文/本刊記者 郭瀟雅

“數(shù)字面罩”是一種數(shù)字化面具。在臨床上，它可以將患者面部圖像存儲(chǔ)在醫(yī)療記錄中，同時(shí)防范潛在個(gè)人敏感生物特征信息被提取和分享的風(fēng)險(xiǎn)。

在百年變局的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中，數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級(jí)是促進(jìn)我國(guó)醫(yī)學(xué)高質(zhì)量發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力，也是實(shí)現(xiàn)“健康中國(guó)”戰(zhàn)略目標(biāo)的關(guān)鍵。然而,數(shù)字醫(yī)學(xué)的數(shù)據(jù)依賴屬性和醫(yī)療數(shù)據(jù)的身份敏感性之間存在矛盾，成為新時(shí)代的痛點(diǎn)和難點(diǎn)，也是國(guó)際學(xué)術(shù)討論的熱點(diǎn)話題。站在患者角度簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是看病時(shí)不想被拍到臉部信息，患病照片怕被認(rèn)出來(lái)等隱私問(wèn)題。

顏面部可呈現(xiàn)出人體多種生理或是病理特征信息，無(wú)論是我國(guó)的傳統(tǒng)中醫(yī)或是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)，顏面部的信息特征均是臨床疾病診療重要的判斷依據(jù)，包括眼科、肝膽、心血管、神經(jīng)系統(tǒng)等各種器官系統(tǒng)或全身疾病，是重要的醫(yī)療數(shù)據(jù)和科研數(shù)據(jù)。同時(shí)，由于面部是人體重要且難以編輯的生物識(shí)別信息之一，它還具有身份識(shí)別功能，因此具有極高的個(gè)人信息敏感性，是數(shù)字化時(shí)代個(gè)人敏感信息的保護(hù)重點(diǎn)。

9月15日，國(guó)際醫(yī)學(xué)頂級(jí)期刊《自然·醫(yī)學(xué)》在線發(fā)表了中山大學(xué)中山眼科中心副主任林浩添教授團(tuán)隊(duì)牽頭開發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)成果——首個(gè)“Digital Mask”（數(shù)字面罩），讓匿名就醫(yī)成為現(xiàn)實(shí)。據(jù)了解，這也是中國(guó)眼科機(jī)構(gòu)第一次以第一單位在《自然·醫(yī)學(xué)》發(fā)表高水平研究論文。

突破技術(shù)瓶頸

中山大學(xué)中山眼科中心是國(guó)家衛(wèi)生健康委委屬委管唯一的眼科?？漆t(yī)院，在中國(guó)眼科?？坡曌u(yù)榜排名第一（連續(xù)12年），在中國(guó)眼科科技影響力排名第一（連續(xù)9年）。中心還是世界衛(wèi)生組織（WHO）在中國(guó)唯一眼科合作機(jī)構(gòu)，以及亞太眼科學(xué)會(huì)總部所在地。

27.3%

患者在“Digital Mask”的保護(hù)下，身份被識(shí)別率降低到27.3%。

近年來(lái)，中山眼科中心通過(guò)數(shù)字技術(shù)與醫(yī)學(xué)技術(shù)的交叉賦能，建立了眼病篩診防治的智慧醫(yī)療體系,為一系列關(guān)鍵臨床問(wèn)題提供科學(xué)有效的解決方案。隨著醫(yī)療記錄從紙質(zhì)版向數(shù)字化轉(zhuǎn)變，潛在數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險(xiǎn)也隨之而來(lái)。雖然大多數(shù)患者可以匿名化，但面部數(shù)據(jù)在保留疾病相關(guān)信息的情況下卻很難做到?，F(xiàn)在一些常見的方法，比如模糊化或裁剪可識(shí)別區(qū)域，則會(huì)丟失與疾病相關(guān)的重要信息。

中山大學(xué)中山眼科中心副主任、數(shù)字面罩研究成果共同通信作者林浩添說(shuō)道：“尤其是在COVID-19大流行期間，醫(yī)生不得不通過(guò)視頻進(jìn)行遠(yuǎn)程診療，而不是面診。眼科疾病遠(yuǎn)程醫(yī)療需要患者共享大量的面部和眼部的圖像，因而我們意識(shí)到，醫(yī)療機(jī)構(gòu)必須承擔(dān)更多保護(hù)隱私的責(zé)任?！?/p>

在此背景下，2019年林浩添教授團(tuán)隊(duì)在與清華大學(xué)的一場(chǎng)討論會(huì)議上，萌生了研發(fā)數(shù)字面罩的想法。隨即與清華大學(xué)戴瓊海院士、徐楓教授團(tuán)隊(duì)，以及大灣區(qū)和國(guó)內(nèi)外10余家醫(yī)療領(lǐng)域、人工智能領(lǐng)域、三維重建領(lǐng)域的頂級(jí)科研機(jī)構(gòu)共同開啟了本項(xiàng)研究。

林浩添坦言，產(chǎn)品研發(fā)的每一個(gè)階段都很不容易，如何實(shí)現(xiàn)身份和疾病信息的分離，是團(tuán)隊(duì)面臨的主要技術(shù)問(wèn)題，這就需要找到身份信息和疾病信息的平衡點(diǎn)。因?yàn)樯矸菪畔⒑图膊⌒畔⒃谌四樕鲜邱詈系?，去除越多的身份信息，無(wú)疑會(huì)影響部分疾病信息的保留，所以這個(gè)度的把握，研發(fā)團(tuán)隊(duì)需要在實(shí)驗(yàn)中反復(fù)論證。最終，研發(fā)團(tuán)隊(duì)歷時(shí)三年多，通過(guò)面部三維重建等創(chuàng)新技術(shù)攻堅(jiān)克難，完美地解決了患者眼面部的個(gè)人敏感信息保護(hù)和基于眼部圖像的疾病診斷需求的矛盾。

對(duì)于數(shù)字面罩的應(yīng)用，中山大學(xué)中山眼科中心博士后、數(shù)字面罩研究成果共同第一作者楊雅涵介紹，醫(yī)生可以輸入一個(gè)患者面部的原始視頻，然后根據(jù)深度學(xué)習(xí)算法和3D重建，系統(tǒng)將輸出一個(gè)視頻，在這個(gè)過(guò)程中盡可能多地去除患者的身份特征，從而使輸出的視頻無(wú)法匹配到個(gè)人。除了遠(yuǎn)程醫(yī)療場(chǎng)景，數(shù)字面罩還可用于面診，因?yàn)榕R床檢查和電子病歷需要記錄和儲(chǔ)存醫(yī)療影像，所以無(wú)論是眼科、耳鼻喉、皮膚科還是神經(jīng)科等科室，都需要用數(shù)字面罩的形式進(jìn)行儲(chǔ)存，用于疾病的診斷和記錄。

楊雅涵說(shuō)道：“目前，我們?cè)趪?guó)外沒(méi)看到類似的研究和產(chǎn)品。雖然國(guó)外也有3D面部重建和深度學(xué)習(xí)的技術(shù)，但在3D面部重建用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域以保護(hù)患者隱私方面，我們是國(guó)際首創(chuàng)，且找到了精準(zhǔn)保留疾病信息和去除身份信息的平衡點(diǎn)。這與團(tuán)隊(duì)扎實(shí)的醫(yī)療積累和豐富的眼科專業(yè)知識(shí)是分不開的，也是為什么我們會(huì)被國(guó)際頂級(jí)期刊《自然·醫(yī)學(xué)》認(rèn)可的原因?！?/p>

1 數(shù)字面罩概念圖。

2 林浩添教授向媒體介紹研究成果“數(shù)字面罩”。

診斷效果一致

事實(shí)上，數(shù)字面罩的應(yīng)用不僅限于保護(hù)患者隱私，還具有收集科研數(shù)據(jù)、改善就醫(yī)公平等功能。

比如，由于患者對(duì)個(gè)人敏感信息數(shù)據(jù)的泄露風(fēng)險(xiǎn)存在擔(dān)憂，會(huì)降低他們提供研究數(shù)據(jù)的意愿，致使數(shù)據(jù)收集的成本大大增加，而數(shù)字面罩則可以在保護(hù)隱私的基礎(chǔ)上收集疾病數(shù)據(jù)；又如，對(duì)于醫(yī)生而言，使用“數(shù)字面罩”會(huì)讓他們聚焦于患者的病情，而非長(zhǎng)相、身份、地位等其他不相關(guān)的信息，有利于促進(jìn)社會(huì)公平和就醫(yī)機(jī)會(huì)公平。

楊雅涵對(duì)記者說(shuō)：“我們隨機(jī)挑選了門診患者，調(diào)查他們對(duì)數(shù)字面罩的評(píng)價(jià)。超過(guò)80%的患者認(rèn)為數(shù)字面罩可以緩解他們對(duì)隱私的擔(dān)憂，并表示更愿意在數(shù)字面罩的保護(hù)下，分享自己的個(gè)人健康信息?！?/p>

對(duì)于這款數(shù)字面罩在臨床診斷中的可行性和準(zhǔn)確性，研發(fā)團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)測(cè)試了最常見的4種相關(guān)眼病，包括上瞼下垂、眼球震顫、斜視和甲狀腺相關(guān)眼眶病，涉及十多種異常行為表型，例如眼瞼回縮、眼球運(yùn)動(dòng)亢進(jìn)或不足等。邀請(qǐng)中山眼科中心4個(gè)?？频?2名專家教授，分別對(duì)使用數(shù)字面罩和未使用數(shù)字面罩的患者進(jìn)行疾病診斷，結(jié)果顯示診斷一致，通過(guò)臨床診斷要求。研究表明，在“六選一”的識(shí)別測(cè)試中，傳統(tǒng)的個(gè)人敏感信息保護(hù)技術(shù)（如“遮蓋”）的身份被識(shí)別率為91.3%，而患者在數(shù)字面罩的保護(hù)下，身份被識(shí)別率降低到27.3%。此外，研發(fā)團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，數(shù)字面罩可以躲避人工智能驅(qū)動(dòng)的人臉識(shí)別算法，以及可抵抗基于彩色人臉圖像識(shí)別的模型攻擊。

林浩添告訴記者，團(tuán)隊(duì)目前在4個(gè)主要涉及眼外觀的疾病中進(jìn)行了測(cè)試，之后還將針對(duì)面部更廣泛的疾病，進(jìn)一步擴(kuò)大數(shù)字面罩的應(yīng)用范圍。同時(shí)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行深度開發(fā)，將全面研究人體面部特征的數(shù)字化，以期未來(lái)對(duì)特定疾病進(jìn)行智能測(cè)量診斷，并提供治療決策意見，完成從數(shù)據(jù)處理到診斷的全方位醫(yī)療數(shù)字化閉環(huán)。

林浩添表示，作為我國(guó)首批國(guó)家臨床重點(diǎn)專科單位和全國(guó)疑難眼病重要的診療平臺(tái)，中山眼科中心始終開展創(chuàng)新引領(lǐng)性的臨床工作，除了數(shù)字面罩外，中心基于人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)了用圖片和視頻診斷眼病，開發(fā)了人工智能眼病篩查診斷和功能評(píng)估技術(shù)。中心使用AI預(yù)測(cè)近視眼的發(fā)生發(fā)展，對(duì)不可逆視覺(jué)損害造成的高度近視有預(yù)警作用。中心還開展了全球首個(gè)AI醫(yī)生多中心隨機(jī)對(duì)照研究，為探索人工智能臨床轉(zhuǎn)化和落地應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，邁出了至關(guān)重要的一步。