高、低年資住培醫(yī)生應(yīng)用人工智能檢出腦轉(zhuǎn)移瘤的價(jià)值

張?zhí)磔x，龍 曦，鐘 正，黃志峰，范偉雄（通信作者）

（梅州市人民醫(yī)院放射科 廣東 梅州 514031）

腦轉(zhuǎn)移瘤是原發(fā)于身體其他部位的腫瘤轉(zhuǎn)移至顱內(nèi)所致，其準(zhǔn)確檢出對(duì)臨床醫(yī)生制定診療方案至關(guān)重要。目前，MRI成像以其多參數(shù)成像及軟組織高分辨率的優(yōu)點(diǎn)，已成為腦轉(zhuǎn)移瘤檢出的首選影像檢查。住培醫(yī)生是醫(yī)學(xué)生畢業(yè)后進(jìn)行規(guī)范化培訓(xùn)的初級(jí)醫(yī)生，在臨床中承擔(dān)著較大部分的閱片工作[1]。然而，由于住培醫(yī)生閱片經(jīng)驗(yàn)欠缺，且疲于面對(duì)日益繁重的影像閱片工作，導(dǎo)致腦轉(zhuǎn)移瘤漏診時(shí)有發(fā)生。近年文獻(xiàn)報(bào)道，醫(yī)學(xué)影像人工智能（artificial intelligence，AI）在疾病的檢出、診斷及鑒別診斷等方面表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，并且對(duì)住培醫(yī)生等經(jīng)驗(yàn)欠缺者具有重要輔助價(jià)值[2-3]。因此，本研究旨在探討高、低年資住培醫(yī)生應(yīng)用AI檢出顱腦轉(zhuǎn)移瘤的應(yīng)用價(jià)值，以期為AI在住培教學(xué)工作中的推廣提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性選取2021年12月—2022年12月在梅州市人民醫(yī)院行顱腦MRI檢查且符合納入標(biāo)準(zhǔn)的腦轉(zhuǎn)移瘤患者54例，其中男性42例，女性12例，年齡38～90 歲，平均年齡（62.46±9.95）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①M(fèi)RI檢查序列齊全，包括T1WI、T2WI及增強(qiáng)掃描序列，其中T1WI增強(qiáng)掃描為薄層掃描，滿足AI軟件的處理要求。②MRI圖像至少包括1個(gè)腦轉(zhuǎn)移瘤病灶。排除標(biāo)準(zhǔn)：①M(fèi)RI圖像存在顯著運(yùn)動(dòng)或金屬偽影，影響圖像分析。

1.2 方法

采用西門(mén)子Skyra/Prisma 3.0T、聯(lián)影uMR 780/890 3.0T及GE MR360 1.5T MR檢查儀，掃描序列及參數(shù)為：①軸位T1WI：TR 200 ms/212.8 ms，TE 2.46 ms/2.29 ms，層厚5 mm，F(xiàn)OV 230 mm×186 mm/230 mm×200 mm。②軸位T2WI：TR 3 930 ms/4 291 ms，TE 89 ms/91.62 ms，層厚5 mm，F(xiàn)OV 230 mm×186 mm/230 mm×200 mm。③T1WI薄層增強(qiáng)序列：TR 2 300 ms/6.9 ms，TE 2.28 ms/3 ms，層厚0.49 mm/1 mm，F(xiàn)OV 250 mm×226 mm/256 mm×220 mm，造影劑采用釓噴酸葡胺/釓雙胺注射液，劑量為0.1 mmol/ kg，注射速率為2 mL/s。

1.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

腦轉(zhuǎn)移瘤參照標(biāo)準(zhǔn)確定流程如下：首先，由兩名主治醫(yī)師對(duì)所有患者的顱腦MRI進(jìn)行閱片，并記錄腦轉(zhuǎn)移瘤的數(shù)目及位置，對(duì)于不一致的結(jié)果，通過(guò)討論達(dá)成一致。然后，將上述結(jié)果交給一名主任醫(yī)師再次閱片并最終審核作為參照標(biāo)準(zhǔn)。

1.4 閱片方式

分別招募一名高年資住培醫(yī)師（住培第三年）和低年資住培醫(yī)師（住培第二年）作為閱片者，并由同一名帶教老師對(duì)閱片者進(jìn)行培訓(xùn)。然后，通過(guò)以下方式進(jìn)行閱片。（1）獨(dú)立閱片模式：閱片者對(duì)所有患者的顱腦MRI圖像進(jìn)行獨(dú)立閱片，記錄每個(gè)患者腦轉(zhuǎn)移數(shù)目、位置及閱片時(shí)間。（2）應(yīng)用AI閱片模式：經(jīng)過(guò)兩周洗脫期后，閱片者應(yīng)用AI軟件（聯(lián)影智能公司，MR腦轉(zhuǎn)移瘤人工智能輔助篩查軟件V1.0）進(jìn)行輔助閱片（圖1），并記錄每個(gè)患者腦轉(zhuǎn)移數(shù)目、位置及閱片時(shí)間。以腦轉(zhuǎn)移瘤參照標(biāo)準(zhǔn)為對(duì)照，計(jì)算腦轉(zhuǎn)移瘤的檢出率，檢出率（%）=閱片者正確診斷腦轉(zhuǎn)移瘤個(gè)數(shù)/參照標(biāo)準(zhǔn)總個(gè)數(shù)×100%。

圖1 MRI腦轉(zhuǎn)移瘤人工智能輔助篩查軟件

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，采用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以頻數(shù)（n）、百分率（%）表示，采用χ2檢驗(yàn)。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料

根據(jù)參照標(biāo)準(zhǔn)，54例患者的顱腦MRI檢查共確定206個(gè)腦轉(zhuǎn)移瘤病灶，每例患者的腦轉(zhuǎn)移瘤平均數(shù)目為（3.81±2.51）個(gè)病灶，數(shù)目范圍為1～10個(gè)。

2.2 高、低年資住培醫(yī)生獨(dú)立閱片和應(yīng)用AI閱片對(duì)腦轉(zhuǎn)移瘤的檢出率

低年資住培醫(yī)師應(yīng)用AI閱片準(zhǔn)確檢出腦轉(zhuǎn)移瘤197 個(gè)，檢出率為95.63%（197/206），而獨(dú)立閱片準(zhǔn)確檢出腦轉(zhuǎn)移瘤176個(gè)，檢出率為85.40%（176/206）；低年資住培醫(yī)生應(yīng)用AI閱片與獨(dú)立閱片對(duì)腦轉(zhuǎn)移瘤的檢出率差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見(jiàn)表1。

表1 住培醫(yī)生獨(dú)立閱片和應(yīng)用AI閱片對(duì)腦轉(zhuǎn)移瘤的檢出效能及閱片時(shí)間

高年資住培醫(yī)師應(yīng)用AI閱片準(zhǔn)確檢出腦轉(zhuǎn)移瘤195 個(gè)，檢出率為94.66%（195/206），而獨(dú)立閱片準(zhǔn)確檢出腦轉(zhuǎn)移瘤181個(gè)，檢出率為87.86%（181/206）；高年資住培醫(yī)生應(yīng)用AI閱片與獨(dú)立閱片對(duì)腦轉(zhuǎn)移瘤的檢出率差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見(jiàn)表1。

2.3 住培醫(yī)生獨(dú)立閱片和應(yīng)用AI閱片的閱片時(shí)間比較

低年資住培醫(yī)生及高年資住培醫(yī)生應(yīng)用AI閱片的閱片時(shí)間均短于獨(dú)立閱片，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=3.652、2.256，P＜0.05）。見(jiàn)表1。

3 討論

腦轉(zhuǎn)移瘤是成人中最常見(jiàn)的惡性腦腫瘤，其準(zhǔn)確檢出對(duì)晚期癌癥患者的治療及預(yù)后具有重要影響[4-5]。隨著MRI技術(shù)的進(jìn)步，腦轉(zhuǎn)移瘤的檢出率得到了極大的提升。然而，由于閱片工作量導(dǎo)致的疲勞以及部分轉(zhuǎn)移瘤體積微小，導(dǎo)致腦轉(zhuǎn)移瘤仍存在較大的漏診風(fēng)險(xiǎn)[6]，尤其是對(duì)于住培醫(yī)生等初學(xué)者。此外，通常用于檢測(cè)腦轉(zhuǎn)移瘤的T1WI薄層掃描層面眾多，需要消耗閱片者大量的時(shí)間和精力[7]。住培醫(yī)生面對(duì)日益增多且重復(fù)的閱片工作，亟須提高工作效率，縮短閱片時(shí)間，從而抽出更多時(shí)間用于影像知識(shí)的學(xué)習(xí)及實(shí)踐。研究報(bào)道，AI在MRI成像的腦轉(zhuǎn)移瘤檢出方面具有重要價(jià)值，不僅可提高腦轉(zhuǎn)移瘤病灶的檢出率，還可顯著縮短閱片時(shí)間[8-9]?；诖?，本研究旨在探討高、低年資住培醫(yī)生應(yīng)用AI檢出顱腦轉(zhuǎn)移瘤的價(jià)值。

一項(xiàng)納入12項(xiàng)研究的薈萃分析結(jié)果顯示，經(jīng)機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)算法檢出腦轉(zhuǎn)移瘤的檢出率分別為88.7%（95%CI，84%～93%）和90.1%（95%CI，84% ～95%）[6]，提示人工智能對(duì)腦轉(zhuǎn)移瘤具有較高的診斷效能。Yin等[9]報(bào)道的一項(xiàng)多中心研究結(jié)果顯示，經(jīng)AI輔助后閱片醫(yī)生檢出腦轉(zhuǎn)移瘤的敏感度顯著提高21%，其中初級(jí)與中級(jí)醫(yī)生檢測(cè)敏感度分別提高了25%、18%。Lu等[10]研究結(jié)果顯示，經(jīng)AI輔助的醫(yī)生對(duì)腦轉(zhuǎn)移瘤的檢出率為91.3%，高于無(wú)AI輔助醫(yī)生的82.6%（P=0.030）。本研究結(jié)果顯示，低年資住培醫(yī)生應(yīng)用AI閱片對(duì)腦轉(zhuǎn)移瘤的檢出率為95.63%，高于獨(dú)立閱片的85.4%（P＜0.05）；高年資住培醫(yī)生應(yīng)用AI閱片對(duì)腦轉(zhuǎn)移瘤檢出率為94.66%，高于獨(dú)立閱片的87.86%（P＜0.05）。分析原因?yàn)椋耗X轉(zhuǎn)移瘤分布不定，且多發(fā)常見(jiàn)，對(duì)于微小轉(zhuǎn)移灶非常容易漏診，而AI軟件通過(guò)深度學(xué)習(xí)算法，對(duì)不同大小的腦轉(zhuǎn)移瘤進(jìn)行精準(zhǔn)定位，幫助閱片者準(zhǔn)確識(shí)別病灶，從而減少病灶漏診，提升腦轉(zhuǎn)移瘤的檢出率。

本研究結(jié)果亦顯示，低年資和高年資住培醫(yī)生應(yīng)用AI閱片的閱片時(shí)間均短于獨(dú)立閱片，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。該結(jié)果與Yin等[9]研究結(jié)果相似，其結(jié)果顯示對(duì)比醫(yī)生獨(dú)立閱片，在AI輔助下閱片醫(yī)生平均閱片時(shí)間縮短了40%。分析原因?yàn)椋篈I軟件不僅能夠提供包括病灶位置、層面、大小的詳細(xì)列表，還可以在MRI圖像上詳細(xì)標(biāo)注各個(gè)病灶，并與病灶列表進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，使得閱片者能夠快速定位并甄別各個(gè)病灶，從而提升閱片效率，縮短閱片時(shí)間。

本研究存在一定局限性。首先，本研究為回顧性分析，可能存在一定偏倚；其次，研究樣本量相對(duì)較小，未對(duì)不同大小腦轉(zhuǎn)移瘤的檢出率進(jìn)行分層分析，將來(lái)需擴(kuò)大樣本量進(jìn)一步研究。

綜上所述，高、低年資住培醫(yī)生應(yīng)用AI有助于顯著提高腦轉(zhuǎn)移瘤的檢出率，并顯著縮短閱片時(shí)間，值得在住培醫(yī)生的臨床及教學(xué)工作中推廣。