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DeepSeeNet:一个基于深度学习的模型,用于从彩色眼底照片中自动分类患者年龄相关性黄斑变性的严重程度

DOI:10.1016/j.ophtha.2018.11.015 期刊:Ophthalmology 出版年份:2018 更新时间:2025-09-23 15:22:29
摘要: 在评估年龄相关性黄斑变性(AMD)的严重程度时,年龄相关性眼病研究(AREDS)简化严重程度分级量表可预测进展为晚期AMD的风险。但该量表的手动应用需要专家投入耗时操作。尽管目前已有多种自动化深度学习系统能通过AREDS严重程度评分对单眼彩色眼底照片(CFP)进行分类,但尚无基于患者双眼图像综合评分的系统。 设计:本研究开发了深度学习模型DeepSeeNet,利用双眼CFP数据自动按AREDS简化严重程度分级量表(0-5分)对患者进行分类。 参与者:模型训练使用AREDS研究中4549名受试者长期随访的58,402张图像,测试集包含900张图像。金标准标签由阅片中心分级确定。 方法:DeepSeeNet通过模拟人工分级流程——先检测每只眼的独立AMD风险因素(玻璃膜疣大小、色素异常),再依据AREDS简化分级量表计算患者综合AMD严重程度评分。 主要结局指标:总体准确率、特异度、敏感度、Cohen's kappa系数及曲线下面积(AUC)。并与视网膜专家的诊断表现进行对比。 结果:在基于患者的分类中,DeepSeeNet表现优于视网膜专家(准确率0.671 vs 0.599;kappa值0.558 vs 0.467),且在检测大玻璃膜疣(AUC 0.94)、色素异常(AUC 0.93)和晚期AMD(AUC 0.97)时均呈现高AUC值。具体而言,该模型在大玻璃膜疣检测(准确率0.742 vs 0.696;kappa 0.601 vs 0.517)和色素异常检测(准确率0.890 vs 0.813;kappa 0.723 vs 0.535)上优于专家,但在晚期AMD检测方面稍逊(准确率0.967 vs 0.973;kappa 0.663 vs 0.754)。 结论:通过模拟人工分级过程,DeepSeeNet在基于AREDS简化分级量表自动划分患者AMD风险类别时展现出高准确性与透明性。这些结果凸显了深度学习辅助AMD临床决策的潜力,包括早期AMD筛查及晚期AMD风险预测。该模型已公开于https://github.com/ncbi-nlp/DeepSeeNet。
作者: Yifan Peng,Shazia Dharssi,Qingyu Chen,Tiarnan D. Keenan,Elvira Agrón,Wai T. Wong,Emily Y. Chew,Zhiyong Lu
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研究概述 实验方案 设备清单

开发和评估一种深度学习模型(DeepSeeNet),该模型基于彩色眼底照片,利用AREDS简化严重程度分级标准对患者年龄相关性黄斑变性的严重程度进行自动分类。

DeepSeeNet在基于患者的AMD严重程度分类中比视网膜专家实现了更高的准确率,展示了深度学习增强临床决策的潜力。该模型通过子网络和显著性图提高了透明度。未来的工作应包括包含更多晚期AMD病例的大型数据集、多模态成像以及在多样化人群中的验证。

该数据集存在病例分布不均衡的情况,尤其是晚期AMD图像比例较低(占训练集的13.0%),这可能影响模型性能。仅依赖彩色眼底照片而未采用OCT等其他成像方式,且可能存在图像质量问题(如数字伪影、亮度变化等),这些因素都可能导致误分类。

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