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当AI运用到罕见病
罕见病因其受到的关注少，不仅治疗药物的研发力度远小于常见病，诊断检测也面临着艰巨的困难。世界上已知的罕见病超过1万种，而其中约四分之三会影响到儿童，很多儿童在病情变得严重之前都不能被发现，受到影响的孩子们可能有1/3活不到5岁。
尽管如今基因检测技术成熟，但利用基因分型发现遗传性疾病需要大量的数据，因而并不能得到有效应用。不过，利用表型分型技术可通过观察得到的特征来了解疾病，特别对于一些有着面部特征的罕见病。
因此，通过“人脸识别”罕见病的技术应运而生。通过计算机视觉的应用程序，孩子只需拍一张面部照片，就能发现罕见病的蛛丝马迹！
如今，已有罕见疾病数据库收纳了约5000种罕见疾病，通过面部识别算法可识别检测出约1500种罕见病，150余个国家的5000多家机构正在使用这种识别工具，尤其为儿科医生、孩子父母提供帮助。通过AI识别面部特征，一些有特殊面容的罕见病或许就能被及早发现，例如下面这几种罕见病。
Noonan综合征（NS）：
婴幼儿期面容特征突出
NS是一种多系统病变的先天性遗传疾病，发病机理与编码丝裂原活化蛋白激酶（RAS-MAPK）的基因的突变导致RAS-MAPK信号传导通路异常有关，患者具有特殊面容、发育迟缓、学习困难、身材矮小、胸廓畸形、先天性心脏病、肾脏异常、淋巴管发育不良等特征[1-2]。
NS的许多可识别特征可能是发育过程中淋巴梗阻或功能障碍的结果，包括颈蹼、斜方肌突出、隐睾、乳距宽，以及双耳位低、后旋、耳廓厚和上睑下垂。与NS相关的面部特征随年龄变化[1]（图1），患者的面容特征在婴儿期和儿童早中期最为突出，随着年龄的增长，可区分的面部特征会变得越来越不典型。
图1 患有NS的家族五代人
■ NS的典型面容具体表现为：
上睑下垂、眼距宽、内眦赘皮、双眼外角下斜；
双耳位低、后旋、耳廓厚；
人中深、上唇饱满、腭弓高（＞55%）、小下颌（33%-43%）；
颈部：短、皮肤松弛、后发际低（约55%）；
可伴手足背水肿等；
■ 儿童患者可能有：
前额饱满、鼻短、鼻梁低、鼻尖饱满；
唇厚，鼻唇沟深而宽直达上唇等。
表1 按年龄划分的NS面部特征
NS的患病率约为1/2500~1/1000，由于表现可能较轻，且典型面部特征随年龄增长而消退，而诊断可能被忽视。因此早期如果通过面部识别及早发现该病的端倪，对NS患儿的及时诊治十分有意义。
威廉姆斯综合征（WS）：
小精灵面容
WS是一种常染色体线性遗传病，由第7号染色体7q11.23区域的20多个基因缺失引起，发病率约1/7500，其中LIMK1、ELN基因的缺失影响较大，导致多系统异常等一系列特征性临床表现。患者可见特殊面容、胸痛、心悸、发绀、智力低下、生长发育迟缓、肌张力异常、睡眠异常、内分泌异常、主动脉瓣上狭窄等心血管疾病等表现[3]。
患有WS的人通常表现出对其家庭来说并不典型的面部特征。患儿在出生后即可见特殊面容，表现为前额宽、双颞变窄、眶周丰满、星状/花边虹膜图案、平鼻梁、斜视、球状鼻尖、颧骨扁平、脸颊丰满、人中长、牙齿咬合不正、宽间距小齿、小下巴、耳垂突出。
青少年和成人经常会继续出现小颌畸形，但随着时间的推移，脸部会变长，鼻梁不再平坦，嘴唇丰满，嘴巴宽大（尤其是微笑时）[3-5]（图2）。
图2 一位WS患者3.5岁、21岁时的面容
对症治疗可改善WS症状，对于病情轻者，预后较好；病情重者，预后较差，因而早期诊断对WS患者而言裨益诸多，面部识别技术或能有效帮助疾病的识别。
WS需要注意与歌舞伎面谱综合征鉴别，二者均有智力障碍、发育迟缓、主动脉狭窄等表现，但后者的特殊面容与WS不一致，且有严重喂养困难，也可通过基因检测鉴别。
黏多糖贮积症Ⅱ型（MPS Ⅱ）：
男童智力障碍，口舌、鼻孔变厚！
MPS Ⅱ是一种罕见的遗传性疾病，是目前唯一的X连锁遗传黏多糖病，属于伴性隐性遗传，患者均为男性，发病率为每十万男婴中0.38~1.09例。发病原因是由于肝素和硫酸皮质醇逐步降解的关键酶、溶酶体水解酶艾杜糖-2-硫酸酯酶缺失，导致至少2/3的患者涉及大多数器官（包括大脑）、系统的重型临床表型[6]。
MPS Ⅱ的临床诊断并不简单，因为其依赖于对MPS Ⅱ通常不具有特异性的体征和症状的识别，表现与其他溶酶体贮积症或非溶酶体疾病类似。在大多数情况下，对MPS Ⅱ的首次怀疑源于患者的典型面部特征，尤其是在最严重的患者中。无论表型的严重程度如何，患者的外观和骨骼异常都是相似的[7]。
MPS Ⅱ患者在出生时通常表现正常。最常见的表现是2-4岁时表现出越来越明显的面部特征变粗，患者往往有宽鼻孔、突出的眶上脊和大下颌。患者的嘴唇可能很厚，有一个扩大、突出的舌头，头围一生都很大（图3）。患儿4-5岁前可能较高，之后开始落后于正常男孩。由于关节僵硬和挛缩，患者的活动能力会受到限制。
图3 一位MPS Ⅱ男孩6个月、5岁、9岁和30岁的面部特征进展
通常MPS Ⅱ所描述的体征和症状并不是其所特有的，也不是所有的症状都会出现在每个患者身上。因此，在没有MPS Ⅱ家族史的情况下，体征和症状的出现和最终诊断之间可能会出现延迟。MPS Ⅱ的症状很少在出生时出现，多在几年后才开始出现，所以最初基于面部特征怀疑MPS Ⅱ对诊断十分重要，人脸识别有巨大的用武之地。
白骆驼
虽然目前面部检测的算法很好，解决方案对前十名的预测有91%的准确性，但这个工具本身还不够完美。当患者有潜在严重疾病时，错误得到的疾病信息可能会让患者付出高昂的代价，而对健康人群发出的错误识别也会产生一定的负面影响。
当然，诊断的最终仍然需要人类来评估决策，“人脸识别”只是作为一种帮助医生提高效率的工具，并且在未来，相信人工智能还有更大的进步空间。AI或许在生物标志物和临床特征分析方法的领域也有所建树，对世上1万多种罕见疾病实现更广的覆盖。
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