦伟博士补充到。
项目临床数据表现优异,背后原理是什么?
对此,付彦伟博士表示,一方面,在西方医学中,基于眼表微循环和眼底视网膜病变的相关医学理论,通过眼表和眼底视网膜来进行疾病识别诊断的AI医学影像技术已经相对成熟,除常见的眼科疾病外,糖尿病、心脑血管病等多种内科疾病的眼部检测技术,在全球医学界获得了普遍认可并已进入商用市场;
另一方面,通过眼部特征诊断疾病在中国传统医学中也历史悠久,具有完整的方法论与临床实践,且中国传统医学认为,双目所蕴含的身体信息远远超过身体任何其他的器官。
“受到眼底诊断技术,尤其是中国传统医学中目诊理论的启发,我们结合了机器学习与高维数据统计,将难以被人类肉眼观察识别到的细微复杂的多维眼部特征进行识别和分型,并与特定疾病特征相关联来实现风险预测。”付彦伟博士向动脉网表示。
另据付彦伟博士介绍,由于团队与境内外开展临床实验的合作医疗机构签有联合研究保密协议,目前可公开发表的相关学术成果为两篇预印本论文,分别是在上海公共卫生临床中心和石家庄第五人民医院开展的相关新冠眼部检测临床实验。并且,值得注意的是,在石家庄的临床实验结果经过了第三方武汉协和医院联合团队的3次盲测。
其中一篇论文指出,虽然越来越多的临床研究案例都指出许多新冠肺炎检测结果呈阳性的患者具有相应的眼部症状,例如结膜充血、水肿、溢泪以及分泌物增多等。“但由于难以用肉眼或其他眼科仪器等通常临床检查手段对一些微小复杂的眼部特征进行充分识别和分类,目前无论是处于一线的新冠治疗临床医生,还是专业的眼科医生,都难以提出充足的证据来证明这些眼科症状与新冠肺炎具有完全正相关的医学联系。”
而在这两篇论文中,项目团队联合多个合作方进行了多组临床实验以证明通过眼部症状测新冠肺炎感染的可行性。
具体而言,在2020年4月至5月上海公共卫生临床中心的临床实验中,项目团队以104例COVID-19阳性患者为实验组,131例非新冠肺炎患者,68例眼科疾病患者和136例健康的志愿者为对照组展开了实验;
而在2021年1月至5月石家庄第五人民医院的临床实验中,项目团队又以66例COVID-19阳性患者为实验组,44例COVID-19康复患者(核酸由阳性变为阴性),5 例肝病患者与117 例健康志愿者为对照组展开了临床实验。
上述两组临床实验都取得了非常不错的成绩,每组测试结果的 AUC 均大于 0.94。基本证明了通过眼部图片进行 COVID-19 快速筛查的可行性。
石家庄第五人民医院临床实验三次盲测的结果在图象级别以及个人级别上的表现
(项目组供图)
“通过采集患者眼部图片并进行图像区域划分,再利用神经网络和高维数据统计工具从特定眼部区域提取和量化特征,从而进一步实现疾病预测,”付彦伟博士简要介绍了这项技术的检测方法,“通过这种方式,那些难以被临床医生通过肉眼和眼科仪器发现的与新冠肺炎相关的细微眼部病理特征就能被我们所研发的算法模型识别和预测”
“快速诊断是目前传染病防控中亟待发展的课题,这项研究成果不仅仅是AI影像技术在传染病中的应用,也是对中国传统医学理论和实践的一次深度挖掘和开发。”本次国内临床实验主要医学负责人、论文共同第一作者、武汉协和医院感染科主任医师赵雷博士表示。
此外,谈及“COVID-19 EYE TEST”背后的临床科研过程,付彦伟博士有些感慨,凡是接触新冠患者的所有一线临床科研都非常稀缺可贵,尤其是一线医护人员,在隔离区域中,不但要承担巨大的工作压力,还要承担额外的科研任务。
“眼部检测新冠感染风险这一技术的临床科研难度可想而知,”付彦伟博士感慨道,“因此,项目团队十分感谢中国传统医学专家刘雨团队,上海公共卫生临床中心的李锋博士团队,武汉协和医院赵雷博士团队,石家庄第五人民医院郑浩杰博士团队,湖北省中医院李鸿博士团队在抗疫第一线艰苦奋斗的同时,依然给予了该项目巨大的支持与帮助。”
目前项目团队正与境内外各临床实验合作方协调,预计未来会将多个境内外实验数据合并后进行学术发表。
已有相似眼部检测技术,COVID-19 EYE TEST特别在哪?
据付彦伟博士介绍,目前在全球已经陆续有企业进入眼部检测新冠的赛道。
例如,德国一家成立于1986年的高科技公司SEMIC在2021年4月宣布实现了通过眼部检测新冠的技术,通过拍摄一张眼部照片即可在3-5分钟内确定新冠肺炎感染风险,且称该项技术的灵敏性和特异性均达到了97%。
值得注意的是,该技术在SEMIC官网上显示尚未获得CE或其他医疗认证,但从其他欧洲相关媒体报道中获知,SEMIC开发的手机APP已经进入了商业内测和企业用户收费阶段,企业用户收费标准为每月480欧元。
关于AIMO EYE TEST PROGRAM项目与其他相似技术的差异,付彦伟博士表示主要体现在技术路径与商业化策略上:
首先,AIMO EYE TEST PROGRAM算法模型所检测与分析的眼部病理特征包含的形态与范围更广,不仅包括眼球的瞳孔、黑睛与白睛部位,还包括了眼睑及眼部周边区域,而更全面的病理特征信息将更有助于提高检测模型的性能表现;
其次,该项目团队就该项技术联合多方展开了多组境内外跨人种的临床实验,并以学术论文的方式公开了临床实验过程与结果,且在全球首次以跨地区跨人种临床实验方式提供了人体眼部病理特征与新冠疾病相关的检测证据和该检测模型对跨地区跨人种的普适性证据。
最后,AIMO EYE TEST PROGRAM与其他相似技术商业化策略的核心差异之处在于,不会直接面向终端用户独立开发和运营APP这类终端产品。
“现在和未来的很长一段时间里,我们的精力都会聚焦在不断扩大临床实验规模和提升模型性能上,因此也将更专注于为‘更专业和更接近终端用户’的第三方企业或机构提供API数据服务,打造一个可以引入更多合作伙伴,可以共同进行跨地域跨人种研发的开放式眼部检测数据平台,这是我们的最终目标。”付彦伟博士总结到。
免费开源demo和API接口,助力国内新一轮疫情防控
据付彦伟博士介绍,目前该项目团队已经决定将这项技术的新冠检测demo和相关API数据开发接口向中国境内用户和非商业目的开发者永久免费开源。(文末附有demo链接和FAQ)
谈到免费开源原因,付彦伟博士表示,“我们的核心团队根植于中国,且核心技术的启发和孵化受益于中国传统医学理论和国内各领域专家们的无私指导。目前国内正在遭受新一轮新冠疫情的袭击,在此特殊时刻,我们希望能够及时贡献出一份力量,同时也希望更多的用户和各领域研究者能够受益于这项技术以及便捷地开展相关研究。”
但正如前文所述,该技术尚处于内测阶段,项目团队表示目前并无正式产品上线。因此,在国内疫情防控形势严峻的今天,该项技术的落地成为行业内最为关注的话题之一。
对此,动脉网了解到,自2021年5月起,付彦伟博士所在的团队就已经与几家国内外提供全球性服务的大型智能硬件与互联网科技公司合作,成功进行了API搭载商业内测。
COVID-19 EYE TEST内测版示意图(项目组供图)
“此技术可以非常方便地将API集成至各种具有普通摄像头的智能硬件(例如手机和高清摄像机)和APP软件中,不需要任何专业设备和繁琐的操作方式,便可轻松实现包括新冠肺炎在内的多种疾病风险检测,真正达到无创、实时和更低成本,适用于个人和家庭自检、远程医疗和大规模疾控防治等应用场景。”付彦伟博士表示。
值得注意的是,目前开放的API数据接口仅用于新冠疾病的风险性筛查,未来将逐步开放糖尿病、病毒性肺炎、肝部疾病、病毒性流感等多种疾病的检测API接口,“期待不久的未来可以实现一张照片即可进行多种疾病的风险预测。”
另外,在该项技术demo的免费测试使用上,付彦伟博士强调:
第一, 该项技术目前在国内仅可作为非商业目的科研免费使用测试,不代表任何形式的诊疗服务,用户在使用中接触到的任何提示与内容,不能代替医生面诊和任何医疗工具所检测的结果;
第二, 此次免费测试仅针对中国境内用户,且在测试过程中将严格遵守境内外数据合规及隐私安全,用户无需任何注册留存个人信息,在同意试用测试条款后即可体验,在输出检测结果后所有的行为数据均会被及时销毁;
第三, 因为非商业性质的免费开放,Demo服务器存在资源瓶颈,如遇测试高峰期可能会使检测速度放缓,每日可检测次数也或将受限。团队目前正在努力维护,以期带给用户更好的免费测试体验。
“通过人的眼部特征信息来诊断或预测疾病,是人体医学中一个正在被逐步证实和揭秘的新兴领域,具有巨大的学术研究与实践应用价值,尤其在AI技术与人体医学迅速融合发展的今天,已经出现了相当多的AI+Healthcare创新医疗影像工具,期待这些技术的正向推进和有序竞争能够为人类带来更好的未来。”付彦伟博士说到。
附:
本次免费demo开源地址进入以下地址后,点击首页 FREE DEMO 按钮,再点击接受FREE DEMO的使用条款后,即可免注册立刻免费体验使用:
FAQ:
1. Demo所支持的设备
目前我们的免费demo作为非商用测试版本,目前仅支持带有500万分辨率以上的摄像头, Andrid与IOS系统的手机与PDA,尚不适配其他终端。
2.拍摄所需环境
请选择光照充足且均匀的环境,避免强光导致的眼部反光,避免环境昏暗导致的照片不清楚。
拍摄环境和背景不能是红色。
3. 拍摄前脸部准备
拍摄时请取下眼镜(包括隐性眼镜),擦拭干净眼部化妆,去除假睫毛,头发梳起不能对眼部区域有任何遮挡。
4. 手机拍照模式调整
请使用普通模式,请不要打开美颜,柔光等特效功能,关闭闪光灯。
5. 按照图例手动对齐眼部照片
请严格按照DEMO中每页的眼部图例与文字提示,用手指在页面中的裁剪框内移动和缩放所拍摄的眼部照片,直至与页面下方的标准眼部图例一致后再点击测试按钮,特别注意避免眼部不完整,以及避免将背景截入。
6. 关于检测结果
DEMO的检测结果分为高风险与低风险两种,如果您检测结果是高风险,建议增加检测次数,选择高级测试(advance test),并更换不同的光照环境与背景进行眼部拍摄,如果检测结果依然多次为高风险结果,建议结合自身身体情况咨询专业医疗机构,也可发邮件至与我们联系进行深度检测。
7. 关于Demo语言
您可以通过点击demo首页右上角图标,进入设置(setting)页面进行中英文语言切换。
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