人工智能技術(shù)對社區(qū)大腸癌篩查高危人群息肉檢出率的影響*

姚佳琪，楊成，章樂堯

[1.無錫市第九人民醫(yī)院（蘇州大學(xué)附屬無錫九院）消化內(nèi)科，江蘇 無錫 214062；2.無錫市第一人民醫(yī)院 消化內(nèi)科，江蘇 無錫 214023]

大腸癌（colorectal carcinoma，CRC）是消化道常見的惡性腫瘤之一，其發(fā)病率和死亡率近年來呈逐步上升趨勢[1]。早期CRC 患者5 年生存率明顯高于晚期患者[2]。因此，早期發(fā)現(xiàn)和診斷有助于提高患者的生存率，改善預(yù)后。結(jié)直腸息肉按照病理學(xué)可以分為非腺瘤性息肉和腺瘤性息肉，腺瘤性息肉被認為是CRC癌前病變之一，提高結(jié)腸鏡下息肉檢出率（polyp detection rate，PDR），有助于早期發(fā)現(xiàn)和診斷CRC，通過早期內(nèi)鏡下干預(yù)，可以降低CRC發(fā)病率。然而，結(jié)腸鏡檢查存在一定的漏診率，嚴重影響患者的生存和預(yù)后，給患者帶來巨大的經(jīng)濟負擔(dān)。人工智能技術(shù)在消化道病變的輔助診斷方面，應(yīng)用廣泛，有望解決這些難題。內(nèi)鏡精靈（ENDOANGEL）以計算機視覺為基礎(chǔ)，在內(nèi)鏡檢查中，其具有自動識別結(jié)腸息肉和監(jiān)控退鏡時間等功能，是一種內(nèi)鏡實時監(jiān)控系統(tǒng)，已有多項研究[3-5]證明了該系統(tǒng)的有效性和安全性。本研究回顧性分析社區(qū)CRC 篩查高危人群腸鏡檢查數(shù)據(jù)，以及影響PDR 的相關(guān)因素，以探討內(nèi)鏡精靈的應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020 年12 月-2021 年3 月，于無錫市濱湖區(qū)雪浪、蠡園、胡埭、榮巷、河埒、馬山和蠡湖街道社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心行CRC篩查而篩選出的高危人群，并至無錫市第九人民醫(yī)院行結(jié)腸鏡檢查的患者202例，根據(jù)是否有息肉，分為檢出組（n=76）和未檢出組（n=126）?；颊吣挲g45～74歲。

1.2 研究方法

納入標(biāo)準(zhǔn)：45～74 歲人群。排除標(biāo)準(zhǔn)：炎癥性腸病、痢疾、肛周膿腫和肛裂等；由于各種原因，腸鏡檢查沒有到達回盲部；臨床資料不完整。無痛結(jié)腸鏡檢查是根據(jù)患者意愿進行，采用丙泊酚靜脈麻醉。腸鏡為奧林巴斯生產(chǎn)（型號：CF-H290I）。結(jié)腸鏡檢查均由具有15 年以上經(jīng)驗的內(nèi)鏡醫(yī)師完成。采用波士頓腸道清潔評分量表，評估患者腸道準(zhǔn)備情況。記錄每位受檢者息肉檢出情況，以及檢出息肉大小、數(shù)量和部位，計算PDR。進行結(jié)腸鏡檢查時，依據(jù)患者意愿，用內(nèi)鏡精靈對腸鏡圖像進行實時監(jiān)控和同步，以監(jiān)測進鏡和退鏡時間，提示操作者進鏡及退鏡速度，并對可疑病變圖像進行風(fēng)險提示。本研究經(jīng)蘇州大學(xué)附屬無錫九院倫理委員會批準(zhǔn)（No：LW2021029）。

1.3 篩查陽性定義

所有受檢人群均進行2 次糞便潛血試驗（fecal occult blood testing，F(xiàn)OBT），任意1 次陽性，即為篩查陽性，或問卷危險度評估為陽性。其中，問卷設(shè)計參照無錫市社區(qū)居民CRC 篩查危險度評估的問卷，陽性標(biāo)準(zhǔn)為：本人有腫瘤病史、一級親屬腸癌病史或有腸道息肉病史，符合以上任意1 項者；6 個月及以上的腹瀉或便秘史，出現(xiàn)黏液血便癥狀，有慢性闌尾炎或闌尾切除史，有慢性膽囊炎或膽囊切除史，10年來經(jīng)歷過精神創(chuàng)傷或痛苦的事件，符合以上兩項及以上者。患者均知情同意，簽署知情同意書。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 22.0 軟件處理數(shù)據(jù)。符合正態(tài)分布的計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，組間比較行獨立樣本t檢驗，不符合正態(tài)分布的計量資料采用中位數(shù)（四分位數(shù)）[M（P25，P75）]表示，比較行Mann-WhitneyU檢驗；計數(shù)資料、分類變量以例（%）表示，組間比較行χ2檢驗。單因素分析具有統(tǒng)計學(xué)意義的因素，進一步采用Logistic 回歸模型進行多因素分析。P＜ 0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 CRC患者PDR的影響因素

2.1.1 CRC 篩選流 程 2020 年12 月-2021 年3 月因社區(qū)CRC篩查陽性并且完成結(jié)腸鏡檢查者，共214例。其中，5例因操作或者患者本身因素腸鏡未達回盲部，7 例臨床資料缺失，其余202 例完成全結(jié)腸鏡檢查。篩選流程見圖1。

圖1 社區(qū)CRC篩查流程圖Fig.1 Screening flowchart of CRC in community

2.1.2 影響CRC 患者PDR 的單因素分析 202例患者中，76例檢出息肉，息肉總檢出率為37.62%，共檢出133 枚息肉。其中，大息肉91 枚（內(nèi)鏡下直徑 ≥ 0.5 cm），小息肉42 枚（內(nèi)鏡下直徑 ＜ 0.5 cm）。檢出組 年齡大 于未檢出組[（61.26±6.45）和（58.37±7.01）歲，P=0.004]，體重重于未檢出組[（65.28±9.51）和（60.81±9.20）kg，P=0.001]，體重指數(shù)（body mass index，BMI）高于未檢出組[（24.80±2.69）和（23.51±2.96）kg/m2，P=0.002]，男性占比高于未檢出組（38.16% 和24.60%，P=0.041），使用內(nèi)鏡精靈的占比高于未檢出組（67.11%和43.65%，P=0.001）；而身高、高血壓、糖尿病、腸道準(zhǔn)備評分、是否使用無痛腸鏡、是否有慢性腹瀉或便秘癥狀、腸道息肉史、吸煙、飲酒和家族史等對PDR無明顯影響。見表1。

表1 影響CRC高危人群PDR的單因素分析Table 1 Univariate analysis of PDR in high-risk colorectal cancer population

2.1.3 影響CRC 患者PDR 的多因素分析為了排除混雜因素的影響，進一步采用多因素Logistic回歸分析，結(jié)果提示：年齡（O=1.066，95%CI：1.017～1.119，P=0.008）和使用內(nèi)鏡精靈（O=3.101，95%CI：1.625～5.916，P=0.001）是PDR 的獨立影響因素。見表2。

表2 影響CRC高危人群PDR的多因素Logistic回歸分析Table 2 Multivariate Logistic regression analysis of PDR in high-risk colorectal cancer population

2.1.4 亞分組分析 將檢出組進一步分為單純結(jié)腸鏡組和內(nèi)鏡精靈聯(lián)合結(jié)腸鏡組，統(tǒng)計結(jié)腸息肉大小，發(fā)現(xiàn)：兩組CRC 篩查人群中，大息肉檢出數(shù)多于小息肉檢出數(shù)，在內(nèi)鏡精靈聯(lián)合結(jié)腸鏡檢查的人群中發(fā)現(xiàn)，大息肉檢出率更高，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜ 0.05）。見表3。

表3 內(nèi)鏡精靈聯(lián)合結(jié)腸鏡組和單獨結(jié)腸鏡組息肉大小比較 枚（%）Table 3 Comparison of polyp size between the ENDOANGEL combined colonoscopy group and colonoscopy group n （%）

2.2 使用內(nèi)鏡精靈對PDR的影響

2.2.1 影響內(nèi)鏡精靈組PDR 的單因素分析 共106例患者使用內(nèi)鏡精靈輔助結(jié)腸鏡檢查，剔除內(nèi)鏡精靈無法識別的回盲部9例，對97例進一步分析。單因素分析提示：年齡、體重、BMI、退鏡時間、腸道準(zhǔn)備評分和性別對PDR有影響。見表4。

表4 影響使用內(nèi)鏡精靈組PDR的單因素分析Table 4 Univariate analysis of the influencing factor of ENDOANGEL on PDR

2.2.2 影響內(nèi)鏡精靈組PDR 的多因素分析為排除混雜因素影響，對以上因素進行Logistic 回歸分析，結(jié)果表明：腸道準(zhǔn)備評分（O=1.535，95%CI：1.018～2.316，P=0.041）和退鏡時間（O=1.007，95%CI：1.001～1.013，P=0.027）是影響內(nèi)鏡精靈組PDR的獨立危險因素。見表5。

表5 影響使用內(nèi)鏡精靈組PDR的多因素Logistic回歸分析Table 5 Multivariate Logistic regression analysis of the influencing factor of ENDOANGEL on PDR

3 討論

3.1 CRC篩查現(xiàn)狀

CRC發(fā)病率在全球惡性腫瘤中位居第三，對人類生活質(zhì)量造成嚴重的影響和危害。依據(jù)“腺瘤-癌”理論的發(fā)生發(fā)展模式，開展CRC篩查，以早期發(fā)現(xiàn)、診斷和治療，對CRC 的防治具有重要意義。目前，診斷結(jié)直腸息肉的主要手段以結(jié)腸鏡檢查為主，然而，有研究[6-7]報道，結(jié)腸鏡檢查息肉漏診率約為6.00%～29.00%。結(jié)腸鏡檢查質(zhì)量更多依賴于內(nèi)鏡醫(yī)師的工作經(jīng)驗和工作狀態(tài)，CRC篩查工作多在社區(qū)等基層醫(yī)院開展，內(nèi)鏡醫(yī)生經(jīng)驗及水平層次不齊，高強度的工作和壓力可能影響結(jié)腸鏡診斷的準(zhǔn)確性。此外，腸道彎曲和皺褶結(jié)構(gòu)較多，凹陷、扁平息肉和鋸齒狀息肉早期在內(nèi)鏡下表現(xiàn)不典型，肉眼難以識別，在腸鏡觀察中，易存在漏診風(fēng)險。因此，提高腸鏡檢查質(zhì)量，成為CRC篩查工作中迫切需要解決的問題。近年來，人工智能在不斷發(fā)展，基于深度學(xué)習(xí)的計算機輔助診斷系統(tǒng)，在結(jié)直腸息肉診斷及鑒別領(lǐng)域的探索中，也取得了不錯的成果[8-9]。內(nèi)鏡精靈（ENDOANGEL）是武漢大學(xué)研發(fā)的一款計算機輔助診斷實時監(jiān)控系統(tǒng)，具有盲區(qū)監(jiān)測、輔助識別可疑病灶和實時監(jiān)測退鏡時間等功能，是提高結(jié)腸鏡檢查質(zhì)量，降低結(jié)直腸息肉漏診率的一大有力工具[5，10]。本研究以社區(qū)CRC 篩查高危人群為研究對象，分析影響PDR 的相關(guān)因素，并探索內(nèi)鏡精靈在其中的應(yīng)用效果。

3.2 采用PDR評估結(jié)腸鏡檢查質(zhì)量

通常認為，腺瘤檢出率是評價結(jié)腸鏡檢查質(zhì)量的重要指標(biāo)。根據(jù)經(jīng)濟狀況和患者本人意愿，本研究未對每一枚息肉行病理分析。有研究[11]提示，可采用PDR 估算腺瘤檢出率，故本研究采用PDR 評估結(jié)腸鏡檢查質(zhì)量。本研究中，PDR為37.62%（76/202），高于一般篩查人群的29.10%[12]，且大息肉檢出數(shù)量高于小息肉檢出數(shù)量。提示：采用FOBT或問卷危險度評估陽性患者，CRC風(fēng)險可能增加，建議：對高危人群進行早期預(yù)防及干預(yù)。隨著年齡增加，患者PDR逐漸升高。因此，筆者建議，對50 歲以上人群進行結(jié)腸鏡篩查。本研究還發(fā)現(xiàn)，被檢者體重和BMI 越高，PDR就越高，可能與肥胖程度增加，脂肪細胞釋放致癌物質(zhì)和炎癥細胞也隨之增加相關(guān)[13]。本研究中未發(fā)現(xiàn)高血壓和糖尿病等疾病和PDR 相關(guān)，可能是由于部分被檢者不知道自己患病與否，也可能因本研究人群樣本量局限所致。此外，筆者還發(fā)現(xiàn)，檢出組中男性占比高于未檢出組，這與既往報道[14]吻合。但本研究未發(fā)現(xiàn)吸煙和飲酒與PDR 相關(guān)。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)，是否進行無痛腸鏡檢查、腸道準(zhǔn)備評分、家族史、消化道預(yù)警癥狀（如慢性腹瀉、便秘）等因素與PDR無關(guān)。有研究[15]發(fā)現(xiàn)，體位改變可以增加息肉或腺瘤的檢出率，因而無痛腸鏡未提高PDR，可能與麻醉狀態(tài)下，被檢者無法配合體位改變有關(guān)。分析使用內(nèi)鏡精靈輔助診斷的患者發(fā)現(xiàn)，腸道準(zhǔn)備評分作為其中的質(zhì)控指標(biāo)之一，評分高可提升PDR。腸道準(zhǔn)備受到多方面的影響，如：被檢者依從性、清腸劑不當(dāng)使用和清腸前飲食結(jié)構(gòu)等。消化道預(yù)警癥狀，如：慢性腹瀉、慢性便秘等，對PDR 無明顯影響，與早期結(jié)直腸息肉發(fā)病隱匿，多無明顯癥狀表現(xiàn)有關(guān)。既往有研究[16]表明，有CRC家族史者患癌風(fēng)險增加，但本研究中，家族史與PDR 無明顯相關(guān)性，可能與樣本量較小相關(guān)。

3.3 影響PDR的獨立危險因素

多因素Logistic 回歸分析提示，使用內(nèi)鏡精靈是PDR的獨立影響因素。本研究對使用內(nèi)鏡精靈輔助結(jié)腸鏡檢查的患者進行進一步分析，發(fā)現(xiàn)：腸道準(zhǔn)備評分和退鏡時間會影響PDR。有研究[17]報道，延長退鏡時間，可提高結(jié)直腸息肉和腺瘤的檢出率。退鏡時間是指結(jié)腸鏡到達回盲瓣開始到退至肛門的時間。本研究中，退鏡時間由內(nèi)鏡精靈監(jiān)測并記錄，結(jié)果提示：延長退鏡時間，可能有助于提高PDR。而腸道準(zhǔn)備評分是依據(jù)波士頓評分建立的腸道清潔度評價模型，本研究結(jié)果提示：腸道準(zhǔn)備好的患者，可能有更高的PDR。此外，內(nèi)鏡精靈可以實時向內(nèi)鏡醫(yī)師反饋盲區(qū)，并且實時提示病變部位及范圍[18-20]，從而減少漏診率。

3.4 本研究的局限性

本研究納入人群為CRC 篩查高危人群，樣本量偏小，且腺瘤檢出率可以更好地評估結(jié)腸鏡質(zhì)量，但本研究中發(fā)現(xiàn)的息肉，并未全部行病理檢查，無法統(tǒng)計息肉的性質(zhì)；由于患者對經(jīng)濟負擔(dān)和醫(yī)療風(fēng)險等原因的擔(dān)憂，本研究中未針對同一患者同時使用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)腸鏡檢查和內(nèi)鏡精靈聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)結(jié)腸鏡檢查。

綜上所述，對于CRC 篩查高?；颊撸行?、高齡和肥胖的人群，息肉發(fā)生風(fēng)險更高，使用內(nèi)鏡精靈輔助診斷系統(tǒng)對腸鏡檢查進行全過程的質(zhì)量控制，能輔助病灶識別，延長退鏡時間，可能有助于提高PDR，改善結(jié)腸鏡檢查質(zhì)量。