隨著生活水平提升和電子產品廣泛使用,近視問題愈發嚴峻,已成為全球性公共衛生議題。數據顯示,全球近視患病率超28.3%,預計2050年將達49.8%,我國超7億人近視,兒童青少年近視率更是位居世界第一。在此背景下,角膜塑形鏡作為控制兒童近視的有效手段,其驗配精準度對近視防控效果和患者眼健康至關重要。而機器學習技術在各領域的成功應用,為角膜塑形鏡驗配帶來了新的突破方向,相關研究成果對2025年角膜塑形鏡行業投資有著重要的參考價值。
近視加深會顯著增加青光眼、白內障等嚴重眼病風險,嚴重威脅視力健康。《2025-2030年中國角膜塑形鏡行業市場深度研究與戰略諮詢分析報告》顯示,在多種近視控制方法中,角膜塑形鏡憑藉獨特的塑形原理,能在夜間對角膜進行塑形,使患者白天無需佩戴眼鏡即可清晰視物,成為控制和緩解兒童近視的有效方式之一。然而,由於角膜塑形鏡直接與角膜長期接觸,不當驗配易引發併發症,因此精準確定鏡片參數尤為關鍵。目前臨床常用的抽卡法和計算法,需要多次試戴檢測,不僅給患者帶來眼部不適,還增加了醫患糾紛風險,這使得角膜塑形鏡驗配領域急需更精準高效的解決方案,也為行業投資帶來了機遇。
回顧性收集某眼科醫院 2021 年 10 月至 2023 年 6 月期間 644 例驗配角膜塑形鏡的近視患者臨床資料。納入標準為球鏡度不超 - 6.25D、柱鏡度數不超 - 3.5D、最佳矯正視力不低於 6/6 且無佩戴禁忌症;排除臨床數據不完整及佩戴狀態不佳需調片的情況,並僅選取左眼數據確保獨立性。該研究遵循倫理規範,為後續模型構建提供了可靠數據基礎。
構建了 XGBoost、RF、SVR、嶺回歸、堆疊這 5 種機器學習模型。XGBoost 基於 GBDT,通過疊加弱學習器並引入正則化降低過擬合風險;RF 基於 Bagging,整合多個決策樹提升準確性;SVR 構造平滑回歸函數實現間隔最大化;嶺回歸加入 L2 正則化解決多重共線性和過擬合問題;堆疊模型則將嶺回歸和 GBDT 的預測結果組合,以提升預測準確性,這些模型為探索角膜塑形鏡驗配新方法提供了多樣化的技術手段。
患者眼部基線特徵涵蓋可見虹膜直徑、平坦 K 值等多項檢測指標,這些數據為模型構建提供了豐富的特徵信息。在模型構建過程中,經過數據收集匯整、預處理、劃分,以及模型構建、訓練、評估、參數調優和再評估等步驟,確保模型的可靠性和有效性。以 XGBoost 模型為例,其最重要的 5 個特徵分別是球鏡度、平坦 K 值、眼軸長度、陡峭 K 值、平坦 e 值,不同模型對特徵的敏感度各有差異。
通過可決係數(R²)、平均絕對誤差(MAE)、均方誤差(MSE)、標準誤差(RMSE)等指標評估模型準確性。結果顯示,在對 BC、RC、AC1、AC2 的預測中,堆疊模型的 R² 分別達到 0.935、0.990、0.945、0.886,MAE 分別為 0.066、0.017、0.241、0.436,MSE 分別為 0.009、0.001、0.096、0.284,RMSE 分別為 0.095、0.025、0.31、0.531 ,均優於其他模型。其皮爾遜相關係數在對應弧段分別為 0.967、0.995、0.974、0.943,表現出良好正相關性。Bland - Altman 檢驗也表明,堆疊模型預測值與真實值一致性高,差異在統計學上不顯著。
綜合各項評估指標,在構建的5種機器學習模型中,堆疊模型在角膜塑形鏡驗配的預測準確性上表現卓越,誤差更小,與下單鏡片參數一致性高,可作為角膜塑形鏡的輔助驗配方法。不過,堆疊模型對不同弧段的預測準確性存在差異,其中RC弧段表現最佳,AC2 弧段仍有較大提升空間,值得進一步深入研究。
綜上所述,在近視問題日益嚴重的當下,角膜塑形鏡市場需求持續增長,而傳統驗配方法的局限性為行業發展帶來挑戰的同時也創造了機遇。通過對大量臨床數據的分析和多種機器學習模型的構建與評估,發現堆疊模型在角膜塑形鏡驗配預測中展現出較高準確性和可靠性,有望成為角膜塑形鏡輔助驗配的重要技術手段。這一研究成果不僅為角膜塑形鏡的精準驗配提供了新方向,也為2025年角膜塑形鏡行業投資提供了極具價值的參考,預示著在該領域引入機器學習技術將成為提升行業競爭力的關鍵因素,具有廣闊的發展前景和投資潛力。