AI識別技術(shù)在早期肺癌診斷中的應(yīng)用價值分析

張治佳 植萱奇 黎聯(lián)弟

【摘要】 目的 研究人工智能（AI）識別技術(shù)對早期肺癌的診斷價值。方法 選取60例經(jīng)病理檢驗(yàn)確診為早期肺癌的患者和同期50例病理檢驗(yàn)為良性肺結(jié)節(jié)的患者， 患者均給予CT拍攝胸片， 分別進(jìn)行AI識別技術(shù)讀片和人工讀片。對比AI識別技術(shù)讀片、人工讀片對早期肺癌的敏感性、特異性、準(zhǔn)確性及總讀片時間。結(jié)果 AI識別技術(shù)讀片對早期肺癌的敏感性為96.67%（58/60）， 特異性為80.00%（40/50）， 準(zhǔn)確性為89.09%（98/110）。人工讀片對早期肺癌的敏感性為83.33%（50/60）， 特異性為96.00%（48/50）， 準(zhǔn)確性為89.09%（98/110）。AI識別技術(shù)讀片對早期肺癌的敏感性高于人工讀片， 特異性明顯低于人工讀片， 總讀片時間明顯短于人工讀片， 差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）;兩種讀片方式對早期肺癌的準(zhǔn)確性比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。結(jié)論 相對于人工讀片， AI識別技術(shù)可有效提高早期肺癌的診斷敏感性， 輔助醫(yī)師更有效、快速地篩查早期肺癌， 值得臨床推廣。

【關(guān)鍵詞】 人工智能識別技術(shù);早期肺癌;診斷

DOI：10.14163/j.cnki.11-5547/r.2020.22.023

肺癌是常見的肺部原發(fā)性惡性腫瘤， 早期可通過手術(shù)治愈， 進(jìn)展期腫瘤則需同步進(jìn)行放療、化療， 晚期肺癌主要以減輕癥狀， 延長生存時間為主[1]。目前臨床主要采用胸部CT掃描醫(yī)師閱片進(jìn)行早期篩查， 隨著CT檢查普遍應(yīng)用， 大量的可疑結(jié)節(jié)如實(shí)性結(jié)節(jié)、部分實(shí)性結(jié)節(jié)等為臨床醫(yī)師區(qū)分早期肺結(jié)節(jié)帶來了困難[2]。近年， 谷歌健康和美國西北大學(xué)醫(yī)學(xué)院共同研發(fā)了可根據(jù)胸部CT圖像檢測出惡性肺結(jié)節(jié)的AI系統(tǒng)， 其通過深度學(xué)習(xí)技術(shù)構(gòu)建模型， 將AI技術(shù)應(yīng)用于CT讀片中， 輔助醫(yī)師提高篩查準(zhǔn)確性[3]。因此， 本次研究旨在分析AI識別技術(shù)在早期肺癌診斷中的應(yīng)用價值， 現(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1. 1 一般資料 選擇本院2018年12月～2019年10月收治的60例經(jīng)病理檢驗(yàn)確診為早期肺癌患者， 另選取同期50例病理檢驗(yàn)為良性肺結(jié)節(jié)的患者作為研究對象。參與研究的患者中， 男69例， 女41例;平均年齡（47.23±6.45）歲。所有肺癌患者均符合《肺癌的診斷和分期臨床指引》[4]中關(guān)于早期肺癌的診斷標(biāo)準(zhǔn)。納入標(biāo)準(zhǔn)：①所有患者均經(jīng)胸部CT檢測顯示有肺結(jié)節(jié)， 并經(jīng)病理檢查確診;②胸部CT檢測顯示肺結(jié)節(jié)直徑<3 cm;③所有患者及家屬對此次研究均知情同意。排除標(biāo)準(zhǔn)：①對碘佛醇類試劑有過敏史者;②肺部鈣化或有空洞者;③臨床病例資料不全者等。本院醫(yī)學(xué)倫理委員會已對此次研究進(jìn)行審核并批準(zhǔn)實(shí)施。

1. 2 方法 采用美國GE 16排CT對選取的110例患者進(jìn)行掃描?；颊邔?shí)施平躺仰臥位， 掃描肺尖到肋膈角處。人工讀片：選擇4名本院具有5年以上資深醫(yī)師， 使用6-ITK-SNAP醫(yī)學(xué)影像處理軟件對胸部CT片進(jìn)行人工標(biāo)記。AI識別技術(shù)：基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)， 使用谷歌健康和美國西北大學(xué)醫(yī)學(xué)院共同研發(fā)的AI系統(tǒng)， 使AI系統(tǒng)自動學(xué)習(xí)肺癌結(jié)節(jié)的識別特征及分類， 構(gòu)建最優(yōu)模型進(jìn)行AI識別技術(shù)讀片。

1. 3 觀察指標(biāo) ①觀察并計(jì)算AI識別技術(shù)讀片、人工讀片對早期肺癌的敏感性、特異性及準(zhǔn)確性。敏感性=真陽性/（真陽性+假陰性）×100%。特異性=真陰性/（真陰性+假陽性）×100%。準(zhǔn)確性=（真陽性+真陰性）/總例數(shù)×100%。②對比AI識別技術(shù)讀片、人工讀片對早期肺癌的敏感性、特異性、準(zhǔn)確性及總讀片時間。

1. 4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS20.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對研究數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（ x-±s）表示， 采用t檢驗(yàn);計(jì)數(shù)資料以率（%）表示， 采用χ2檢驗(yàn)。P<0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2. 1 良性結(jié)節(jié)與早期肺癌結(jié)節(jié)CT掃描圖片展示 患者， 女， 57歲， 早期肺癌， 胸部CT掃描發(fā)現(xiàn)右肺上葉尖段見直徑13 mm實(shí)性結(jié)節(jié)影， 呈淺分葉狀， 邊緣見短毛刺。見圖A， 圖B。患者， 男， 37歲， 良性肺結(jié)節(jié)， 胸部低劑量CT掃描發(fā)現(xiàn)左肺上葉前段見直徑約6 mm亞實(shí)性結(jié)節(jié)， 邊緣光整， 病灶中內(nèi)見點(diǎn)狀稍高密度灶， AI建議6～12個月復(fù)查。見圖C， 圖D。

2. 2 AI識別技術(shù)讀片對早期肺癌的敏感性、特異性及準(zhǔn)確性 AI識別技術(shù)讀片對早期肺癌的敏感性為96.67%（58/60）， 特異性為80.00%（40/50）， 準(zhǔn)確性為89.09%（98/110）。見表1。

2. 3 人工讀片對早期肺癌的敏感性、特異性及準(zhǔn)確性人工讀片對早期肺癌的敏感性為83.33%（50/60）， 特異性為96.00%（48/50）， 準(zhǔn)確性為89.09%（98/110）。見表2。

2. 4 AI識別技術(shù)讀片、人工讀片對早期肺癌的敏感性、特異性、準(zhǔn)確性及總讀片時間對比 AI識別技術(shù)讀片對早期肺癌的敏感性高于人工讀片， 特異性明顯低于人工讀片， 總讀片時間明顯短于人工讀片， 差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）;兩種讀片方式對早期肺癌的準(zhǔn)確性比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。見表3。

3 討論

臨床中通常將肺癌分為四期， 分別是Ⅰ期、Ⅱ期、Ⅲ期和Ⅳ期。Ⅰ期和Ⅱ期相對來說惡性腫瘤發(fā)現(xiàn)較早， 被稱為早期肺癌， 其腫瘤的半徑小、沒有遠(yuǎn)端或局部淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移， 可通過手術(shù)實(shí)施治療， 延長患者的生存期， 甚至治愈， 而臨床上70%以上肺癌患者均是在中晚期發(fā)現(xiàn)， 對其治療康復(fù)十分不利， 因此早期肺癌的篩查對患者的康復(fù)具有重大意義[5]。

AI亦稱智械、機(jī)器智能， 指由人制造出來的機(jī)器所表現(xiàn)出來的智能， 其核心問題包括建構(gòu)能夠跟人類似甚至超卓的推理、知識、規(guī)劃、學(xué)習(xí)、交流、感知、移物、使用工具和操控機(jī)械的能力等[6]。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的發(fā)展和成熟， 使開發(fā)出新的醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)成為現(xiàn)實(shí)。目前肺結(jié)節(jié)CT圖像錯綜復(fù)雜， 而臨床醫(yī)師主要依靠閱片檢驗(yàn)來進(jìn)行診斷篩查， 具有較大主觀意識， 而AI識別技術(shù)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)多參數(shù)聚類分析， 從而幫助醫(yī)師篩查早期肺癌[6]。有研究表明[7]， 通過行處理方式、自學(xué)習(xí)能力、記憶功能、預(yù)測事件發(fā)展能力等方面采取深度學(xué)習(xí)技術(shù)來改變醫(yī)療行業(yè)， AI系統(tǒng)由使用者和輸入數(shù)據(jù)等處獲得知識， 進(jìn)行深度學(xué)習(xí)， 可幫助人類解決問題， 減少錯誤， 提高解決問題的效率通過此次研究發(fā)現(xiàn)， AI識別技術(shù)讀片對早期肺癌篩查的敏感性高于人工讀片， AI識別技術(shù)讀片的特異性明顯低于人工讀片， 兩種讀片方式準(zhǔn)確性差異不明顯;而AI識別技術(shù)讀片所用總時間明顯短于人工讀片。這說明， AI識別技術(shù)通過深度學(xué)習(xí)， 在臨床輔助醫(yī)師進(jìn)行CT閱片， 可幫助醫(yī)師完成大量的基礎(chǔ)性工作， 解放醫(yī)師的時間， 讓醫(yī)師能有更多的時間進(jìn)行創(chuàng)造性的醫(yī)學(xué)研究， 同時也可提高對早期肺癌的敏感性。

綜上所述， AI識別技術(shù)可有效提高早期肺癌的診斷敏感性， 輔助醫(yī)師更有效、快速的篩查出早期肺癌， 值得臨床推廣。

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[收稿日期：2020-02-17]