今年10月，经过近十年的努力，谷歌将其用于检测眼疾糖尿病视网膜病变的人工智能（AI）模型授权给了两家印度公司和一家泰国公司。授权条件是这些公司必须在未来十年内为低收入和中等收入国家（LMICs）的六百万人提供免费的AI筛查。
“他们将建立自己的商业模式，但同时也会为那些最需要筛查却负担不起费用的人提供服务，”位于加利福尼亚州山景城的谷歌健康项目经理Sunny Virmani说。“糖尿病视网膜病变导致的失明是可以完全预防的，而我们在某些地区未能进行有效的筛查是不可原谅的。”
全球4300万盲人或视力受损者中，近90%生活在低收入和中等收入国家。造成这种情况的原因有很多社会和经济因素：居住在农村社区的人们难以获得医疗服务，缺乏健康知识导致一些人认为失明是衰老的正常且无法治疗的结果。低收入国家每百万人中只有3到4名眼科医生；而在高收入国家，这一数字约为76名。
利用AI来筛查和诊断眼病，如青光眼、老年性黄斑变性和糖尿病视网膜病变，可以帮助降低视觉障碍的负担。研究表明，这种技术可以减少对专家的需求，使护理更加可及，并提高患者随访的依从性。然而，AI筛查的实际成本仍然不确定，在部署这些工具时遇到的问题可能会降低其有效性。
眼科非常适合使用诊断AI技术。“多年来收集了大量成像数据作为常规实践的一部分，这些数据非常适合训练AI模型，”伦敦卫生与热带医学院的眼科医生兼研究员Charles Cleland说。
不断增长的需求
对于某些眼病，AI诊断可能不会带来太大改变。例如，白内障占全球视力丧失的大多数，而大多数白内障相关视力受损的人生活在低收入和中等收入国家。但是解决白内障问题的瓶颈不是诊断，而是手术机会有限。2016年的分析发现，美国和欧洲的手术率为每百万人10,000例，而在撒哈拉以南非洲地区则不到500例。
然而，AI辅助筛查糖尿病视网膜病变可能带来显著的好处。糖尿病在低收入和中等收入国家变得越来越普遍——据估计，到2045年，撒哈拉以南非洲地区受影响的成年人将超过2100万，而2019年这一数字还不到900万。糖尿病视网膜病变发生在血液中的糖分过多时，会损害血管，导致液体渗入眼睛。这会导致视力变化，如突然色盲或夜盲、漂浮物和模糊。最终可能导致失明——但早期诊断和治疗可以将这种风险降低约98%。
只有在糖尿病视网膜病变的最晚期才需要手术。在此之前，该病可以通过注射皮质类固醇或抗血管内皮生长因子（anti-VEGF）药物，或激光治疗来减少视网膜肿胀并阻止眼睛出血来进行治疗。这些治疗方法在低收入和中等收入国家并不容易实施——例如，anti-VEGF药物需要在诊所通过多次眼部注射来施用。然而，如果疾病在早期被发现，那么简单的血糖管理治疗可以减缓病情进展，甚至可以防止糖尿病患者出现眼部问题。
“糖尿病视网膜病变的诊断延迟可能导致不可逆的失明，”Cleland说。但目前，“只有少数糖尿病患者接受了筛查”。
经过验证的技术
2014年，谷歌健康的研发总监Dale Webster和他的同事开始测试AI从医学图像中诊断疾病的能力。研究人员刚刚证明，AI图像识别系统在分类猫和狗的品种方面比人类更好。Webster的一位同事是眼科医生R. Kim的家庭朋友，Kim是印度马杜赖Aravind眼科医院的院长。当Kim提到医院的主要挑战之一是缺乏能够快速评估一个人眼睛是否有糖尿病视网膜病变迹象的专业人员时，研究人员意识到AI可以提供帮助。
该团队花了几年时间开发了一个名为自动视网膜疾病评估（ARDA）的系统，该系统在实验室环境中能够像眼科医生一样有效地诊断该疾病。为了诊断糖尿病视网膜病变，医生和算法都会分析眼睛后部内部，称为眼底。ARDA接收由专用相机拍摄的每只眼睛的一张图片，Webster说这种相机的成本约为10,000美元。使用这些相机非常简单，不需要眼科医生操作。
一种便携式相机用于拍摄眼底图像，并结合AI软件筛查糖尿病视网膜病变。图片来源：Hugh Bassett
这项技术在诊断视网膜病变方面至少与眼科医生一样好。2018年至2020年间，谷歌团队与曼谷Rajavithi医院的眼科医生Paisan Ruamviboonsuk及其同事合作，在泰国三个地区筛查了7,651人。大约30%的人随后因糖尿病视网膜病变或糖尿病相关的黄斑水肿（或基于另一项测试，视力不佳）被转诊至专科医生。对于威胁视力的糖尿病视网膜病变——无论是早期但严重的疾病，还是后期有新生血管生长的疾病——ARDA的准确率达到94.7%。
Webster表示，这项研究“是一个重要的里程碑，提供了证据表明这些工具是安全和有效的”。他补充说：“下一步是让医生能够在当前的工作流程中使用它，以便筛查更多的人，从而减少漏诊，减少失明的发生。”
尽管泰国有一个全国性的糖尿病筛查计划，但只有约50%的糖尿病患者接受了眼病评估。部分原因是缺乏训练有素的工作人员。AI筛查工具可以帮助提高效率。2023年对孟加拉国一家眼科诊所的研究发现，医生在大约7周内可以看约920人。当诊所工作人员使用爱荷华州科勒维尔Digital Diagnostics公司开发的自主AI诊断系统LumineticsCore时，在类似的时间内筛查了1,189人。
另一个在低收入和中等收入国家面临糖尿病视网膜病变的挑战是，在确诊后让人们去看专科医生。在一些资源匮乏的环境中，可能需要几周时间才能对图像进行评估和分级，并将结果返回给个人。2016年坦桑尼亚的一项小型研究表明，经过这么长时间后，只有约25%的人参加了推荐的随访预约。
“在资源匮乏的环境中，患者来这里是为了接受治疗。很难让他们再次回来，因为他们还有许多其他竞争性的问题，”科罗拉多大学医学院的流行病学家Jennifer Patnaik说。她和她的同事证明，在卢旺达使用AI筛查即时向糖尿病视网膜病变患者提供结果可以增加接受后续护理的人数。大约一半接受Cybersight AI系统结果的人立即接受了推荐的专科医生转诊——比等待3到5天由人工分级图像的人多了30%。
现实世界的挑战
在低收入和中等收入国家广泛采用AI用于眼科目的之前，还需要解决几个问题。有些细节是次要的，例如培训工作人员。例如，在泰国与谷歌团队合作的相机操作员有时会忘记图像需要在环境光下拍摄，他们将一些相机放置在大窗户附近或人造照明的房间中。为了解决这个问题，小组在相机周围挂上了窗帘，并将它们移得更靠近电灯开关，以便操作员记得在拍摄图像时关闭灯光。
另一个痛点是缓慢或中断的互联网连接——这是低收入和中等收入国家的常见现象——导致上传或接收来自云服务器的结果延迟，而大多数程序都在云服务器上运行。依赖云计算也带来了法律问题。例如，在坦桑尼亚，未经数据传输协议将临床数据转移到国外是违法的，因此图像不能轻易地由位于其他国家的AI系统处理。
除了所有这些障碍之外，还有一个非常重要的问题：成本。迄今为止，低收入和中等收入国家的AI筛查试验主要由临床试验资助，关于在现实世界中提供这项技术的成本数据并不多。
一些研究表明，AI筛查糖尿病视网膜病变可能比传统筛查稍微便宜。一项基于中国农村地区的研究计算出，AI筛查每人花费180.19美元，而眼科医生筛查每人花费215.05美元。新加坡的一项视网膜病变筛查项目研究发现，半自动化模型每年每人花费62美元——比医生主导的方法（77美元）和全自动化AI（66美元）都便宜。但任何成本差异都取决于AI的准确性——假阳性是昂贵的——以及不同社区医生劳动力的价格。
虽然AI在筛查和诊断方面有很大潜力，但它不能单独减轻低收入和中等收入国家的视觉障碍负担。“还有很多其他问题需要解决，”Cleland说。获得治疗将是最大限度发挥AI筛查带来的好处的关键。“被诊断出来并不意味着一个人不会失去视力，”Cleland说。但他补充说，“改进诊断会有帮助”。
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