利用视频Swin Transformer进行全球时空生物力学研究：多尺度验证及其对圆锥角膜疑似患者的临床意义

《npj Digital Medicine》：Global spatiotemporal biomechanics using video swin transformer: multiscale validation and clinical impact for keratoconus suspects

摘要

生物力学评估为角膜扩张性疾病的诊断和治疗提供了一种新的方法，尤其是圆锥角膜——这是一种以生物力学减弱为特征的致盲性眼病。然而，目前的早期诊断主要依赖于形态学检查，如角膜断层扫描，这可能导致一些病例被漏诊。本研究利用视频变换技术从变形视频中分析角膜的时空生物力学特性。该模型能够捕捉整个动态过程，显著提高了可疑病例的诊断准确性（AUC为0.9942；准确率为97.37%；95%置信区间：93.0%，99.7%）。时间重要性分析表明，反弹阶段的能量耗散是一个关键的早期标志。此外，基于原子力显微镜的纳米压痕和粘附测试证实，圆锥角膜患者的表观杨氏模量降低，粘附力增加。总之，本研究提出了一种新颖的、可解释的、基于体内视频数据的框架，有助于早期鉴别诊断和个性化干预。这种方法在精准医疗领域具有临床潜力。