基于深度学习的睑板腺功能障碍图像分析模型研究和评价

作者：张祖辉; 于新新; 林晓蕾; 傅亚娜; 戴琦^*

来源：国际眼科杂志, 2022, 22(05): 746-751.

• 卷积神经网络
• 人工智能
• 睑板腺功能障碍
• 睑板腺密度

目的:构建一个基于卷积神经网络(CNN)的人工智能(AI)系统，能够全自动地评价睑板腺功能障碍(MGD)患者的睑板腺形态变化。方法:选取2021-01/11在温州医科大学附属眼视光医院杭州院区就诊的145名受试者右眼纳入研究。随机选择其中60名受试者的睑板腺照相用于AI训练。收集睑板腺图像后首先标注出睑板区域和每一根睑板腺腺体。使用残差神经网络(ResNet)结合U-Net模型进行数据训练，获得成熟的AI系统；85名受试者包括阻塞性MGD患者53名和睑板腺正常的志愿者32名，使用AI系统自动分析其各项睑板腺形态参数。同时观察临床指标包括眼表疾病指数(OSDI)、泪河高度(TMH)、泪膜破裂时间(TBUT)、角膜荧光素染色(CFS)、睑缘评分、睑板腺评分和睑板腺分泌能力评分。分析睑板腺参数与临床指标的相关性。结果:通过多次版本迭代，最终获得了交并比达92.0%的AI系统。使用该AI系统，发现上眼睑的睑板腺密度与OSDI(r_s=-0.320)、TBUT(r_s=0.484)、睑缘评分(r_s=-0.350)、睑板腺评分(r_s=-0.749)和睑板腺分泌能力评分(r_s=0.425)存在显著相关性(均P<0.05);下眼睑的睑板腺密度与OSDI(r_s=-0.420)、TBUT(r_s=0.598)、睑缘评分(r_s=-0.396)、睑板腺评分(r_s=-0.720)和睑板腺分泌能力评分(r_s=0.438)存在显著相关性(均P<0.05);总眼睑的睑板腺密度与OSDI(r_s=-0.404)、TBUT(r_s=0.601)、睑缘评分(r_s=-0.416)、睑板腺评分(r_s=-0.805)和睑板腺分泌能力评分(r_s=0.480)存在显著相关性(均P<0.05)。结论:基于CNN的AI系统是一个准确、高效的睑板腺形态学评价系统，能够方便地采用我们建立的睑板腺密度这一指标对MGD患者的睑板腺形态进行快速准确地评价。睑板腺密度这一指标比目前通用的睑板腺评分更精确，是评价睑板腺萎缩程度的全新定量指标。

• 单位
  复旦大学附属眼耳鼻喉科医院; 温州医科大学附属眼视光医院