JAMA眼科:AI揭示视网膜影像可预测早产儿高死亡率疾病发生风险
2026-03-06

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编者按

资料显示,支气管肺发育不良(BPD)和肺动脉高压(PH)是导致早产儿死亡的主要原因,更是长期呼吸功能障碍的元凶。但这类疾病的诊断往往是昂贵且复杂的(需频繁做心脏超声甚至有创导管检查)。


最近,来自美国俄勒冈健康与科学大学(OHSU)、科罗拉多大学以及哈佛大学麻省总医院的研究团队,在权威眼科期刊JAMA Ophthalmology上发表了一项重磅研究。这项研究通过深度学习技术,首次用精确的数字解决了这个问题:通过早产儿的视网膜照片,也能解开藏在肺中健康“密码”。


AI 是如何“读懂”眼睛的?

为探究早产儿视网膜与肺功能之间的关系,研究团队设计了一项严谨的“人机对比”实验。


用了什么AI?

研究人员采用了一种经典的深度学习架构——ResNet18。这是一种卷积神经网络,擅长从复杂的图像中提取人类肉眼可能忽略的微观特征。为了让AI“更聪明”,还引入了支持向量机(SVM)分类器,让AI不仅能看图,还能结合孩子的出生体重、孕周等临床数据进行综合判断。

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研究构建了三种模型进行比较:1.仅基于图像的深度学习模型;2.仅基于临床数据的模型;3.结合图像与临床数据的多模态模型。



做了什么实验?

 研究团队调取了多中心“早产儿视网膜病变(ROP)成像与信息学研究(i-ROP)”的大数据,纳入了2012年至2020年间来自7个NICU的493名早产儿,共计1357张视网膜后极部眼底照片。


这些照片有一个关键的共同点:它们都是在孩子矫正胎龄34周之前拍摄的,也就是在BPD和PH临床确诊之前。AI的任务很简单:仅凭这些早期的照片和基础数据,预测出哪些孩子会患上严重的BPD或PH。


核心发现:两种疾病,两套逻辑

实验结果令人震惊。AI不仅做到了,还发现视网膜影像对两种不同肺部并发症的预测能力,展现出了截然不同的模式。

具体来说:对于肺动脉高压(PH),视网膜影像展现了“统治级”的诊断力;而对于支气管肺发育不良(BPD),则需要“强强联合”。

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图(A)展示BPD预测,多模态模型(Multimodal)表现最佳;图(B)展示PH预测,影像模型(Imaging)与多模态模型重合,且显著优于仅靠临床数据的模型。


用更直观的数字说:


1. 预测肺动脉高压(PH):影像完胜

• 仅靠临床信息(出生体重、孕周等): 预测准确率(AUC)仅为 0.68,勉强及格。

• 仅靠一张眼底照片: 预测准确率直接飙升至 0.91!

• 多模态模型(照片+临床): 维持在0.91,并没有因为加入临床信息而进一步提升。


2. 预测支气管肺发育不良(BPD):强强联合


• 仅靠临床信息: 预测准确率(AUC)为 0.72。

• 仅靠眼底照片: 预测准确率也是 0.72。

• 多模态模型(照片+临床): 预测准确率跃升至 0.82。


换句话说,如果你想预测孩子有没有PH,一张眼底照片的信息量,可能远远超过了我们熟知的出生体重和孕周等传统指标;而对于BPD,眼底照片更像是一个强力的“增效剂”,必须和临床数据结合,才能实现“1+1>2”的效果。


这意味着,对于那些高风险的早产儿,医生可能不再需要完全依赖频繁的、有创的或昂贵的检查。在矫正胎龄32周左右拍一张眼底照,或许就能提前几周锁定那些未来可能出现严重肺动脉高压的孩子。


为什么视网膜和肺功能之间会有这么大的关联?

视网膜是可直接、无创在体观察人体微血管与神经结构的核心窗口,能够直观反映全身血管与神经的病理生理改变。


  1. PH的“静脉淤滞”效应:肺动脉高压会导致右心压力升高,进而引起颈静脉回流受阻。这种压力传递到眼部,会导致视网膜静脉回流延迟、血管扩张或微细的迂曲。这种类似于成人肺高压的眼底改变,在早产儿中同样存在,并成为了AI诊断的依据。这也是为什么单凭影像就能极其准确地预测PH。

  2. BPD的“全身变化投影”: BPD的机制更复杂,涉及长期吸氧、机械通气损伤及全身炎症。研究认为,机械通气导致的胸腔压力变化或高浓度氧气暴露,可能引起脉络膜或视网膜血管的微细形态改变。这些改变虽然肉眼难辨,但AI能看清这些“全身变化的投影”。


更重要的是:非眼病伴随症状,AI也能识别!  研究团队做了一组剔除所有可见ROP体征的对照实验。结果发现:即便是在看似“正常”的视网膜图像中,AI依然能准确预测PH(AUC仍高达 0.92)。 这说明,AI捕捉到的是一种更早期的、微观的系统性血管改变,而非仅仅是眼病的伴随症状。


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无论患儿是否患有严重的早产儿视网膜病变(ROP),AI都能从中识别出心肺疾病的风险。这意味着AI捕捉到的是一种系统性的血管改变,而非仅仅是眼病的伴随症状。


这个发现对患儿意味着什么?

  1. 变“被动等待”为“主动预警” 

    过去,BPD的诊断往往是回顾性的,而PH的筛查依赖心脏超声。现在,利用现有的ROP筛查流程,通过AI算法,医生可能在早期就能预判孩子未来患严重肺病的风险,特别是对凶险的肺动脉高压进行“点名”锁定。


  2. 减轻患儿不适 

    对于AI评分较低的低风险患儿,或许可以减少不必要的频繁超声检查或更具侵入性的导管检查,从而节省医疗资源,减轻患儿痛苦。


本研究的关键结论

对于早产儿家长和医生来说,这项发表在《JAMA Ophthalmology》上的研究带来了一个全新的检测方式:

  • 视网膜是健康的窗口:早产儿的视网膜血管不仅记录了眼球的发育,更能有效反映早产儿心肺系统的变化,预测疾病发生风险。


  • AI让现有检查增值: 特别是对于肺动脉高压(PH),单张眼底照片的诊断效能达 AUC 0.91,甚至优于临床医师单纯经验性判断,这一结果为我们重新定义眼底筛查的临床应用价值提供了高质量循证依据。


在AI全面落地之前,最重要的是:不要忽视每一次常规的眼底筛查。每一次检查的数据,都可能在将来成为改变孩子命运的关键。


参考文献

Singh P, et al. JAMA Ophthalmol. Published online January 22, 2026.






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