识病不识人的“数字面罩”

文/本刊记者 郭潇雅

“数字面罩”是一种数字化面具。在临床上，它可以将患者面部图像存储在医疗记录中，同时防范潜在个人敏感生物特征信息被提取和分享的风险。

在百年变局的新一轮科技革命和产业变革中，数字化转型和智能化升级是促进我国医学高质量发展的核心驱动力，也是实现“健康中国”战略目标的关键。然而,数字医学的数据依赖属性和医疗数据的身份敏感性之间存在矛盾，成为新时代的痛点和难点，也是国际学术讨论的热点话题。站在患者角度简单地说，就是看病时不想被拍到脸部信息，患病照片怕被认出来等隐私问题。

颜面部可呈现出人体多种生理或是病理特征信息，无论是我国的传统中医或是现代医学，颜面部的信息特征均是临床疾病诊疗重要的判断依据，包括眼科、肝胆、心血管、神经系统等各种器官系统或全身疾病，是重要的医疗数据和科研数据。同时，由于面部是人体重要且难以编辑的生物识别信息之一，它还具有身份识别功能，因此具有极高的个人信息敏感性，是数字化时代个人敏感信息的保护重点。

9月15日，国际医学顶级期刊《自然·医学》在线发表了中山大学中山眼科中心副主任林浩添教授团队牵头开发的一项新技术成果——首个“Digital Mask”（数字面罩），让匿名就医成为现实。据了解，这也是中国眼科机构第一次以第一单位在《自然·医学》发表高水平研究论文。

突破技术瓶颈

中山大学中山眼科中心是国家卫生健康委委属委管唯一的眼科专科医院，在中国眼科专科声誉榜排名第一（连续12年），在中国眼科科技影响力排名第一（连续9年）。中心还是世界卫生组织（WHO）在中国唯一眼科合作机构，以及亚太眼科学会总部所在地。

27.3%

患者在“Digital Mask”的保护下，身份被识别率降低到27.3%。

近年来，中山眼科中心通过数字技术与医学技术的交叉赋能，建立了眼病筛诊防治的智慧医疗体系,为一系列关键临床问题提供科学有效的解决方案。随着医疗记录从纸质版向数字化转变，潜在数据泄露的风险也随之而来。虽然大多数患者可以匿名化，但面部数据在保留疾病相关信息的情况下却很难做到。现在一些常见的方法，比如模糊化或裁剪可识别区域，则会丢失与疾病相关的重要信息。

中山大学中山眼科中心副主任、数字面罩研究成果共同通信作者林浩添说道：“尤其是在COVID-19大流行期间，医生不得不通过视频进行远程诊疗，而不是面诊。眼科疾病远程医疗需要患者共享大量的面部和眼部的图像，因而我们意识到，医疗机构必须承担更多保护隐私的责任。”

在此背景下，2019年林浩添教授团队在与清华大学的一场讨论会议上，萌生了研发数字面罩的想法。随即与清华大学戴琼海院士、徐枫教授团队，以及大湾区和国内外10余家医疗领域、人工智能领域、三维重建领域的顶级科研机构共同开启了本项研究。

林浩添坦言，产品研发的每一个阶段都很不容易，如何实现身份和疾病信息的分离，是团队面临的主要技术问题，这就需要找到身份信息和疾病信息的平衡点。因为身份信息和疾病信息在人脸上是耦合的，去除越多的身份信息，无疑会影响部分疾病信息的保留，所以这个度的把握，研发团队需要在实验中反复论证。最终，研发团队历时三年多，通过面部三维重建等创新技术攻坚克难，完美地解决了患者眼面部的个人敏感信息保护和基于眼部图像的疾病诊断需求的矛盾。

对于数字面罩的应用，中山大学中山眼科中心博士后、数字面罩研究成果共同第一作者杨雅涵介绍，医生可以输入一个患者面部的原始视频，然后根据深度学习算法和3D重建，系统将输出一个视频，在这个过程中尽可能多地去除患者的身份特征，从而使输出的视频无法匹配到个人。除了远程医疗场景，数字面罩还可用于面诊，因为临床检查和电子病历需要记录和储存医疗影像，所以无论是眼科、耳鼻喉、皮肤科还是神经科等科室，都需要用数字面罩的形式进行储存，用于疾病的诊断和记录。

杨雅涵说道：“目前，我们在国外没看到类似的研究和产品。虽然国外也有3D面部重建和深度学习的技术，但在3D面部重建用于医学领域以保护患者隐私方面，我们是国际首创，且找到了精准保留疾病信息和去除身份信息的平衡点。这与团队扎实的医疗积累和丰富的眼科专业知识是分不开的，也是为什么我们会被国际顶级期刊《自然·医学》认可的原因。”

1 数字面罩概念图。

2 林浩添教授向媒体介绍研究成果“数字面罩”。

诊断效果一致

事实上，数字面罩的应用不仅限于保护患者隐私，还具有收集科研数据、改善就医公平等功能。

比如，由于患者对个人敏感信息数据的泄露风险存在担忧，会降低他们提供研究数据的意愿，致使数据收集的成本大大增加，而数字面罩则可以在保护隐私的基础上收集疾病数据；又如，对于医生而言，使用“数字面罩”会让他们聚焦于患者的病情，而非长相、身份、地位等其他不相关的信息，有利于促进社会公平和就医机会公平。

杨雅涵对记者说：“我们随机挑选了门诊患者，调查他们对数字面罩的评价。超过80%的患者认为数字面罩可以缓解他们对隐私的担忧，并表示更愿意在数字面罩的保护下，分享自己的个人健康信息。”

对于这款数字面罩在临床诊断中的可行性和准确性，研发团队重点测试了最常见的4种相关眼病，包括上睑下垂、眼球震颤、斜视和甲状腺相关眼眶病，涉及十多种异常行为表型，例如眼睑回缩、眼球运动亢进或不足等。邀请中山眼科中心4个专科的12名专家教授，分别对使用数字面罩和未使用数字面罩的患者进行疾病诊断，结果显示诊断一致，通过临床诊断要求。研究表明，在“六选一”的识别测试中，传统的个人敏感信息保护技术（如“遮盖”）的身份被识别率为91.3%，而患者在数字面罩的保护下，身份被识别率降低到27.3%。此外，研发团队还发现，数字面罩可以躲避人工智能驱动的人脸识别算法，以及可抵抗基于彩色人脸图像识别的模型攻击。

林浩添告诉记者，团队目前在4个主要涉及眼外观的疾病中进行了测试，之后还将针对面部更广泛的疾病，进一步扩大数字面罩的应用范围。同时，对产品进行深度开发，将全面研究人体面部特征的数字化，以期未来对特定疾病进行智能测量诊断，并提供治疗决策意见，完成从数据处理到诊断的全方位医疗数字化闭环。

林浩添表示，作为我国首批国家临床重点专科单位和全国疑难眼病重要的诊疗平台，中山眼科中心始终开展创新引领性的临床工作，除了数字面罩外，中心基于人工智能技术实现了用图片和视频诊断眼病，开发了人工智能眼病筛查诊断和功能评估技术。中心使用AI预测近视眼的发生发展，对不可逆视觉损害造成的高度近视有预警作用。中心还开展了全球首个AI医生多中心随机对照研究，为探索人工智能临床转化和落地应用标准，迈出了至关重要的一步。