佛罗里达大西洋大学
人工智能在现代医学中发挥着越来越重要的作用，特别是在解读医学图像以帮助临床医生评估疾病严重程度、指导治疗决策和监测疾病进展方面。尽管取得了这些进展，大多数当前的AI模型都是基于静态数据集，限制了它们的适应性和实时诊断潜力。
为了解决这一差距，佛罗里达大西洋大学及其合作者开发了一种新颖的概念验证深度学习模型，该模型利用实时数据辅助诊断眼球震颤——一种由不自主、有节奏的眼球运动引起的状况，通常与前庭或神经系统疾病有关。
金标准诊断工具如视频眼震图（VNG）和电子眼震图已被用于检测眼球震颤。然而，这些方法存在显著的缺点：高昂的成本（VNG设备通常超过10万美元）、笨重的设置以及患者在测试过程中的不便。FAU的AI驱动系统提供了一种成本效益高且对患者友好的替代方案，可以快速可靠地筛查平衡障碍和异常眼动。
该平台允许患者使用智能手机记录他们的眼球运动，将视频安全上传到基于云的系统，并从前庭和平衡专家那里获得远程诊断分析——所有这些都不需要离开家。
这项创新的核心是一个深度学习框架，该框架使用实时面部标志跟踪来分析眼球运动。AI系统自动映射468个面部标志，并评估慢相速度——这是识别眼球震颤强度、持续时间和方向的关键指标。然后，它生成直观的图表和报告，这些图表和报告可以在虚拟咨询期间轻松被听力学家和其他临床医生解读。
一项涉及20名参与者的初步研究结果发表在《Cureus》（属于Springer Nature）上，表明AI系统的评估结果与传统医疗设备获得的结果非常接近。这一早期成功突显了该模型的准确性和潜在的临床可靠性，即使在其初始阶段也是如此。
“我们的AI模型提供了一种有前途的工具，可以部分补充甚至在某些情况下取代传统的诊断方法，尤其是在远程医疗环境中，访问专科护理的机会有限的情况下，”该研究的主要研究员、资深作者、FAU教育学院通信科学与障碍系教授兼FAU查尔斯·E·施密特医学院生物医学科学教授Ali Danesh博士说。“通过整合深度学习、云计算和远程医疗，我们使诊断更加灵活、经济且可及——特别是对于低收入农村和偏远社区。”
研究团队在超过15,000帧视频上训练了他们的算法，使用70:20:10的比例进行训练、测试和验证。这种严格的方法确保了模型在不同患者群体中的稳健性和适应性。AI还采用了智能过滤器来消除眨眼等伪影，确保读数的准确性和一致性。
除了诊断外，该系统还旨在简化临床工作流程。医生和听力学家可以通过远程医疗平台访问AI生成的报告，将其与患者的电子健康记录进行比较，并制定个性化的治疗计划。患者则受益于减少旅行、降低费用以及通过简单地从家中上传新视频来进行随访评估的便利——使临床医生能够随时间跟踪疾病的进展。
与此同时，FAU研究人员还在试验一种配备深度学习能力的可穿戴头盔，以实现实时检测眼球震颤。在受控环境中的初步测试显示出了希望，但仍需改进以解决传感器噪声和个体用户之间的变异性等问题。
“尽管仍处于早期阶段，但我们的技术具有改变前庭和神经系统疾病患者护理的潜力，”第一作者、FAU电气工程和计算机科学研究生、FAU医学院和商学院博士后研究员Harshal Sanghvi博士说。“凭借其非侵入性、实时分析的能力，我们的平台可以广泛部署——在诊所、急诊室、听力中心甚至在家中。”
Sanghvi与他的导师和共同作者密切合作，包括FAU电气工程和计算机科学系及生物医学工程系的Abhijit S. Pandya博士，以及FAU查尔斯·E·施密特理学院运动科学与健康促进系的B. Sue Graves博士。
这项跨学科倡议包括来自FAU商学院、医学院、工程与计算机科学学院、理学院的合作者，以及Advanced Research、Marcus Neuroscience Institute（隶属于Baptist Health的博卡拉顿地区医院）、Loma Linda大学医学中心和Broward Health North的合作伙伴。他们共同努力提高模型的准确性，扩展对多样化患者群体的测试，并朝着FDA批准以实现更广泛的临床应用迈进。
“随着远程医疗成为医疗保健交付中越来越重要的一部分，像这样的AI驱动诊断工具有望改善早期检测、简化专科转诊并减轻医疗保健提供者的负担，”Danesh说。“最终，这项创新承诺无论患者居住在哪里，都能带来更好的结果。”
除了Pandya和Graves之外，该研究的共同作者还包括Advanced Research LLC的Jilene Moxam；FAU工程与计算机科学学院的Sandeep K. Reddy博士；FAU医学院的Gurnoor S. Gill；Marcus Neuroscience Institute（隶属于Baptist Health的博卡拉顿地区医院）的Sajeel A. Chowdhary博士；Loma Linda大学的Kakarla Chalam博士；以及Broward Health North的Shailesh Gupta博士。
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