演講實錄丨魏文斌教授：小眼睛大健康——眼底影像對心腦血管疾病的預(yù)警

2021年6月5日至6日，由中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會、中國科學(xué)院、中國工程院、浙江省人民政府指導(dǎo)，中國人工智能學(xué)會、杭州市人民政府主辦，杭州市余杭區(qū)人民政府籌備組承辦，浙江杭州未來科技城管理委員會具體執(zhí)行的2021全球人工智能技術(shù)大會在杭州成功舉辦。在6月5日舉辦的魅力與挑戰(zhàn)——智慧醫(yī)療與老年健康交叉創(chuàng)新論壇上，首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京同仁醫(yī)院副院長、教授，國家“萬人計劃”領(lǐng)軍人才魏文斌教授為我們帶來了題為《小眼睛大健康——眼底影像對心腦血管疾病的預(yù)警》的精彩演講。

魏文斌

首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京同仁醫(yī)院副院長、教授

國家“萬人計劃”領(lǐng)軍人才

以下是魏文斌教授的演講實錄：

今天我給大家分享的是眼科在全身健康管理中的一些體驗。

眼睛是全身唯一直視下能窺見血管和神經(jīng)的器官，也是全身健康的窗戶，通過它能反映人的全身健康。因為視網(wǎng)膜的循環(huán)與腦部及冠脈循環(huán)都有著相同的解剖生理特征，視神經(jīng)又是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的一個部分，在病理和生理上都有彼此的映像，所以眼底有可能成為心腦血管觀察的窗口。

心腦血管疾病仍然是威脅人類健康甚至生命的首要疾患，也是負擔(dān)最重的慢性病。我國每年有300多萬人死于心腦血管疾病，那么早期識別危險人群，實現(xiàn)關(guān)口前移，是慢病防治正待解決的大問題。而傳統(tǒng)的心腦血管危險因素不能直接反映靶器官損傷，眼睛有可能作為心腦血管疾病預(yù)警的一個窗戶。視網(wǎng)膜動靜脈來源于頸內(nèi)動脈，借助軟件及技術(shù)，如眼底照相對視網(wǎng)膜血管進行精細的測量和觀測，通過人工智能的手段進行量化，成為臨床研究的重要手段。

現(xiàn)在眼科各種影像技術(shù)發(fā)展非常快，包括眼底照相、熒光血管造影、相干光斷層成像（OCT）及相干光斷層血流成像（OCTA），這些影像技術(shù)都是眼科的特長。因為眼科是以影像為主，通過這些眼底影像可以做到多模態(tài)圖像融合，進行量化。通過對圖像定量分析、深度處理、細節(jié)的分割和提取，通過立體血管的獲取、精準分層的測量進行脈絡(luò)膜、視網(wǎng)膜，也包括一維、二維、三維及血管功能等多層次的定量分析，為臨床診斷提供依據(jù)。

在預(yù)測血管標準化方面我們進行了一些前期的研究，在二維平面、三維的斷層和血管功能方面進行了國際化、標準化的定量測量技術(shù)，建立了以人群為基礎(chǔ)的大規(guī)模隊列研究，以及自然人群的視網(wǎng)膜、脈絡(luò)膜標準化的全維度數(shù)據(jù)庫。這些數(shù)據(jù)幫助我們研究視網(wǎng)膜與心腦血管疾病之間的關(guān)系。

視網(wǎng)膜血管的異常和心腦血管疾病到底有沒有關(guān)系，以往也有一些研究涉足這個領(lǐng)域。我們對此做了10年的研究，觀察視網(wǎng)膜血管異常，包括視網(wǎng)膜血管的狹窄、動靜脈交叉壓跡，還有小血管的形態(tài)，與心腦血管疾病的關(guān)系。我們發(fā)現(xiàn)，視網(wǎng)膜血管的改變和高血壓密切相關(guān)，在高血壓的人群中微血管異常非常常見，中國人血管異常隨著年齡的增加而增加，尤其農(nóng)村的人群更常見。

我們又做了一些前瞻性的研究，主要研究微血管病變是否是微循環(huán)障礙而導(dǎo)致的。經(jīng)過五年的研究數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，局限性的動脈狹窄、交叉，視網(wǎng)膜病變都在增加，與高血壓的關(guān)系特別密切，其視網(wǎng)膜微血管異常發(fā)生率增加了1.58 倍；而且與血壓增加的程度有關(guān)系，平均動脈壓每增加10個毫米汞柱，血管異常的發(fā)生率就增加1.58倍。我們發(fā)現(xiàn)，血壓控制好了，視網(wǎng)膜微血管異常會明顯的好轉(zhuǎn)，所以視網(wǎng)膜微血管異常的好轉(zhuǎn)率和高血壓的控制程度密切相關(guān)，也就是高血壓和視網(wǎng)膜微血管異常明顯相關(guān)，因此視網(wǎng)膜微血管可以作為高血壓控制良好的一個靶器官。

我們在開灤做了一個“開灤眼病研究”，顯示視網(wǎng)膜血管異常和頸動脈厚度、頸動脈斑塊都有密切關(guān)系。我們發(fā)現(xiàn)，頸動脈斑塊、動脈硬化和視網(wǎng)膜動脈直徑有明顯關(guān)系，所以視網(wǎng)膜血管動脈硬化是頸動脈病變的一個指標。通過眼底照相就可發(fā)現(xiàn)，除視網(wǎng)膜血管之外，還希望從眼底的影像里找出更敏感的血管指標，反映心腦血管的疾病。

現(xiàn)在眼科有一個叫做OCTA（視網(wǎng)膜血管成像）的系統(tǒng)，可以在2.5秒把視網(wǎng)膜的血管進行分層而且可以量化。利用這個技術(shù)我們做了正常人的視網(wǎng)膜淺層血流、視網(wǎng)膜深層血流和脈絡(luò)膜毛細血管血流的數(shù)據(jù)庫。

糖尿病患者眼底正常的人群，也就是說在糖尿病視網(wǎng)膜病變的臨床前期，通過血流成像技術(shù)可以早期篩查出糖尿病視網(wǎng)膜病變，因為糖尿病視網(wǎng)膜病變是糖尿病人群致盲的最重要原因。通過血流成像技術(shù)觀察血管的形態(tài)和量化，可以發(fā)現(xiàn)在糖尿病病人眼底照相還沒有出現(xiàn)問題時，視網(wǎng)膜血流影像已經(jīng)出現(xiàn)問題了，1/3 的病人出現(xiàn)了黃斑拱環(huán)的“挖空”癥，以及一些毛細血管的形態(tài)和密度的變化，幫助我們早期識別臨床前期糖尿病眼底病變。

利用血流成像技術(shù)研究眼底毛細血管密度與糖尿病腎病的關(guān)系。比如，通過視網(wǎng)膜血管的密度和灌注的密度，看它和腎功能之間有沒有關(guān)系。通過研究發(fā)現(xiàn)，視網(wǎng)膜毛細血管的密度每下降1個單位尿蛋白發(fā)生率就增加了11%，血流密度下降1單位尿蛋白增加了17%，說明視網(wǎng)膜血管密度、血流密度與腎功能是相關(guān)的。所以，視網(wǎng)膜的血流定量分析可以作為糖尿病腎病的有效監(jiān)測指標。

通過眼底的影像，同時也可以觀察多發(fā)性硬化合并視神經(jīng)病變的表現(xiàn)，因為血管密度也有明顯下降。國外有人通過OCTA研究阿爾茲海默病（AD），視網(wǎng)膜脈絡(luò)膜血管的密度變化可以作為AD早期診斷的一個生物標志物，也可以作為隨訪監(jiān)測疾病進展和判斷藥物療效的一個方法。

除了血管密度，視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層的改變也可以預(yù)示一些全身改變。因為OCT可以無創(chuàng)精確地測量神經(jīng)纖維層的厚度，已經(jīng)達到組織學(xué)的分辨率，可以精確測量神經(jīng)纖維層的厚度。普通的眼底照相也可以看到神經(jīng)纖維層的分布。

我們做了一個有3000多人的研究，建立了視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層正常人群數(shù)據(jù)庫。因為在視網(wǎng)膜不同方位，它的厚度不一樣，年齡、性別、眼軸等都有一定影響，神經(jīng)纖維層的厚度和年齡密切相關(guān)。

通過無赤光眼底照片和OCT都可以觀察神經(jīng)纖維層缺損，根據(jù)缺損形狀進行分類。研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)纖維層的缺損和糖尿病是有關(guān)系的，糖尿病病人視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層是有明顯損害；一些神經(jīng)系統(tǒng)的疾病視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層也有明顯的缺損。

我們著重研究了視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層缺損和高血壓之間的關(guān)系。通過對3000多人的研究發(fā)現(xiàn)，高血壓人群中神經(jīng)纖維層的缺損比正常人高2倍，而且形態(tài)也明顯不同，神經(jīng)纖維層的厚度和高血壓關(guān)系密切。另外發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)纖維的缺失和高血壓疾病的分級也有關(guān)系，高血壓越重，神經(jīng)纖維層缺損就越重，所以為高血壓的早期防控治療隨訪，神經(jīng)纖維層缺失提供了客觀依據(jù)。

我們又做了五年的隊列研究觀察視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層與高血壓進展的關(guān)系，有神經(jīng)纖維層缺損的人，5年后高血壓進展的風(fēng)險增加了近5倍；也就是有神經(jīng)纖維層缺損的人5年以后有將近5倍的風(fēng)險，高血壓是要發(fā)生明顯進展的。

我們也研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)纖維層缺損與腦血管異常之間有明顯的關(guān)系，以及頸動脈之間也有明顯的關(guān)系。通過一個大樣本的隊列研究，證實了視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層缺損和無癥狀腦卒中，以及急性腦卒中與卒中相關(guān)的死亡都有密切關(guān)系，所以神經(jīng)纖維層的缺損是可以作為腦卒中全程預(yù)警的一個監(jiān)測指標。

此外，通過OCT檢測脈絡(luò)膜的一些改變，可以看全身疾病之間有沒有關(guān)系。因為脈絡(luò)膜在眼球壁的中層一般看不到，有了OCT圖像，通過深度圖像處理、細節(jié)分割、斷層量化就可以分層、精準測量脈絡(luò)膜圖像。

我們以人群為基礎(chǔ)的隊列，進行了脈絡(luò)膜影像定量的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，脈絡(luò)膜厚度可以作為衰老的一個標志，年齡每增加10歲，脈絡(luò)膜會減薄33μm，與年齡明顯負相關(guān)。由此可以將脈絡(luò)膜的厚度作為衰老的一個監(jiān)測指標。同時我們也發(fā)現(xiàn)，脈絡(luò)膜厚度和糖尿病也有密切的關(guān)系。糖尿病的病人脈絡(luò)膜的血管尤其是在早期可以引起脈絡(luò)膜增厚。

眼底的紋理呈現(xiàn)豹紋樣。眼底照片里每個人脈絡(luò)膜紋理不同，可以像人臉識別一樣，通過對豹紋進行分級、分區(qū)，觀察黃斑區(qū)的和視盤周圍的豹紋眼底的程度改變，看它和全身之間有什么關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)這種豹紋的改變，和眼軸、年齡、青光眼是有一定關(guān)系的。也就是年齡越大的人，豹紋特別明顯，發(fā)現(xiàn)豹紋和年齡是成正相關(guān)，可以作為人類衰老的指標。豹紋眼底也和BMI 值負相關(guān)，也就是特別胖的人眼底豹紋級別改變和瘦的人明顯不同；吸煙的人豹紋改變更明顯，和吸煙也有明顯關(guān)系。

我們通過豹紋和脈絡(luò)膜厚度，研究它們和認知功能障礙有沒有關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，脈絡(luò)膜的厚度、豹紋樣眼底和認知功能障礙顯著相關(guān)。所以眼部異常是可以作為認知功能障礙的一個獨立預(yù)警標志。

上面的研究我們都發(fā)表了一些文章來證實它們的結(jié)果，得到了國外同行的好評。除了豹紋眼底和高血壓、認知功能障礙相關(guān)之外，和腎小球的濾過率、糖尿病也有一定關(guān)系，豹紋眼底的不同與脈絡(luò)膜的研究對臨床很有意義，因為和年齡、BMI、吸煙、認知功能障礙、高血壓、腎小球濾過率降低都有關(guān)系，這說明全身的血流灌注下降。因此豹紋眼底及脈絡(luò)膜改變，也是全身血流灌注降低的眼底表現(xiàn)，通過眼底的影像、眼底照片的紋理不同能反映全身狀況。

通過眼底的一系列的影像，包括彩色眼底照片、OCT和OCTA等影像，通過人工智能就可以建立一個疾病預(yù)警和個性化健康服務(wù)系統(tǒng)，也可以通過一些慢病管理的渠道、平臺，把眼科這些影像結(jié)合起來，提高我們對慢病管理的水平。

目前一張眼底照片就能夠反映很多的全身狀況，包括我們研究的一張彩色照片就可以看到年齡、體重、全身健康的一些情況等。眼底影像除了照片之外，還有相當多的其他影像，利用它通過大數(shù)據(jù)和智能分析，通過網(wǎng)絡(luò)建立慢病管理和預(yù)警的渠道。

總而言之，眼科醫(yī)生除了診斷和治療眼科疾病之外，可以作為慢病管理的一個窗口，通過眼睛對全身病的預(yù)警發(fā)揮一定作用；通過眼底的影像，通過人工智能的分析，達到全身慢病防控的作用。

通過視網(wǎng)膜微血管和血流及視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層的改變，可以用來監(jiān)測心腦血管疾病等。我們又進一步拓展了通過脈絡(luò)膜的一些改變，包括脈絡(luò)膜的厚度、眼底的紋理，幫助我們診斷認知功能障礙和全身微循環(huán)功能的減退、腎功能，以及全身器官的改變等。今天通過眼科醫(yī)生，通過眼底的影像和人工智能領(lǐng)域?qū)＜业拿芮泻献鳎瑢崿F(xiàn)了“小眼睛管理大健康”。

（本報告根據(jù)速記整理）