相面——一個大家就算不熟也肯定沒少聽過的「技術」，都說相面可以看出人的富貴、運勢之類的，這個奇點糕不太懂，不過，從科學的角度來看，「面相」倒是能夠判斷健康情況呢。
在最近的《歐洲心臟雜誌》上，清華大學和協和醫學院的研究人員發表了他們的最新研究成果[1]，他們開發了一種算法，用人工智慧分析頭頂、正面和兩個側面的四張自拍照，進行心臟病篩查，這種篩查的敏感性達到80%，特異性為54%。這是首個證明了，可以通過深度學習分析人的照片來檢測冠狀動脈疾病的研究。
在過去的研究中，研究人員們陸續發現了一些和冠狀動脈疾病風險增加有關的面部特徵，例如脫髮、白髮、皺紋、耳垂摺痕、黃斑（黃色的膽固醇沉積在皮膚下，通常在眼瞼周圍），以及角膜弓（脂肪和膽固醇沉積，呈朦朧的白色，灰色或藍色不透明環狀，位於角膜的外邊緣）[2-4]。
正常耳垂和有摺痕耳垂的對比（圖片來自mountsinai.org）
它們具有預測冠狀動脈疾病的潛力，但是因為特徵類別少，缺乏明確的定義和可量化的嚴重程度等級，以及可重複性差等問題，通過面部特徵對冠狀動脈疾病進行篩查一直無法實現。不過，人工智慧的出現，就讓它變得有可能了。
在這項新的研究中，研究人員開發了新的算法，參與研究的志願者來自中國北京、湖北、江蘇、遼寧、上海和浙江的9所醫院。
研究分為兩個階段，第一階段中，從其中8所醫院招募了5796人，隨機將其中的90%分為訓練組，10%分為驗證組，對算法進行訓練和驗證，接受過經皮冠狀動脈介入治療（PCI）和冠狀動脈搭橋術（CABG）的、患有先天性心臟病等其他類型心臟病的，以及進行過整容手術的患者都被排除在外。第二階段為正式的測試階段，包含了9所醫院的1013名志願者。
算法的開發和驗證
對比的金標準是根據冠狀動脈造影或冠狀動脈計算機斷層掃描血管造影（cCTA）確定至少有一條主要冠狀動脈出現≥50%的狹窄，狹窄程度是由兩位放射科醫生獨立評估的，如果評估結果差異大則由第三位放射科醫生複評。
通過對頭頂、正面和兩個側面的四張照片進行分析，研究人員得出新算法在驗證組中的曲線下面積（AUC）為0.757，在測試組中為0.730。使用敏感性最高的幾個點，算法的敏感性和特異性在驗證組和測試組中分別為80%，61%和80%，54%。在有典型心絞痛症狀和冠狀動脈疾病風險因素較多，＜60歲或更複雜病變的患者中，算法的敏感性更高，且無性別差異。
他們還嘗試對照片的不同位置進行遮蓋，發現，遮蓋臉頰時，算法的AUC下降最大，其餘依次是前額、鼻子、眼睛、嘴巴、耳朵和下巴，這說明臉頰部分所能提取到的與冠狀動脈疾病有關的信息是最多的。
遮蓋不同位置對算法AUC的影響
研究人員表示，他們的算法有兩種潛在的應用場景。
第一，在醫院等專業機構應用於診斷前的預測。目前冠狀動脈疾病的診斷金標準是冠狀動脈造影，但它是一種有創的檢查方法，且費用較貴，還有術中及術後的併發症風險，因此，進行先行預測，是提高診斷陽性率，減少過度醫療的有效手段。
之前使用的一些預測模型，例如1979年發布的根據年齡、性別和胸痛類型進行判斷的Diamond-Forrester模型已經有些過時，且模型的建立是基於歐美人群數據，不一定具有普適性。研究人員認為基於新算法的人工智慧或許能夠替代傳統模型，進行診斷前的預測。
第二，在社區中應用於高風險人群的早期篩查。新的算法可以開發為行動應用程式，進行簡單的早期篩查，有問題的人可以儘早就醫。
圖片來自pixabay.com
不過研究人員也指出，後續，他們需要著手提高算法的特異性，也就是降低假陽性率，儘可能避免這種情況下給被檢測者帶來的焦慮擔憂和不必要的檢查。
在隨附的評論文章中[5]，英國牛津大學的研究人員首先肯定了新算法的便捷性和有效性，對於資金不足、早期篩查薄弱的國家和地區是非常有意義的。同時，他們也關注到了特異性較低的問題，評論認為，將冠狀動脈疾病定義為一條主要冠狀動脈狹窄程度≥50%可能比較簡單粗暴，這或許是特異性較低的原因之一。
另外，他們還提出，基於照片的檢測和基因檢測存在同樣一個問題，就是對個人信息的保護，在後續應用時，需要對倫理問題進行慎重考慮。
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參考資料：
[1] https://academic.oup.com/eurheartj/advance-article/doi/10.1093/eurheartj/ehaa640/5895010
[2] Christoffersen M, Frikkeschmidt R, Schnohr P, et al. Visible Age-Related Signs and Risk of Ischemic Heart Disease in the General Population A Prospective Cohort Study[J]. Circulation, 2014, 129(9): 990-998.
[3] Schnohr P, Lange P, Nyboe J, et al. Gray hair, baldness, and wrinkles in relation to myocardial infarction : the Copenhagen City Heart Study[J]. American Heart Journal, 1995, 130(5): 1003-1010.
[4] Ang M, Wong W, Park J, et al. Corneal arcus is a sign of cardiovascular disease, even in low-risk persons.[J]. American Journal of Ophthalmology, 2011, 152(5): 864-871.
[5] https://academic.oup.com/eurheartj/advance-article/doi/10.1093/eurheartj/ehaa608/5895430
本文作者 | 應雨妍