人工智能技術對社區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.無錫市第九人民醫院（蘇州大學附屬無錫九院）消化內科，江蘇 無錫 214062；2.無錫市第一人民醫院 消化內科，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，早期發現和診斷有助于提高患者的生存率，改善預后。結直腸息肉按照病理學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，提高結腸鏡下息肉檢出率（polyp detection rate，PDR），有助于早期發現和診斷CRC，通過早期內鏡下干預，可以降低CRC發病率。然而，結腸鏡檢查存在一定的漏診率，嚴重影響患者的生存和預后，給患者帶來巨大的經濟負擔。人工智能技術在消化道病變的輔助診斷方面，應用廣泛，有望解決這些難題。內鏡精靈（ENDOANGEL）以計算機視覺為基礎，在內鏡檢查中，其具有自動識別結腸息肉和監控退鏡時間等功能，是一種內鏡實時監控系統，已有多項研究[3-5]證明了該系統的有效性和安全性。本研究回顧性分析社區CRC 篩查高危人群腸鏡檢查數據，以及影響PDR 的相關因素，以探討內鏡精靈的應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020 年12 月-2021 年3 月，于無錫市濱湖區雪浪、蠡園、胡埭、榮巷、河埒、馬山和蠡湖街道社區衛生服務中心行CRC篩查而篩選出的高危人群，并至無錫市第九人民醫院行結腸鏡檢查的患者202例，根據是否有息肉，分為檢出組（n=76）和未檢出組（n=126）。患者年齡45～74歲。

1.2 研究方法

納入標準：45～74 歲人群。排除標準：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。無痛結腸鏡檢查是根據患者意愿進行，采用丙泊酚靜脈麻醉。腸鏡為奧林巴斯生產（型號：CF-H290I）。結腸鏡檢查均由具有15 年以上經驗的內鏡醫師完成。采用波士頓腸道清潔評分量表，評估患者腸道準備情況。記錄每位受檢者息肉檢出情況，以及檢出息肉大小、數量和部位，計算PDR。進行結腸鏡檢查時，依據患者意愿，用內鏡精靈對腸鏡圖像進行實時監控和同步，以監測進鏡和退鏡時間，提示操作者進鏡及退鏡速度，并對可疑病變圖像進行風險提示。本研究經蘇州大學附屬無錫九院倫理委員會批準（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，FOBT），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，問卷設計參照無錫市社區居民CRC 篩查危險度評估的問卷，陽性標準為：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年來經歷過精神創傷或痛苦的事件，符合以上兩項及以上者?；颊呔橥?，簽署知情同意書。

1.4 統計學方法

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

2 結果

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CRC篩查陽性并且完成結腸鏡檢查者，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 例完成全結腸鏡檢查。篩選流程見圖1。

圖1 社區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（內鏡下直徑 ≥ 0.5 cm），小息肉42 枚（內鏡下直徑 ＜ 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（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，結果提示：年齡（O=1.066，95%CI：1.017～1.119，P=0.008）和使用內鏡精靈（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腸鏡組和內鏡精靈聯合結腸鏡組，統計結腸息肉大小，發現：兩組CRC 篩查人群中，大息肉檢出數多于小息肉檢出數，在內鏡精靈聯合結腸鏡檢查的人群中發現，大息肉檢出率更高，差異有統計學意義（P＜ 0.05）。見表3。

表3 內鏡精靈聯合結腸鏡組和單獨結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 使用內鏡精靈對PDR的影響

2.2.1 影響內鏡精靈組PDR 的單因素分析 共106例患者使用內鏡精靈輔助結腸鏡檢查，剔除內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、腸道準備評分和性別對PDR有影響。見表4。

表4 影響使用內鏡精靈組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，結果表明：腸道準備評分（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）是影響內鏡精靈組PDR的獨立危險因素。見表5。

表5 影響使用內鏡精靈組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篩查現狀

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

3.2 采用PDR評估結腸鏡檢查質量

通常認為，腺瘤檢出率是評價結腸鏡檢查質量的重要指標。根據經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 評估結腸鏡檢查質量。本研究中，PDR為37.62%（76/202），高于一般篩查人群的29.10%[12]，且大息肉檢出數量高于小息肉檢出數量。提示：采用FOBT或問卷危險度評估陽性患者，CRC風險可能增加，建議：對高危人群進行早期預防及干預。隨著年齡增加，患者PDR逐漸升高。因此，筆者建議，對50 歲以上人群進行結腸鏡篩查。本研究還發現，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和炎癥細胞也隨之增加相關[13]。本研究中未發現高血壓和糖尿病等疾病和PDR 相關，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，筆者還發現，檢出組中男性占比高于未檢出組，這與既往報道[14]吻合。但本研究未發現吸煙和飲酒與PDR 相關。此外，本研究還發現，是否進行無痛腸鏡檢查、腸道準備評分、家族史、消化道預警癥狀（如慢性腹瀉、便秘）等因素與PDR無關。有研究[15]發現，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，可能與麻醉狀態下，被檢者無法配合體位改變有關。分析使用內鏡精靈輔助診斷的患者發現，腸道準備評分作為其中的質控指標之一，評分高可提升PDR。腸道準備受到多方面的影響，如：被檢者依從性、清腸劑不當使用和清腸前飲食結構等。消化道預警癥狀，如：慢性腹瀉、慢性便秘等，對PDR 無明顯影響，與早期結直腸息肉發病隱匿，多無明顯癥狀表現有關。既往有研究[16]表明，有CRC家族史者患癌風險增加，但本研究中，家族史與PDR 無明顯相關性，可能與樣本量較小相關。

3.3 影響PDR的獨立危險因素

多因素Logistic 回歸分析提示，使用內鏡精靈是PDR的獨立影響因素。本研究對使用內鏡精靈輔助結腸鏡檢查的患者進行進一步分析，發現：腸道準備評分和退鏡時間會影響PDR。有研究[17]報道，延長退鏡時間，可提高結直腸息肉和腺瘤的檢出率。退鏡時間是指結腸鏡到達回盲瓣開始到退至肛門的時間。本研究中，退鏡時間由內鏡精靈監測并記錄，結果提示：延長退鏡時間，可能有助于提高PDR。而腸道準備評分是依據波士頓評分建立的腸道清潔度評價模型，本研究結果提示：腸道準備好的患者，可能有更高的PDR。此外，內鏡精靈可以實時向內鏡醫師反饋盲區，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腸鏡質量，但本研究中發現的息肉，并未全部行病理檢查，無法統計息肉的性質；由于患者對經濟負擔和醫療風險等原因的擔憂，本研究中未針對同一患者同時使用標準結腸鏡檢查和內鏡精靈聯合標準結腸鏡檢查。

綜上所述，對于CRC 篩查高?；颊?，男性、高齡和肥胖的人群，息肉發生風險更高，使用內鏡精靈輔助診斷系統對腸鏡檢查進行全過程的質量控制，能輔助病灶識別，延長退鏡時間，可能有助于提高PDR，改善結腸鏡檢查質量。