人工智能輔助CT診斷肝臟腫瘤與病理活檢穿刺的一致性研究*

楊 磊 陳 寬 陳丹丹

1.湖北省中醫院放射科 (湖北 武漢, 430074) 2.湖北中醫藥大學附屬醫院 3.湖北省中醫藥研究院放射科 4.上海聯影智能醫療科技有限公司聯影醫療武漢總部

肝臟腫瘤是指肝臟部位發生的腫瘤病變,患者可能存在腹脹、腹痛、肝區疼痛等癥狀,如果得不到有效、及時的診治,隨著腫瘤轉移,心、肺等器官均會受累,最終引發多器官衰竭,威脅患者生命安全[1,2]。多層螺旋CT(MSCT)是臨床診斷肝臟腫瘤的常用方法,通過不間斷、快速容積掃描,可明確病變部位供血情況,清晰地顯示出病變數目、形態、位置等,具有掃描時間短、分辨率高等優點[3,4]。但對于部分直徑較小的肝臟腫瘤,由于病灶邊緣不清晰等因素的影響,MSCT容易出現漏診、誤診等情況。近年來,人工智能(AI)技術被應用到醫學領域,可協助醫生準確、快速地篩選、發現、標記細微病灶,輔助臨床對疾病作出診斷,降低漏診率、誤診率[5,6]。基于此,為探究AI輔助MSCT診斷肝臟腫瘤與病理活檢穿刺的一致性,本研究對湖北省中醫院70例肝臟腫瘤患者進行研究,現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2021年2月至2023年2月在湖北省中醫院就診的肝臟腫瘤患者70例,男39例,女31例;年齡32～76歲,平均(54.16±3.04)歲;病灶直徑0.9～5.3 cm,平均(3.16±0.34) cm;體質指數(BMI)20～29 kg/m2,平均(24.42±1.13)kg/m2。

1.2 納入及排除標準 納入標準:①年齡>18周歲;②均伴有不同程度腹脹、腹痛、肝區疼痛等癥狀;③既往無肝臟手術史、外傷史;④視聽、溝通能力正常,配合度良好;⑤臨床資料齊全、完整;⑥均自愿參與本研究。排除標準:①近3個月接受過放化療、手術等對癥治療者;②哺乳、備孕、妊娠期女性;③檢查存在嚴重運動偽影者;④合并全身嚴重感染性疾病者;⑤同期參與其他研究或中途因病情變化退出者;⑥合并狂躁癥、焦慮癥等精神障礙者。

1.3 研究方法 MSCT檢查:采用64層螺旋CT(型號:GE optima660)檢查,告知患者檢查前5 h禁食水,檢查前30 min告知患者飲用溫開水500 ml。CT掃描參數設置:10～800 mA電流,100 kV功率,掃描層數是128層,0.625掃描層厚,0.150～1.375螺距,探測器Z軸是40 mm,50 cm最大掃描視野,512×512矩陣,平掃后進行增強掃描,經肘靜脈采用高壓注射器注入1.5 ml/kg碘海醇對比劑80～100 ml,維持2.0～2.5 ml/s注射速率,動脈期掃描時間為注射后20～25 s,門靜脈期為注射后60～70 s,延遲期為注射后5 min,將所獲得的圖像傳輸工作站,數據處理分析采用Dyn Eva灌注軟件,將所獲得的原始數據傳輸人工智能深度學習軟件,利用AI自動識別技術定量檢測毛細血管通透性(PS)、肝血流(HBF)、平均通過時間(MTT)、肝血容量(HBV)、肝動脈灌注量(HAF),最終記錄值是連續掃描3次的均值。本研究已通過醫院倫理委員會審批。

1.4 觀察指標 將病理活檢穿刺結果作為本次研究“金標準”,比較人工閱片、AI輔助閱片診斷準確率、靈敏度、特異度,比較人工閱片、AI輔助閱片對直徑>10 mm、≤10 mm腫瘤檢出率;比較良、惡性肝臟腫瘤CT灌注參數。

2 結果

2.1 人工閱片、AI輔助閱片診斷效能比較 AI輔助閱片診斷準確率(95.71%)、靈敏度(96.72%)均高于人工閱片(77.14%、77.05%),P<0.05,AI輔助閱片診斷特異度(88.89%)與人工閱片(77.78%)比較差異無統計學意義(P>0.05),見表1、2。Kappa檢驗AI技術輔助閱片與病理活檢穿刺診斷的一致性較好(Kappa值=0.789),人工閱片與病理活檢穿刺診斷的一致性一般(Kappa值=0.737)。

表1 人工閱片、AI輔助閱片診斷結果 (例)

表2 人工閱片、AI輔助閱片診斷效能比較 (%)

2.2 人工閱片、AI輔助閱片對不同直徑腫瘤檢出率比較 見表3。

表3 人工閱片、AI輔助閱片對不同直徑腫瘤檢出率比較 [例(%)]

2.3 良、惡性肝臟腫瘤CT灌注參數比較 見表4。

表4 良、惡性肝臟腫瘤CT灌注參數比較

3 討論

目前,臨床認為肝臟腫瘤的發生與食用亞硝胺、黃曲霉素等食物、服用雌激素類藥物、長期飲酒、自身免疫異常、病毒感染、家族遺傳等有著密切聯系[7,8]。肝臟腫瘤有良性與惡性之分,大部分為良性,均存在不同程度全身乏力、食欲減退、肝區不適、腹脹腹痛等癥狀[9]。但肝細胞腺瘤、肝血管瘤等良性腫瘤若診治不及時,隨著病情的進展,也會有惡變傾向,甚至引發繼發性感染、肝性腦病、消化道出血、肝破裂出血等并發癥,威脅到患者生命安全[10]。病理活檢穿刺是臨床鑒別診斷腫瘤良、惡性的“金標準”,但耗費時間較長,且存在一定創傷性,價格昂貴,術后并發癥發生風險較高,患者接受度較低[11]。故尋求一種準確、有效、安全的診斷技術,提高對肝臟腫瘤的鑒別診斷準確率成為目前臨床高度關注的內容。

MSCT可以快速、清晰地提供肝臟影像學圖像,例如病灶部位、形態、邊界、大小、局部血流狀況等,具有掃描速度快、掃描時間短、可重復性強、價格低廉、無創傷性等優點[12,13]。但隨著AI技術在醫學領域的迅速發展、廣泛應用,單純MSCT診斷的不足逐漸凸顯。例如影像學閱片醫生在長期高強度、高負荷工作狀態下,過度疲勞或自身視力減退,容易漏診微小病灶[14]。本研究顯示,AI輔助閱片診斷準確率、靈敏度均高于人工閱片。由此可見,AI技術的應用可提高診斷準確率、靈敏度。AI技術擁有龐大的數據系統,為臨床診斷提供了強有力的支撐,不會受到工作強度大等因素的影響,在人工閱片的基礎上輔助AI技術閱片,可進一步簡化閱片流程,減輕影像學醫生工作壓力,快速地篩選、識別、標記出微小、可疑病灶,由醫生進一步對標記出的病灶進行診斷,從而提高了疾病診斷準確率、靈敏度[15,16]。AI輔助閱片診斷特異度與人工閱片比較差異無統計學意義(P>0.05)。可見,AI輔助閱片與人工閱片在特異度方面差異性不大,究其原因,考慮可能與本研究樣本病例數較小等因素有關,故仍舊需要臨床擴大樣本病例數,展開大樣本、多中心前瞻性研究,為評估AI技術在肝臟腫瘤診斷中的特異度提供更多參考依據。另外,病灶若與正常的臟器、組織貼近,會影響AI技術診斷準確率,本研究中,AI技術輔助閱片與病理活檢穿刺診斷相比漏診2例,考慮與該因素有關。

本研究顯示,AI輔助閱片對直徑≤10 mm腫瘤檢出率高于人工閱片。由此可見AI技術的應用可提高對微小病灶的檢出率,降低漏診率、誤診率。當腫瘤直徑較小時,醫生由于肉眼甄別能力較差,識別微小病灶的難度較大,漏診、誤診率較高。而AI技術輔助閱片彌補了單純人工閱片的不足,將AI閱片與人工閱片相結合,優勢互補,可提高對微小病灶的識別能力,從而提高微小病灶檢出率。本研究顯示,惡性組PS、HBF、HBV、HAF均高于良性組,惡性組MTT低于良性組。由此可見,惡性肝臟腫瘤PS、HBF、HBV、HAF相對較高,而MTT相對較低。肝癌患者由于病灶部位血流豐富,血流速度加快,肝葉、肝段等部位變得粗大,會導致PS、HBF等指標升高[13,17]。動脈血流的壓力一般比靜脈血流的高,可促進動脈血流中的對比劑更早到達靜脈中,從而導致MTT降低[18,19]。不同性質的腫瘤血流參數變化不同,臨床應聯合檢測以上血流參數,提高對病變性質的判斷能力。

綜上所述,肝臟腫瘤患者采納AI技術輔助MSCT診斷可提高鑒別診斷準確率、靈敏度,同時提供PS、HBF等血流參數,輔助臨床醫生對患者病情做出判斷,彌補了單純人工閱片的不足,在醫學診斷領域具有廣闊的應用前景。