[摘要]"乳腺癌是全球女性中最常見(jiàn)的腫瘤之一。乳腺導(dǎo)管原位癌和浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌是乳腺癌的常見(jiàn)病理類型。在治療方法和患者預(yù)后結(jié)局方面,乳腺導(dǎo)管原位癌和浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌存在明顯差異,術(shù)前準(zhǔn)確辨識(shí)乳腺癌的病理類型可為臨床個(gè)體化治療策略的制定提供重要參考。近年來(lái),醫(yī)學(xué)影像學(xué)及人工智能在乳腺癌鑒別診斷中展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力。本文對(duì)醫(yī)學(xué)影像學(xué)及人工智能在乳腺導(dǎo)管原位癌和浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌鑒別診斷中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié),并對(duì)未來(lái)這一領(lǐng)域的發(fā)展方向予以展望,為臨床實(shí)踐提供有益參考。
[關(guān)鍵詞]"乳腺癌;人工智能;醫(yī)學(xué)影像學(xué);乳腺導(dǎo)管原位癌;浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌
[中圖分類號(hào)]"R445;"R737.9""""""[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]"A""""""[DOI]"10.3969/j.issn.1673-9701.2025.09.021
乳腺癌是全球女性中最常見(jiàn)的腫瘤之一[1]。乳腺導(dǎo)管原位癌(ductal"carcinoma"in"situ,DCIS)通常起源于終末導(dǎo)管小葉單位,屬于局限于乳腺導(dǎo)管內(nèi)的原位性腫瘤。DCIS被認(rèn)為是浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌(invasive"ductal"carcinoma,IDC)的前期階段,DCIS未經(jīng)治療可能演變?yōu)镮DC?!吨袊?guó)抗癌協(xié)會(huì)乳腺癌診治指南與規(guī)范(2024年版)》[2]建議DCIS患者行保乳術(shù)前無(wú)需進(jìn)行腋窩淋巴結(jié)清掃;但臨床上仍存在為降低IDC漏診率對(duì)DCIS患者進(jìn)行前哨淋巴結(jié)活檢的情況。因此,術(shù)前準(zhǔn)確識(shí)別DCIS和IDC對(duì)減輕患者負(fù)擔(dān)具有重要臨床意義。乳腺腫瘤的臨床診斷主要基于影像學(xué)手段,如乳腺X線攝影、磁共振成像(magnetic"resonance"imaging,MRI)和超聲檢查[2]。對(duì)比增強(qiáng)乳腺X線攝影作為近年來(lái)新興的乳腺成像方法也是原發(fā)性乳腺癌診斷和分期的重要工具,目前已逐漸應(yīng)用于臨床。人工智能(artificial"intelligence,AI)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要領(lǐng)域,機(jī)器學(xué)習(xí)是實(shí)現(xiàn)AI的關(guān)鍵途徑,深度學(xué)習(xí)作為機(jī)器學(xué)習(xí)的特殊分支,借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練達(dá)成更高級(jí)別的智能化。AI技術(shù)非常適用于醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域,可執(zhí)行諸多任務(wù),包括病變檢測(cè)、分割和分類等。
1""常規(guī)影像學(xué)方法鑒別診斷DCIS和IDC
乳腺X線攝影、超聲和MRI是臨床常用的乳腺影像學(xué)檢查手段,分別在顯示微鈣化、觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)與血流、呈現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu)輔助識(shí)別浸潤(rùn)性病變方面各有優(yōu)勢(shì),聯(lián)合使用可提高診斷準(zhǔn)確性。然而,因DCIS和IDC影像學(xué)表現(xiàn)存在重疊,準(zhǔn)確區(qū)分二者對(duì)制定合適治療方案意義重大,亟待探索優(yōu)化基于不同影像學(xué)特征的鑒別方法。
1.1""乳腺X線攝影
乳腺X線攝影因具有簡(jiǎn)便、快速等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于乳腺癌的臨床診斷[3]。乳腺X線攝影對(duì)檢測(cè)乳腺內(nèi)微小鈣化具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)[4]。研究表明DCIS患者的影像學(xué)表現(xiàn)多為單純鈣化,通常無(wú)明顯的腫塊形成[5-6]。陳輝[5]研究表明DCIS患者鈣化占比較高,IDC患者腫塊占比較高。研究證實(shí)X線征象對(duì)DCIS和IDC兩種病理類型乳腺癌的鑒別診斷具有一定的指導(dǎo)價(jià)值;但由于研究的樣本量小,導(dǎo)致DCIS與IDC患者在鈣化形態(tài)占比與鈣化分布占比的比較上存在一定困難。未來(lái)研究應(yīng)通過(guò)擴(kuò)大樣本量并進(jìn)行前瞻性設(shè)計(jì),進(jìn)一步探討鈣化形態(tài)和分布特征在乳腺癌早期診斷中的潛在作用。
1.2""超聲
超聲是首選的乳腺疾病和早期乳腺癌影像學(xué)檢查方法。Chen等[6]比較488例IDC和65例非篩查檢測(cè)DCIS患者的超聲特征,結(jié)果表明IDC超聲診斷準(zhǔn)確率為92.0%,DCIS準(zhǔn)確率為84.8%,證實(shí)超聲診斷DCIS和IDC的獨(dú)特價(jià)值。陳小霜等[7]對(duì)DCIS、乳腺微浸潤(rùn)癌(microinvasive"breast"carcinoma,MBC)及IDC的聲像圖特征差異進(jìn)行分析,結(jié)果表明MBC病灶比DCIS更大、更不規(guī)則,微小毛刺及微鈣化灶等表現(xiàn)更顯著;而與IDC比較,MBC聲像圖表現(xiàn)缺乏特異性。桑田等[8]研究證實(shí)IDC病灶后方回聲衰減或消失及邊緣毛刺征等特點(diǎn)與DCIS相比更多見(jiàn)。在非腫塊型DCIS和IDC鑒別方面,不同超聲檢查技術(shù)可從不同角度提供鑒別診斷依據(jù)[9-10]。謝蕓等[11]建立多模態(tài)超聲模型分析非腫塊型乳腺癌的超聲造影、超聲彈性成像和常規(guī)超聲特征,結(jié)果顯示多模態(tài)超聲診斷模型表現(xiàn)優(yōu)異,曲線下面積(area"under"the"curve,AUC)為0.836,證實(shí)其可用于鑒別非腫塊型DCIS與IDC,但該研究為回顧性研究,同樣受到樣本量限制。
1.3""MRI
在乳腺癌診斷中,MRI在區(qū)分DCIS和IDC方面同樣扮演重要角色。MRI是一種不涉及輻射的無(wú)創(chuàng)影像學(xué)技術(shù),高分辨率的乳腺組織成像可顯示病灶的大小、形態(tài)、局部擴(kuò)散情況、與周圍結(jié)構(gòu)的關(guān)系及血運(yùn)灌注信息和代謝特征。陳文嬌等[12]研究表明IDC與DCIS患者的MRI表現(xiàn)存在明顯不同,具體表現(xiàn)在病灶的形態(tài)、邊緣及強(qiáng)化特征等。趙雪等[13]研究顯示DCIS患者非腫塊樣強(qiáng)化更常見(jiàn),非腫塊樣和腫塊樣強(qiáng)化的病灶分布、病灶邊緣與內(nèi)部強(qiáng)化特征在IDC和DCIS患者中有顯著不同。
彌散加權(quán)成像(diffusion"weighted"imaging,DWI)是唯一能觀察活體中水分子微觀擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的MRI技術(shù),通過(guò)量化分析DWI中的表觀擴(kuò)散系數(shù)評(píng)估乳腺病變的性質(zhì),在測(cè)量腫瘤參數(shù)方面具有顯著優(yōu)勢(shì),其作為與腫瘤特征相關(guān)的診斷參數(shù),可用于DCIS和IDC診斷[14-16]。張勇[17]探討乳腺腫瘤感興趣區(qū)域的表觀擴(kuò)散系數(shù)與DWI的直方圖參數(shù)鑒別診斷DCIS和IDC的效果,研究發(fā)現(xiàn)各種病理類型乳腺癌數(shù)量分布較均衡,DCIS、IDC及不同IDC分級(jí)受試者操作特征曲線最大強(qiáng)度值參數(shù)具有良好的敏感度和特異性,這一結(jié)果也同之前的研究結(jié)果相符。利用DWI表觀擴(kuò)散系數(shù)對(duì)DCIS和IDC進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)DWI在乳腺癌病理分型中所提供的信息無(wú)法通過(guò)其他MRI序列獲得,表觀擴(kuò)散系數(shù)在IDC的診斷中具有輔助作用。
動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)磁共振成像(dynamic"contrast-"enhanced"magnetic"resonance"imaging,DCE-MRI)也是乳腺癌診斷中不可或缺的方法。吳朋等[18]通過(guò)對(duì)比分析DCIS、MBC和IDC患者的DWI與DCE-MRI特征后發(fā)現(xiàn),聯(lián)合參數(shù)的性能高于單項(xiàng)診斷參數(shù)。袁秀華等[19]對(duì)MRI-DWI鑒別診斷DCIS和IDC的價(jià)值進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),聯(lián)合參數(shù)表現(xiàn)優(yōu)異,其AUC為0.851。此外,不同功能的MRI技術(shù),如與乳腺癌灌注、代謝、擴(kuò)散、合成相關(guān)的技術(shù)不斷鼎新革故,也促進(jìn)DCIS和IDC鑒別診斷技術(shù)的發(fā)展[20]。綜上,MRI的各種檢查方法對(duì)DCIS和IDC的鑒別是可行的,但為避免過(guò)擬合,未來(lái)研究需在足夠大的數(shù)據(jù)集上訓(xùn)練模型,并結(jié)合更多的臨床數(shù)據(jù)評(píng)估這些方法對(duì)二者鑒別的可靠性和準(zhǔn)確性。
2""AI技術(shù)及其相關(guān)方法對(duì)DCIS和IDC鑒別診斷的應(yīng)用研究
1956年,AI術(shù)語(yǔ)被首次提出;2012年,圖像分類器的成功開(kāi)發(fā)和應(yīng)用促成AI復(fù)興,被稱為“第四次工業(yè)革命”[21]。近年來(lái),AI模型在醫(yī)學(xué)圖像領(lǐng)域的應(yīng)用獲得成功,使用范疇包括但不限于皮膚病診斷、心電圖解釋、病理切片及眼科圖像等[22]。在乳腺影像學(xué)中,AI利用乳腺X線攝影、數(shù)字乳腺斷層攝影、超聲、MRI掃描等技術(shù)對(duì)乳腺疾病進(jìn)行檢測(cè)和分類,均顯示出廣闊應(yīng)用前景。
2.1""基于AI的影像組學(xué)在DCIS和IDC鑒別診斷中的應(yīng)用研究
影像組學(xué)是一種非常有前途的工具,其融合醫(yī)學(xué)影像學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)和技術(shù),因其可從大規(guī)模醫(yī)學(xué)圖像中提取信息,在術(shù)前腫瘤評(píng)估方面具有巨大潛力[23-24]。Wu等[25]分別建立臨床模型并篩選最優(yōu)影像組學(xué)特征構(gòu)建影像組學(xué)特征模型區(qū)分MBC和DCIS,并進(jìn)一步將二者整合構(gòu)建列線圖模型。訓(xùn)練集和測(cè)試集中,列線圖模型的AUC均高于影像組學(xué)特征模型和臨床模型,分別為0.911和0.882,表現(xiàn)最佳。Hou等[26]使用基于乳腺X線攝影的影像組學(xué)特征,探討影像組學(xué)是否可區(qū)分DCIS和隱匿性IDC。研究發(fā)現(xiàn)在預(yù)測(cè)DCIS分期升級(jí)方面,臨床和影像組學(xué)特征結(jié)合模型的表現(xiàn)最佳,其在測(cè)試集中的AUC達(dá)到0.71。姜原等[27]利用乳腺癌瘤內(nèi)及瘤周DCE-MRI的影像組學(xué)特征鑒別乳腺DCIS與IDC,分別建立瘤內(nèi)、瘤周、瘤內(nèi)聯(lián)合瘤周的影像組學(xué)特征預(yù)測(cè)模型,結(jié)果顯示聯(lián)合預(yù)測(cè)模型效能最佳,AUC為0.922。該研究仍有其局限性。首先,該研究樣本量小且不均衡;其次,入組數(shù)據(jù)沒(méi)有限定于單一磁共振掃描獲得的圖像;最后,即使對(duì)非腫塊樣強(qiáng)化進(jìn)行手動(dòng)分割,仍無(wú)法完全避免主觀因素的影響。
通過(guò)綜合分析不同影像學(xué)數(shù)據(jù),影像組學(xué)可提供比單一影像學(xué)檢查更全面的腫瘤特征。但以上研究存在樣本量小、數(shù)據(jù)不均等問(wèn)題,未來(lái)研究可通過(guò)大規(guī)模、多中心的臨床數(shù)據(jù)驗(yàn)證影像組學(xué)的有效性,并進(jìn)一步結(jié)合臨床病理數(shù)據(jù)綜合分析,以提高其在乳腺癌分類中的應(yīng)用價(jià)值。
2.2""機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)在DCIS和IDC鑒別診斷中的應(yīng)用研究
影像組學(xué)非常依賴機(jī)器學(xué)習(xí),傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)最顯著的區(qū)別是使用手動(dòng)特性,研究者需要設(shè)計(jì)不同的特征并人工勾畫感興趣區(qū)域,不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力,且易受人為干擾。深度學(xué)習(xí)在大規(guī)模數(shù)據(jù)集上進(jìn)行訓(xùn)練時(shí),可更高效和靈活地處理復(fù)雜影像數(shù)據(jù);盡管深度學(xué)習(xí)模型被認(rèn)為是黑盒模型,但通過(guò)一些可解釋性技術(shù),解釋和理解深度學(xué)習(xí)模型的決策過(guò)程。Shi等[28]利用一種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的算法提取DCIS患者的乳腺X線攝影影像組學(xué)特征,并根據(jù)這些特征建立分類模型區(qū)分DCIS和隱匿性IDC,作者利用計(jì)算機(jī)輔助診斷技術(shù),取得比隨機(jī)猜測(cè)更好的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)隱匿性IDC的結(jié)果;Shi等[29]選用在非醫(yī)學(xué)圖像(如動(dòng)物、植物等)進(jìn)行預(yù)訓(xùn)練的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型作為特征提取器,從乳腺X線攝影中提取深度特征,訓(xùn)練多變量分類器預(yù)測(cè)DCIS患者中是否含有隱匿性IDC。將乳腺X線攝影提取的深度特征性能與前文基于傳統(tǒng)“手工”方法提取的計(jì)算機(jī)視覺(jué)特征性能進(jìn)行比較,結(jié)果顯示盡管僅在非醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行預(yù)訓(xùn)練,但乳腺X線攝影提取的深層特征表現(xiàn)出與手工制作特征相當(dāng)?shù)男阅埽捎糜陬A(yù)測(cè)DCIS分期升級(jí)這一具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。Zhu等[30]收集568例DCIS患者數(shù)據(jù)(含246例MBC患者的臨床和超聲數(shù)據(jù)),由3位乳腺超聲醫(yī)生分析超聲圖像構(gòu)建邏輯回歸模型,并與ResNet-50等5種深度學(xué)習(xí)模型對(duì)比。評(píng)估發(fā)現(xiàn)在基于超聲圖像識(shí)別DCIS中的MBC時(shí),Inception-v3模型性能最佳,AUC達(dá)0.803;表明深度學(xué)習(xí)模型可利用超聲圖像識(shí)別DCIS中的MBC,或能輔助臨床診斷。
3""展望
未來(lái),隨著數(shù)字乳腺X線攝影、乳腺超聲、MRI及對(duì)比增強(qiáng)乳腺X線攝影等技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步,應(yīng)用各種影像技術(shù)鑒別DCIS與IDC的前景十分廣闊,可更精準(zhǔn)識(shí)別和區(qū)分乳腺癌的不同階段;相信通過(guò)跨學(xué)科合作、技術(shù)創(chuàng)新和政策支持,使用各種影像技術(shù)結(jié)合AI鑒別DCIS和IDC的能力將越來(lái)越強(qiáng),并為乳腺癌患者的早期診斷和個(gè)性化治療提供有力支持。未來(lái)隨著數(shù)據(jù)量的增加、模型算法的優(yōu)化及可解釋性的提升,利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)鑒別DCIS和IDC將成為乳腺癌影像學(xué)研究的一個(gè)重要方向。
利益沖突:所有作者均聲明不存在利益沖突。
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(收稿日期:2024–11–26)
(修回日期:2025–03–11)