基于人工智能技術(shù)的肺部CT掃描在肺結(jié)節(jié)篩查及良惡性鑒別診斷中的應(yīng)用分析

劉亞斌 周 圍 白 琛 周成香

1.成都醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院放射科(四川 成都 610500)

2.成都醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院超聲科(四川 成都 610500)

目前，X線(xiàn)計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)已在臨床廣泛應(yīng)用，在疾病篩查及診療中發(fā)揮重要作用，CT對(duì)肺結(jié)節(jié)的定性診斷價(jià)值也得到臨床的認(rèn)可[1]。但多發(fā)肺結(jié)節(jié)在臨床較為常見(jiàn)，對(duì)于體積較小的肺結(jié)節(jié)，CT掃描易漏診，可能造成診療延誤，影響患者預(yù)后[2]。近年，人工智能(AI)技術(shù)逐漸應(yīng)用于醫(yī)療體系，利用AI技術(shù)算法診斷肺結(jié)節(jié)，也是臨床關(guān)注的熱點(diǎn)，該技術(shù)能輔助影像科醫(yī)師快速、準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)肺結(jié)節(jié)，降低漏診率，對(duì)肺結(jié)節(jié)篩查有利[3]?；诖耍狙芯炕仡櫺苑治鑫以?27例行肺部CT掃描的肺結(jié)節(jié)患者臨床資料，以評(píng)估AI技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，為肺結(jié)節(jié)篩查提供新思路，現(xiàn)將研究結(jié)果報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料回顧性分析2017年3月至2019年12月我院127例行肺部CT掃描的肺結(jié)節(jié)患者臨床資料。

納入標(biāo)準(zhǔn)：經(jīng)肺部CT掃描見(jiàn)非鈣化結(jié)節(jié)，經(jīng)病理檢查或臨床治療、隨訪(fǎng)等確診；CT圖像清晰、病灶明確；臨床資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：伴彌漫性轉(zhuǎn)移、間質(zhì)性肺病；病灶出現(xiàn)廣泛瘢痕形成、纖維化、水腫；CT掃描難以確認(rèn)病灶或不能進(jìn)行標(biāo)記。127例肺結(jié)節(jié)患者男性75例，女性52例；年齡42～76(62.19±12.39)歲。

1.2 方法經(jīng)Siemens somatom definition AS+128排螺旋CT和飛利浦MX 16 EVO螺旋CT行肺部掃描，掃描由胸廓入口至肺底部，掃描均在患者一次吸氣后屏氣完成；掃描參數(shù)，管電壓120kV，管電流200mA，層厚5mm，螺距1.375:1，矩陣512×512，視野360mm，重建層厚1.5mm?；贏I技術(shù)CT掃描：采用深睿醫(yī)療公司生產(chǎn)的AI軟件，將患者肺部CT掃描圖像導(dǎo)入軟件工作站，由系統(tǒng)自動(dòng)批量完成肺結(jié)節(jié)識(shí)別、標(biāo)記。專(zhuān)業(yè)醫(yī)師CT掃描：以雙盲法，由兩名高年資影像科專(zhuān)業(yè)醫(yī)師對(duì)原始肺部CT掃描圖像進(jìn)行分析，以2者報(bào)告一致視為有效，否則與另一名高年資醫(yī)師進(jìn)行探討后，得出最終結(jié)論；肺結(jié)節(jié)定性定量判斷參考《胸部CT肺結(jié)節(jié)數(shù)據(jù)標(biāo)注與質(zhì)量控制專(zhuān)家共識(shí)(2018)》[4]相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。真陽(yáng)性結(jié)節(jié)判斷標(biāo)準(zhǔn)：在基于AI技術(shù)CT掃描影像圖及報(bào)告中，兩名高年資影像科專(zhuān)業(yè)醫(yī)師在橫斷面觀(guān)察，發(fā)現(xiàn)可疑病灶后，參考多平面重建、局部三維重建等圖像，確定肺結(jié)節(jié)，以2者報(bào)告一致視為有效。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 22.0軟件分析數(shù)據(jù)，計(jì)數(shù)資料以n(%)表示，比較采用χ2檢驗(yàn)或精確概率法；計(jì)量資料以()表示；使用Kappa值評(píng)估一致性，0.81～1.00完全一致，0.61～0.80基本一致，0.41～0.60中等一致，0.21～0.40一般一致，0.00～0.20輕度一致；P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 基于AI技術(shù)CT掃描與專(zhuān)業(yè)醫(yī)師CT掃描對(duì)良惡性肺結(jié)節(jié)的診斷價(jià)值127例患者中103例(114個(gè)病灶)經(jīng)病理檢查確診，24例(37個(gè)病灶)經(jīng)臨床治療及隨訪(fǎng)確診；基于AI技術(shù)CT掃描診斷良惡性肺結(jié)節(jié)的準(zhǔn)確率為95.36%，Kappa值為0.905，完全一致；專(zhuān)業(yè)醫(yī)師CT掃描診斷良惡性肺結(jié)節(jié)的準(zhǔn)確率為96.03%，Kappa值為0.919，完全一致；AI技術(shù)及專(zhuān)業(yè)醫(yī)師對(duì)良惡性肺結(jié)節(jié)均具有極高的診斷價(jià)值，見(jiàn)表1～表2。

表1 基于AI技術(shù)CT掃描對(duì)良惡性肺結(jié)節(jié)的診斷價(jià)值

表2 專(zhuān)業(yè)醫(yī)師CT掃描對(duì)良惡性肺結(jié)節(jié)的診斷價(jià)值

2.2 基于AI技術(shù)CT掃描與專(zhuān)業(yè)醫(yī)師CT掃描對(duì)真陽(yáng)性結(jié)節(jié)的診斷價(jià)值127例患者共發(fā)現(xiàn)548個(gè)真陽(yáng)性結(jié)節(jié)，基于AI技術(shù)CT掃描檢出540個(gè)(98.54%)，專(zhuān)業(yè)醫(yī)師CT掃描檢出255個(gè)(46.53%)，基于AI技術(shù)CT掃描對(duì)真陽(yáng)性結(jié)節(jié)的漏診率明顯低于專(zhuān)業(yè)醫(yī)師(P<0.05)，但誤診率明顯高于專(zhuān)業(yè)醫(yī)師(P<0.05)，見(jiàn)表3。

表3 基于AI技術(shù)CT掃描與專(zhuān)業(yè)醫(yī)師CT掃描對(duì)真陽(yáng)性結(jié)節(jié)的診斷價(jià)值

2.3 基于AI技術(shù)CT掃描與專(zhuān)業(yè)醫(yī)師CT掃描對(duì)不同直徑真陽(yáng)性結(jié)節(jié)的診斷價(jià)值專(zhuān)業(yè)醫(yī)師CT掃描對(duì)直徑>10mm真陽(yáng)性結(jié)節(jié)檢出率最高，對(duì)直徑<5mm真陽(yáng)性結(jié)節(jié)檢出率最低，但對(duì)不同直徑真陽(yáng)性結(jié)節(jié)檢出率均低于基于AI技術(shù)CT掃描(P<0.05)，見(jiàn)表4。

表4 基于AI技術(shù)CT掃描與專(zhuān)業(yè)醫(yī)師CT掃描對(duì)不同直徑真陽(yáng)性結(jié)節(jié)的診斷價(jià)值

2.4 基于AI技術(shù)CT掃描與專(zhuān)業(yè)醫(yī)師CT掃描對(duì)不同性質(zhì)真陽(yáng)性結(jié)節(jié)的診斷價(jià)值專(zhuān)業(yè)醫(yī)師CT掃描對(duì)部分實(shí)性真陽(yáng)性結(jié)節(jié)檢出率最高，對(duì)實(shí)性真陽(yáng)性結(jié)節(jié)檢出率最低，且對(duì)實(shí)性和磨玻璃真陽(yáng)性結(jié)節(jié)檢出率均低于基于AI技術(shù)CT掃描(P<0.05)，見(jiàn)表5。

表5 基于AI技術(shù)CT掃描與專(zhuān)業(yè)醫(yī)師CT掃描對(duì)不同性質(zhì)真陽(yáng)性結(jié)節(jié)的診斷價(jià)值

圖1～圖4 為同一患者行CT掃描后AI診斷和專(zhuān)業(yè)醫(yī)師診斷結(jié)果：AI技術(shù)發(fā)現(xiàn)肺部10個(gè)結(jié)節(jié)，醫(yī)師人工診斷發(fā)現(xiàn)4個(gè)結(jié)節(jié)，術(shù)后病理證實(shí)右肺中葉結(jié)節(jié)為惡性：浸潤(rùn)性腺癌。(圖1：AI技術(shù)發(fā)現(xiàn)10個(gè)肺部結(jié)節(jié)，提示兩個(gè)結(jié)節(jié)為惡性；圖2：右肺中葉結(jié)節(jié)橫斷面圖像，專(zhuān)業(yè)醫(yī)師診斷提示右肺中葉結(jié)節(jié)為惡性；圖3：右肺中葉結(jié)節(jié)冠狀位重組圖像，利于觀(guān)察病變特征；圖4：右肺中葉結(jié)節(jié)矢狀位重組圖像，利于觀(guān)察病變特征)。

3 討 論

CT在良惡性腫瘤診斷中均有良好應(yīng)用價(jià)值，對(duì)于肺結(jié)節(jié)，CT也能根據(jù)不同征象準(zhǔn)確判斷良惡性結(jié)節(jié)[5]。不規(guī)則形態(tài)、磨玻璃影及邊緣棘突征、毛刺征等均為胸部CT對(duì)肺結(jié)節(jié)定性判斷的重要依據(jù)，此類(lèi)征象與惡性腫瘤細(xì)胞增殖快、并向鄰近支氣管或淋巴管浸潤(rùn)相關(guān)，使CT能定性判斷肺結(jié)節(jié)[6]。本研究結(jié)果也顯示，基于AI技術(shù)CT掃描及專(zhuān)業(yè)醫(yī)師CT掃描診斷良惡性肺結(jié)節(jié)的準(zhǔn)確率分別為95.36%、96.03%，與病理、臨床確診結(jié)果一致性極高。提示CT掃描對(duì)肺結(jié)節(jié)定性診斷價(jià)值較高。但此類(lèi)經(jīng)病理、臨床確診的肺結(jié)節(jié)多為體積較大結(jié)節(jié)，對(duì)于體積較小結(jié)節(jié)，臨床篩查難度較大。

據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[7]，單發(fā)直徑>8mm的實(shí)性結(jié)節(jié)、單發(fā)直徑≥6mm的磨玻璃結(jié)節(jié)及直徑>6mm的部分實(shí)性結(jié)節(jié)，均有惡性可能，臨床也應(yīng)及早檢出，并制定按時(shí)復(fù)查方案，以盡早確定惡性病變。本研究也發(fā)現(xiàn)，專(zhuān)業(yè)醫(yī)師CT掃描對(duì)真陽(yáng)性結(jié)節(jié)檢出率為46.53%，顯著低于基于AI技術(shù)CT掃描的98.54%。這也說(shuō)明，人工CT掃描存在漏診、誤診的缺陷?？紤]該結(jié)果與部分微、小肺結(jié)節(jié)及位置特殊結(jié)節(jié)，醫(yī)師易忽略，造成漏診及誤診，而AI技術(shù)能有效標(biāo)記微、小結(jié)節(jié)，減少漏診有關(guān)[8]。但基于AI技術(shù)CT掃描對(duì)真陽(yáng)性結(jié)節(jié)的誤診率明顯高于專(zhuān)業(yè)醫(yī)師。這也說(shuō)明，AI技術(shù)軟件設(shè)置的檢出結(jié)節(jié)大小閾值低，對(duì)血管局部交叉點(diǎn)、飽滿(mǎn)的血管分叉處等血管部分也易判斷為結(jié)節(jié)，導(dǎo)致假陽(yáng)性率較高[9]。AI技術(shù)CT掃描假陽(yáng)性率較高這一缺點(diǎn)，也造成臨床工作量升高，進(jìn)一步增加醫(yī)療負(fù)擔(dān)。

另外，專(zhuān)業(yè)醫(yī)師CT掃描對(duì)部分實(shí)性真陽(yáng)性結(jié)節(jié)檢出率較高，可達(dá)到與AI技術(shù)相當(dāng)?shù)乃剑珜?duì)實(shí)性和磨玻璃真陽(yáng)性結(jié)節(jié)檢出率仍低于基于AI技術(shù)CT掃描。這也表明，基于AI技術(shù)CT掃描對(duì)肺結(jié)節(jié)的檢出率高，能盡可能檢出不同性質(zhì)肺結(jié)節(jié)。不僅如此，專(zhuān)業(yè)醫(yī)師CT掃描對(duì)不同直徑真陽(yáng)性結(jié)節(jié)檢出率均低于基于AI技術(shù)CT掃描，但專(zhuān)業(yè)醫(yī)師CT掃描對(duì)直徑>10mm真陽(yáng)性結(jié)節(jié)檢出率可達(dá)95.12%。提示，專(zhuān)業(yè)醫(yī)師雖然對(duì)體積較小的結(jié)節(jié)易漏診，但對(duì)惡性程度較高的直徑>10mm結(jié)節(jié)檢出率也高，且專(zhuān)業(yè)醫(yī)師臨床經(jīng)驗(yàn)豐富，誤診率低，對(duì)肺結(jié)節(jié)臨床判斷有利。

綜上所述，基于AI技術(shù)CT掃描對(duì)肺結(jié)節(jié)診斷價(jià)值較高，真陽(yáng)性結(jié)節(jié)檢出率較高，漏診率低，但誤診率較高，臨床可進(jìn)一步設(shè)置判斷參數(shù)，以降低誤診率。