人工智能對放射科實習生和住培醫(yī)師檢出肺結節(jié)的輔助價值

張?zhí)磔x，曾錦梁，劉舒珊，李玉林，范偉雄（通信作者）

（梅州市人民醫(yī)院放射科 廣東 梅州 514031）

肺結節(jié)是早期肺癌的主要表現(xiàn)形式之一，其早期發(fā)現(xiàn)對肺癌患者的檢出具有重要意義[1]。目前，胸部CT以其對肺結節(jié)的高度敏感性，成為肺結節(jié)篩查的最重要影像檢查[2]。實習生和住培醫(yī)師作為放射科的初學者及重要后備人才，熟練運用胸部CT 篩查肺結節(jié)是其必須學習和掌握的技能。然而，由于胸部CT 閱片量大，閱片耗時間，且初學者自身能力或經驗不足，常導致肺結節(jié)漏診的情況時有發(fā)生。因此，如何提高實習生和住培醫(yī)師篩查肺結節(jié)的檢出效能，已成為臨床實踐教學中的重要課題。人工智能（AI）是一門新興的科學技術，近年越來越多應用于醫(yī)學領域，尤其是肺結節(jié)AI 輔助診斷技術日趨成熟，在肺結節(jié)的診斷及教學中得到廣泛關注[3-5]。因此，本文旨在探討AI 對實習生和住培醫(yī)師篩查肺結節(jié)的輔助價值，以期為AI 在臨床及教學工作中的應用提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性收集2022年9月—10月在梅州市人民醫(yī)院行胸部CT 檢查的40 例患者圖像，其中男性18 例，女性22 例，年齡22 ～63 歲，平均年齡（40.18±10.86）歲。納入標準：①患者胸部CT 經一名主治醫(yī)師和一名主任醫(yī)師確定至少包含1 個肺結節(jié)，且肺結節(jié)直徑小于3 cm；②胸部CT 圖像滿足AI 軟件處理要求。排除標準：①胸部CT 圖像存在明顯呼吸、運動或金屬偽影；②患者有肺部彌漫性病變，嚴重影響肺結節(jié)檢出者。

1.2 方法

采用西門子SOMATOM Dedinition As、聯(lián)影uCT 960+及GE Discovery CT750 HD 成像設備行胸部CT 掃描。所有患者取仰臥位，雙手上舉，掃描范圍自胸廓入口至肋膈角，在吸氣末屏氣螺旋掃描采集容積數(shù)據(jù)。掃描參數(shù)為：管電壓100 ～120 kV，管電流采用自動毫安秒，矩陣512×512，層厚為5 mm，重建層厚1.00 ～1.25 mm。圖像分析采用肺窗進行觀察，相應窗寬為1 500 HU，窗位為-400 HU。

1.3 肺結節(jié)參照標準及閱片方式

本研究肺結節(jié)參照標準確定流程如下：首先由一名主治醫(yī)師結合AI 輔助診斷軟件對胸部CT 薄層圖像進行逐層閱片，確認病灶并標注位置層面，隨后將結果交給一名具有20年以上影像工作經驗的主任醫(yī)師，由主任醫(yī)師再次閱片并做最后判定，以此作為參照標準。

招募在我院放射科輪轉的影像專業(yè)實習生和住培醫(yī)師各一名作為閱片者，按以下兩種模式進行閱片。①獨立閱片模式：在不借助AI 軟件輔助的情況下，閱片者在影像歸檔和通信系統(tǒng)（picture archiving and communication system，PACS）上對胸部CT 薄層圖像進行逐層閱片，并詳細記錄每個肺結節(jié)的位置、層面及對每例患者的閱片時間。②AI 輔助閱片模式：經過兩周洗脫期后，閱片者在AI 軟件輔助下進行再次閱片，并記錄每個肺結節(jié)的位置、層面及對每例患者的閱片時間。本研究AI 輔助診斷軟件采用聯(lián)影智能肺結節(jié)AI 輔助檢測軟件v730（圖1），該軟件具備肺結節(jié)定位、測量、類型判定、良惡性分析及自動生成結構化報告等功能。以肺結節(jié)參照標準為對照，肺結節(jié)檢出率=真陽性肺結節(jié)個數(shù)/參照標準結節(jié)總數(shù)×100%。

圖1 肺結節(jié)CT 影像人工智能輔助診斷軟件

1.4 觀察指標

①計算獨立閱片和AI 輔助閱片模式的肺結節(jié)檢出率，比較兩種閱片模式檢出效能的差異性；②比較獨立閱片和AI 輔助閱片模式的閱片時間的差異性。

1.5 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 20.0 統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析。符合正態(tài)分布的計量資料以均數(shù)±標準差（）表示，采用t檢驗；計數(shù)資料以頻數(shù)（n）、百分率（%）表示，采用χ2檢驗。以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 肺結節(jié)參照標準

40 例患者的肺部CT 影像上共確定102 個肺結節(jié)，每例患者肺結節(jié)數(shù)為1 ～6 個，平均為（2.55±1.26） 個結節(jié)。

2.2 實習生和住培醫(yī)師兩種閱片模式的檢出效能及閱片時間比較

實習生獨立閱片共檢出65 個結節(jié)（其中真陽性結節(jié)57 個，假陽性結節(jié)8 個），借助AI 閱片后共檢出104 個結節(jié)（其中真陽性結節(jié)91 個，假陽性結節(jié)13 個）。實習生AI 輔助閱片模式的肺結節(jié)檢出率高于獨立閱片模式，閱片時間短于獨立閱片，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表1。

表1 實習生和住培醫(yī)師獨立閱片與AI 輔助閱片模式的檢出率和閱片時間

住培醫(yī)師獨立閱片共檢出71 結節(jié)（其中真陽性結節(jié)66 個，假陽性結節(jié)5 個），借助AI 閱片后共檢出105 個結節(jié)（其中真陽性結節(jié)94 個，假陽性結節(jié)11 個）。住培醫(yī)師AI 輔助閱片模式的肺結節(jié)檢出率高于獨立閱片模式，閱片時間短于獨立閱片，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表1。

3 討論

目前，肺癌是發(fā)病率最高的惡性腫瘤，也是癌癥性死亡的主要病因。肺結節(jié)是早期肺癌的主要表現(xiàn)形式，采用胸部CT 篩查肺結節(jié)有助于早期發(fā)現(xiàn)肺癌，對改善患者預后具有重要意義[6]。隨著健康體檢意識提升和低劑量胸部CT 普及，肺結節(jié)篩查工作已成為放射科的日常工作的重點之一。對于影像專業(yè)的實習生和住培醫(yī)師等初學者，胸部CT 既是其學習和培訓的重要內容，也是其在臨床實踐的主要工作。然而，由于實習生和住培醫(yī)師尚在學習和培訓階段，工作經驗相對不足，對于直徑較小、形狀異質化高的肺小結節(jié)，在臨床實踐中的檢出效能不盡人如意。近年來，人工智能輔助診斷技術突飛猛進，逐漸應用于全身各系統(tǒng)疾病的檢出、診斷、治療及預后預測等方面，尤其在肺結節(jié)的檢出中應用廣泛[7-8]。因此，本研究旨在探討肺結節(jié)AI 技術對實習生和住培醫(yī)師的輔助價值，以期獲得一種高效的“AI+”工作及教學模式。

本文發(fā)現(xiàn)，實習生和住培醫(yī)師在AI 輔助閱片模式的肺結節(jié)檢出率，較獨立閱片模式獲得顯著提升，該結果與文獻報道相符[9-10]。張正華等[9]評估基于深度學習的AI檢測系統(tǒng)對實習生肺結節(jié)檢出率的影響，結果顯示實習生借助AI 閱片的肺結節(jié)檢出率顯著高于單獨閱片，檢出率由41.33%提高至97.46%。范鴻禹等[10]研究了AI 輔助低、高年資住培醫(yī)師對肺結節(jié)的檢測效能，結果顯示低、高年資住培醫(yī)師借助AI 閱片的肺結節(jié)檢出率均有顯著提升，其中低年資住培醫(yī)師借助AI 閱片前后的檢出率分別為47.43%與77.07%，高年資住培醫(yī)師借助AI 閱片前后的檢出率分別為50.50%與81.29%，且差異均具有統(tǒng)計學意義。本文結果顯示，在肺結節(jié)AI 軟件的輔助下，實習生對肺結節(jié)的檢出率由55.88%提升至89.22%，住培醫(yī)師對肺結節(jié)的檢出率由64.71%提升至92.16%。分析原因為：首先，肺結節(jié)AI具有極為強大的深度學習能力和圖像識別能力，能夠對全肺所有可疑病灶進行自動識別，并在胸部CT 上進行詳細標注，有助于閱片者對各個肺結節(jié)進行全面、細致觀察，從而最大限度避免漏診，提高肺結節(jié)檢出率。其次，實習生與住培醫(yī)師在獨立閱片時，由于經驗相對不足，且胸部薄層CT 閱片量大，可能導致漏診或誤診情況出現(xiàn)，而在AI 輔助閱片的模式下，AI 軟件不僅能夠標示出各個肺結節(jié)，還能夠提供每個肺結節(jié)的詳細形態(tài)學參數(shù)，充當閱片者的“第2 雙眼睛”，彌補閱片者工作經驗的不足，進行準確的篩查和診斷工作[11]。

本文結果還發(fā)現(xiàn)，實習生與住培醫(yī)師在AI 輔助閱片模式的閱片時間均顯著短于獨立閱片模式時間，該結果與文獻報道一致。張正華等[9]研究結果顯示，實習生在肺結節(jié)AI 輔助下的閱片時間顯著短于獨立閱片模式，閱片時間能夠縮減80%。孫婷婷等[12]研究發(fā)現(xiàn)，低年資住培醫(yī)師獨立閱片模式和AI 輔助閱片模式平均每例CT的閱片時間分別為411.9 s 和319.7 s，后者較前者縮短22.38%。分析原因為：首先，肺結節(jié)AI 通過深度學習算法可在數(shù)秒內對海量CT 圖像進行快速篩查，并在CT 圖像上標記出所有可疑結節(jié)，有助于閱片者迅速在CT 圖像上定位肺結節(jié)，提升閱片效率，縮短閱片時間。第二，肺結節(jié)AI 還具有病灶導航列表模塊，閱片者不僅可通過點擊導航列表實時定位每個結節(jié)，還可在導航列表瀏覽各個結節(jié)的大小、類型及良惡性等信息，提升診斷效率，縮短閱片時間。

本研究存在一定局限性。首先，本文著重于研究AI對放射科實習生和住培醫(yī)師等初學者檢出肺結節(jié)的輔助價值，而對于不同年資醫(yī)師，尤其高年資醫(yī)師對肺結節(jié)的輔助價值尚不清楚，有待進一步研究。其次，本研究未對不同大小、類型的肺結節(jié)的檢出率進行分層分析，將來需擴大樣本量進一步研究。

綜上所述，人工智能有助于提升實習生和住培醫(yī)師肺結節(jié)檢出效能，且顯著縮短閱片時間，值得在臨床工作和教學中推廣應用。