本書系統(tǒng)闡述了人工智能技術(shù)在眼科學(xué)領(lǐng)域的研究進(jìn)展與應(yīng)用實(shí)踐，涵蓋眼底疾病、白內(nèi)障、青光眼、眼表疾病等主要眼科疾病的智能診療方法，以及手術(shù)機(jī)器人、虛擬現(xiàn)實(shí)、智能裝備等前沿技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用。全書共14章，從基礎(chǔ)理論到臨床實(shí)踐，詳細(xì)介紹了基于眼底彩照、OCT影像的人工智能診斷技術(shù)，糖尿病視網(wǎng)膜病變、高度近視等疾病的智能篩查方法，并探討了眼科數(shù)據(jù)庫建設(shè)、商業(yè)轉(zhuǎn)化及未來發(fā)展趨勢。
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中國醫(yī)藥教育協(xié)會智能醫(yī)學(xué)專業(yè)委員會副主任委員兼秘書長，全國智能眼科學(xué)組副組長兼秘書長�；谘鄣撞收盏奶悄虿∫暰W(wǎng)膜病變智能診斷技術(shù)研究和評價(jià)，中國醫(yī)藥教育協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，2020年，排名第1。
目錄
“數(shù)理醫(yī)學(xué)叢書”序
前言
第1章眼科人工智能概述1
1.1人工智能及其相關(guān)算法的發(fā)展過程1
1.2眼科學(xué)與人工智能技術(shù)的碰撞3
1.3中國智能眼科技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀4
第2章基于眼底彩照的人工智能研究方法6
2.1概述6
2.2眼底結(jié)構(gòu)7
2.3圖像預(yù)處理8
2.3.1圖像質(zhì)量增強(qiáng)8
2.3.2圖像數(shù)據(jù)增廣9
2.4深度學(xué)習(xí)簡介9
2.4.1圖像卷積與池化9
2.4.2激活函數(shù)11
2.4.3損失函數(shù)12
2.5高度近視眼底風(fēng)險(xiǎn)人工智能分級方法13
2.5.1高度近視風(fēng)險(xiǎn)分級方法流程15
2.5.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析21
2.6高度近視眼底病灶語義分割方法28
2.6.1高度近視病灶分割方法流程29
2.6.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析37
第3章糖尿病視網(wǎng)膜病變?nèi)斯ぶ悄苎芯?3
3.1概述43
3.1.1糖尿病視網(wǎng)膜病變篩查現(xiàn)狀43
3.1.2糖尿病視網(wǎng)膜病變?nèi)斯ぶ悄馨l(fā)展現(xiàn)狀44
3.1.3基于人工智能的糖尿病視網(wǎng)膜病變篩查意義45
3.2糖尿病視網(wǎng)膜病變?nèi)斯ぶ悄苎芯肯嚓P(guān)理論基礎(chǔ)46
3.2.1糖尿病視網(wǎng)膜病變?nèi)斯ぶ悄苎芯康墓矓?shù)據(jù)集46
3.2.2糖尿病視網(wǎng)膜病變?nèi)斯ぶ悄芩惴?gòu)建與性能評價(jià)47
3.2.3糖尿病視網(wǎng)膜病變?nèi)斯ぶ悄苘浖c臨床應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)49
3.3糖尿病視網(wǎng)膜病變智能診斷的應(yīng)用實(shí)踐50
3.3.1國外糖尿病視網(wǎng)膜病變智能診斷的應(yīng)用實(shí)踐50
3.3.2國內(nèi)糖尿病視網(wǎng)膜病變智能診斷的應(yīng)用實(shí)踐52
3.3.3糖尿病視網(wǎng)膜病變智能診斷代表產(chǎn)品及應(yīng)用場景55
3.4糖尿病視網(wǎng)膜病變?nèi)斯ぶ悄苎芯康那熬昂驼雇?1
3.4.1多模態(tài)、多任務(wù)人工智能系統(tǒng)61
3.4.2眼科多病種人工智能研究61
3.4.3算法監(jiān)管與更新63
第4章白內(nèi)障人工智能研究64
4.1白內(nèi)障概述64
4.1.1白內(nèi)障的定義及其發(fā)病機(jī)制64
4.1.2白內(nèi)障的分類64
4.1.3白內(nèi)障的臨床表現(xiàn)、診斷和治療64
4.2白內(nèi)障診療現(xiàn)狀及存在問題66
4.3白內(nèi)障人工智能研究概述67
4.3.1人工智能技術(shù)的特點(diǎn)及其在醫(yī)療行業(yè)應(yīng)用中的優(yōu)勢67
4.3.2人工智能在白內(nèi)障診療及相關(guān)方面的應(yīng)用價(jià)值67
4.4人工智能在白內(nèi)障診斷和治療中的應(yīng)用研究68
4.4.1人工智能與白內(nèi)障篩查與診斷68
4.4.2人工智能與白內(nèi)障手術(shù)70
4.4.3人工智能與白內(nèi)障管理平臺78
4.5人工智能及相關(guān)技術(shù)在白內(nèi)障手術(shù)培訓(xùn)中的應(yīng)用研究80
4.5.1人工智能手術(shù)培訓(xùn)系統(tǒng)在白內(nèi)障手術(shù)培訓(xùn)中的應(yīng)用與發(fā)展80
4.5.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在白內(nèi)障手術(shù)培訓(xùn)中的應(yīng)用與拓展81
4.6人工智能在白內(nèi)障診治及相關(guān)研究中存在的問題與展望82
4.6.1存在的問題82
4.6.2展望86
4.7結(jié)語88
第5章青光眼人工智能研究89
5.1青光眼人工智能研究概述89
5.1.1研究的背景和意義89
5.1.2研究的數(shù)據(jù)和臨床場景90
5.2青光眼人工智能輔助測量研究91
5.2.1眼底彩照中視杯/視盤區(qū)域的信息測量91
5.2.2OCT圖像中視神經(jīng)纖維層厚度測量93
5.2.3AS-OCT圖像中房角測量94
5.3青光眼人工智能輔助診斷研究95
5.3.1基于眼底彩照（眼底圖像）的青光眼篩查95
5.3.2基于OCT影像的青光眼識別96
5.3.3基于AS-OCT影像的閉角型青光眼識別96
5.3.4基于多模態(tài)影像的青光眼分級97
5.4國內(nèi)外青光眼人工智能軟件推廣與應(yīng)用情況97
5.4.1國內(nèi)青光眼人工智能軟件推廣與應(yīng)用情況98
5.4.2國外青光眼人工智能軟件推廣與應(yīng)用情況99
5.5青光眼人工智能技術(shù)的發(fā)展趨勢100
第6章眼表疾病人工智能研究101
6.1眼表疾病人工智能處理和分析技術(shù)101
6.2翼狀胬肉的人工智能研究102
6.3圓錐角膜的人工智能研究104
6.4感染性角膜炎的人工智能研究109
6.5干眼癥的人工智能研究111
6.6其他基于眼表疾病影像的人工智能的診斷研究115
6.7結(jié)語116
第7章OCT人工智能診斷研究118
7.1眼科OCT概述118
7.1.1OCT原理及發(fā)展歷程118
7.1.2OCT在眼科診斷中的應(yīng)用123
7.2AS-OCT的人工智能研究127
7.2.1圓錐角膜診斷和治療127
7.2.2核性白內(nèi)障分級128
7.2.3青光眼診斷129
7.3眼底OCT的人工智能研究132
7.3.1病變自動診斷和篩查132
7.3.2病變定量分析141
7.3.3病變預(yù)測149
7.4OCT人工智能診斷發(fā)展趨勢155
第8章眼科手術(shù)機(jī)器人研究與應(yīng)用157
8.1機(jī)器人手術(shù)發(fā)展簡史157
8.1.1手術(shù)機(jī)器人的誕生與相關(guān)概念157
8.1.2手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展和代表類型158
8.1.3機(jī)器人手術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)159
8.1.4手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的展望160
8.2眼科手術(shù)機(jī)器人的研究進(jìn)展160
8.2.1眼科手術(shù)機(jī)器人的需求與技術(shù)特點(diǎn)160
8.2.2眼科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的類型161
8.2.3國內(nèi)外眼科手術(shù)機(jī)器人的研究及應(yīng)用狀況163
8.3眼科手術(shù)機(jī)器人的未來發(fā)展171
8.3.1眼科手術(shù)機(jī)器人的未來應(yīng)用領(lǐng)域171
8.3.2眼科手術(shù)機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展方向173
第9章人工智能在近視防控領(lǐng)域中的應(yīng)用175
9.1概述175
9.2人工智能在近視領(lǐng)域的應(yīng)用176
9.3人工智能在近視篩查和診斷中的應(yīng)用177
9.3.1屈光不正評估177
9.3.2病理性近視的診斷178
9.4人工智能在近視進(jìn)展預(yù)測方面的應(yīng)用179
9.5人工智能在近視屈光手術(shù)中的應(yīng)用179
9.5.1術(shù)前篩查180
9.5.2指導(dǎo)手術(shù)計(jì)劃的制訂180
9.5.3與近視相關(guān)的人工晶狀體度數(shù)計(jì)算180
9.6人工智能在近視行為干預(yù)中的應(yīng)用181
9.7人工智能與近視遺傳學(xué)182
9.8近視防控的新模式：遠(yuǎn)程醫(yī)療182
9.9當(dāng)前的挑戰(zhàn)和未來的方向183
9.9.1可重復(fù)性和可比性較低183
9.9.2影像資料質(zhì)量要求高183
9.9.3可解釋性較低184
9.9.4數(shù)據(jù)監(jiān)管與隱私保護(hù)尚不成熟184
9.9.5研究范圍較為局限，交叉研究較少184
9.9.6倫理、法律和監(jiān)管問題184
9.10結(jié)語185
第10章眼科智能裝備創(chuàng)新研究和應(yīng)用186
10.1傳統(tǒng)眼科成像裝備的發(fā)展簡史186
10.1.1裂隙燈生物顯微鏡187
10.1.2眼底照相技術(shù)189
10.1.3光學(xué)相干斷層掃描190
10.2傳統(tǒng)光學(xué)成像裝備的專業(yè)化192
10.2.1角膜地形分析系統(tǒng)192
10.2.2眼表綜合分析儀193
10.2.3角膜內(nèi)皮鏡194
10.2.4熒光素血管造影195
10.2.5光學(xué)相干斷層掃描血管造影196
10.2.6廣域眼底成像技術(shù)198
10.2.7多模態(tài)成像裝備200
10.3下一代眼科智能成像裝備201
10.3.1功能性裂隙燈生物顯微鏡201
10.3.2自適應(yīng)光學(xué)與眼科智能裝備202
10.3.3全視場光學(xué)相干斷層掃描系統(tǒng)203
10.3.4偏振敏感OCT204
10.3.5可見光OCT206
10.3.6光學(xué)相干彈性成像207
10.3.7全眼OCT209
10.3.8手持OCT210
第11章眼視光智能裝備創(chuàng)新研究和應(yīng)用212
11.1眼視光檢測設(shè)備的智能化創(chuàng)新研究與應(yīng)用212
11.1.1屈光測量裝備212
11.1.2角膜形態(tài)分析系統(tǒng)215
11.1.3眼前節(jié)測量分析系統(tǒng)216
11.1.4波前像差儀218
11.2智能穿戴設(shè)備在眼視光領(lǐng)域的研究與應(yīng)用220
11.2.1智能穿戴設(shè)備的發(fā)展及設(shè)計(jì)原理220
11.2.2智能穿戴設(shè)備在眼視光領(lǐng)域的應(yīng)用224
11.2.3智能穿戴設(shè)備在眼視光領(lǐng)域的挑戰(zhàn)與展望230
11.3虛擬仿真裝置在眼視光領(lǐng)域的研究與應(yīng)用231
11.3.1擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)231
11.3.2擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)在眼視光領(lǐng)域的應(yīng)用234
第12章虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在眼科領(lǐng)域的應(yīng)用238
12.1概述239
12.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在眼科手術(shù)中的應(yīng)用240
12.2.1眼科手術(shù)的難點(diǎn)240
12.2.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在眼科手術(shù)中的優(yōu)勢240
12.2.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在白內(nèi)障手術(shù)中的應(yīng)用241
12.2.4虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在視網(wǎng)膜手術(shù)中的應(yīng)用241
12.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在眼科疾病治療中的應(yīng)用243
12.3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在青少年近視治療中的應(yīng)用243
12.3.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在弱視治療中的應(yīng)用243
12.3.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在眼底疾病治療中的應(yīng)用244
12.4虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在眼科教育中的應(yīng)用245
12.4.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在眼科學(xué)生教育中的應(yīng)用245
12.4.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在眼科醫(yī)生培訓(xùn)中的應(yīng)用245
12.5虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在眼科研究中的應(yīng)用246
12.5.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在眼科研究中的優(yōu)勢246
12.5.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在眼科研究中的應(yīng)用案例246
12.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在未來眼科發(fā)展中的應(yīng)用247
12.6.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展趨勢247
12.6.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在未來眼科診療中的應(yīng)用前景248
12.7結(jié)語249
第13章眼科人工智能數(shù)據(jù)庫的建設(shè)和應(yīng)用250
13.1臨床數(shù)據(jù)的種類和標(biāo)準(zhǔn)化250
13.1.1臨床數(shù)據(jù)250
13.1.2眼科影像數(shù)據(jù)250
13.1.3臨床數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化251
13.2建立眼科人工智能數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)要求252
13.3現(xiàn)有的公開眼科臨床數(shù)據(jù)庫252
第14章眼科人工智能展望與對策273
14.1眼科人工智能未來研究方向273
14.1.1以糖尿病視網(wǎng)膜病變篩查與診斷為切入點(diǎn)273
14.1.2單模態(tài)多病種眼科疾病篩查技術(shù)274
14.1.3多模態(tài)影像學(xué)融合眼科疾病診療技術(shù)275
14.1.4由眼部表現(xiàn)預(yù)測全身疾病276
14.1.5由全身危險(xiǎn)因素預(yù)測眼部疾病276
14.1.6人工智能結(jié)合組學(xué)數(shù)據(jù)的研究277
14.2眼科人工智能研究與臨床應(yīng)用的規(guī)范化277
14.3眼科人工智能的商業(yè)轉(zhuǎn)化探索278
14.4未來政策環(huán)境支持279
14.5眼科人工智能人才培養(yǎng)280
14.6眼科人工智能交流平臺的建設(shè)281
14.7結(jié)語282
參考文獻(xiàn)283
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