确认过眼神，这项视功能评估技术全球首创

栾兆琳

周女士在2019年国庆期间顺利产下一个可爱的男宝宝。产后住院期间，宝宝接受了新生儿听力筛查和苯丙酮尿症及先天性甲状腺功能低下的筛查。出院之前，医生向周女士推荐了一项新的筛查项目：婴幼儿智能视功能评估。

大家都知道，视力的评估是需要患者有一定的配合度的，所以，如果没有特殊原因或者指征，一般不会去特别评估或者筛查新生儿的视力。而这套AI视功能评估系统则很好地解决了这个问题。医生通过给宝宝展示一些图片或者画面，来录制宝宝的反应，特别是眼睛的反应动作，然后输入电脑进行数据分析，就可以了解宝宝的视力情况了。

周女士和丈夫都是高度近视，在孩子出生前就曾经担心过视力遗传的问题，希望如果视力上有发育不好的情况，能够早发现早干预。所以周女士欣然接受了这项检查。

评估关键词：3个月 竖抱 5分钟

今年年初，周女士的宝宝百天过后，周女士和家人带着宝宝来到了中山大学中山眼科中心。

评估室是一间白色、安静的房间，周女士抱着孩子坐在房间正中的椅子上，正面的墙壁开了一个窗口，窗口后面的房间里有医生。医生会向宝宝展示各种特定的图像，同时观察宝宝的反应，而宝宝看不到屏幕后面的醫生。

中山眼科中心的吴晓航医生介绍说，接受检查的宝宝月龄要在3个月以上，因为评估需要宝宝能够被竖抱，不被干扰地看到屏幕上的图像。现场将会对宝宝的表现录制5分钟的视频资料。这些资料后期将会被传到智能测试软件中进行大数据的比对和分析，最后生成评估结果。

全球首创：十年积累 中国特色

据统计，全球有2000万以上的视觉损伤婴幼儿不能被及时发现而终生致盲，给家庭带来了巨大的痛苦，也给社会造成了沉重的负担。

知觉和行为的精确协作是生物生存和进化的基础。视觉是人类最重要的知觉，既往研究表明，视觉和行为表现之间存在一定的对应关系。医学研究表明，正常婴幼儿和视觉损伤婴幼儿的行为模式存在差异。基于此，研究人员可以通过婴幼儿的视觉表达和反应来初步判断其视力正常与否，从而为视力的早发现、早干预赢得时间。国外的大部分医院和国内的部分医院目前正是基于此原理开展着人工检查评估。然而，视力丧失如何影响个体行为模式的变化，在很大程度上仍然是未知的。

中山大学中山眼科中心刘奕志教授和林浩添教授近10年来组织幼儿园、小学的孩子们检查视力，收集了大量数据，再结合医院的进一步就诊，积累了充足的人工检查录像资料。从两年前开始，刘奕志教授和林浩添教授在这些数据中，分析了4196名婴幼儿的行为学表型视频大数据，定量对比了4大类、13个行为特征不同视功能群体的视损伤发生频率及严重程度，首次明确了斜视、眼球震颤、代偿头位等11个标志性的医学行为体征，与婴幼儿视觉损伤的量化关系。他们利用深度学习技术，在全球首次建立了基于行为模式的婴幼儿智能视功能评估系统，用于客观筛查婴幼儿的视功能，及时发现语言前婴幼儿的视觉损伤。

林浩添教授说：“小孩的视功能评估技术现在在国际上还是很大的难题，基于这种现状，我觉得我们应该做一些我们中国优势基础上的技术革新。现在第二胎甚至第三胎都出生了，而这种早期视功能的筛查评估就特别重要。我们需要一个比较客观的、容易用上的技术。”

在算法设计上，中山眼科中心创新性地采用时序分割网络（Temporal Segment Network）来自主学习和建立行为学表型。该算法结合稀疏采样的策略和视频水平的监督，以实现对动态视频数据集的高效拟合。简单来说就是，该算法采用基于分段结构的稀疏采样方案，从原始视频序列中提取短片段，再从采样片段的聚集信息中，完成视频水平的预测和推断。辅助的光流网络将通过一致性分段函数，进行整合，达到不同片段分融合的效果，以产生最终的分类概率。

这项成果为建立高准确性和特异性的婴幼儿智能视功能评估系统提供了可能。研究结果表明，通过行为模式的视频记录来评估婴幼儿的视觉功能，智能评估系统在检测轻度和重度视觉损伤以及病因诊断方面都有令人满意的表现。与传统的检测方法相比，该系统对技术支持和婴儿合作的需求较少，可行性和准确性都更高。此外，该系统可作为视觉发育临床研究的技术支持，对于进一步探究和明确婴幼儿的视觉发育规律具有重要意义。

刘奕志教授和林浩添教授名为“Discrimination of the behavioural dynamics of visually impaired infants via deep learning”的研究成果于2019年10月21日发表于《自然》杂志的子刊《自然生物医学工程》（ Nature Biomedical Engineering），并被选为11月的封面文章。

林浩添教授说：“这个成果证明从0到1的过程，这个事情是可行的，从理论，还有从算法，各种各样的技术储备完全没有问题。我们也是从各种各样研发的过程去判断技术的可行性。《自然》子刊之所以会发我们的文章，也是因为他们也看到全世界还没有这个技术，这个技术确实很重要。”

未来可期：家庭手机自测

目前，刘奕志教授和林浩添教授正在继续研发婴幼儿智能视功能评估系统的2.0版，就是将这套评估系统制作成APP，可以直接下载到手机客户端。将来，用户可以直接用手机在家中按要求拍摄孩子的录像，上传至系统，直接在家中完成评估，获取评估结果。

林浩添教授说，目前的研究成果仍然期待公众的接受和认可，希望成果的应用能真正地造福于公众。同时，中山眼科中心也期待有识之士或企业的加入，一同研发相应的产品，使科研成果真正落地。