人工智能辅助CT诊断肝脏肿瘤与病理活检穿刺的一致性研究*

杨 磊 陈 宽 陈丹丹

1.湖北省中医院放射科 (湖北 武汉, 430074) 2.湖北中医药大学附属医院 3.湖北省中医药研究院放射科 4.上海联影智能医疗科技有限公司联影医疗武汉总部

肝脏肿瘤是指肝脏部位发生的肿瘤病变,患者可能存在腹胀、腹痛、肝区疼痛等症状,如果得不到有效、及时的诊治,随着肿瘤转移,心、肺等器官均会受累,最终引发多器官衰竭,威胁患者生命安全[1,2]。多层螺旋CT(MSCT)是临床诊断肝脏肿瘤的常用方法,通过不间断、快速容积扫描,可明确病变部位供血情况,清晰地显示出病变数目、形态、位置等,具有扫描时间短、分辨率高等优点[3,4]。但对于部分直径较小的肝脏肿瘤,由于病灶边缘不清晰等因素的影响,MSCT容易出现漏诊、误诊等情况。近年来,人工智能(AI)技术被应用到医学领域,可协助医生准确、快速地筛选、发现、标记细微病灶,辅助临床对疾病作出诊断,降低漏诊率、误诊率[5,6]。基于此,为探究AI辅助MSCT诊断肝脏肿瘤与病理活检穿刺的一致性,本研究对湖北省中医院70例肝脏肿瘤患者进行研究,现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 2021年2月至2023年2月在湖北省中医院就诊的肝脏肿瘤患者70例,男39例,女31例;年龄32～76岁,平均(54.16±3.04)岁;病灶直径0.9～5.3 cm,平均(3.16±0.34) cm;体质指数(BMI)20～29 kg/m2,平均(24.42±1.13)kg/m2。

1.2 纳入及排除标准 纳入标准:①年龄>18周岁;②均伴有不同程度腹胀、腹痛、肝区疼痛等症状;③既往无肝脏手术史、外伤史;④视听、沟通能力正常,配合度良好;⑤临床资料齐全、完整;⑥均自愿参与本研究。排除标准:①近3个月接受过放化疗、手术等对症治疗者;②哺乳、备孕、妊娠期女性;③检查存在严重运动伪影者;④合并全身严重感染性疾病者;⑤同期参与其他研究或中途因病情变化退出者;⑥合并狂躁症、焦虑症等精神障碍者。

1.3 研究方法 MSCT检查:采用64层螺旋CT(型号:GE optima660)检查,告知患者检查前5 h禁食水,检查前30 min告知患者饮用温开水500 ml。CT扫描参数设置:10～800 mA电流,100 kV功率,扫描层数是128层,0.625扫描层厚,0.150～1.375螺距,探测器Z轴是40 mm,50 cm最大扫描视野,512×512矩阵,平扫后进行增强扫描,经肘静脉采用高压注射器注入1.5 ml/kg碘海醇对比剂80～100 ml,维持2.0～2.5 ml/s注射速率,动脉期扫描时间为注射后20～25 s,门静脉期为注射后60～70 s,延迟期为注射后5 min,将所获得的图像传输工作站,数据处理分析采用Dyn Eva灌注软件,将所获得的原始数据传输人工智能深度学习软件,利用AI自动识别技术定量检测毛细血管通透性(PS)、肝血流(HBF)、平均通过时间(MTT)、肝血容量(HBV)、肝动脉灌注量(HAF),最终记录值是连续扫描3次的均值。本研究已通过医院伦理委员会审批。

1.4 观察指标 将病理活检穿刺结果作为本次研究“金标准”,比较人工阅片、AI辅助阅片诊断准确率、灵敏度、特异度,比较人工阅片、AI辅助阅片对直径>10 mm、≤10 mm肿瘤检出率;比较良、恶性肝脏肿瘤CT灌注参数。

2 结果

2.1 人工阅片、AI辅助阅片诊断效能比较 AI辅助阅片诊断准确率(95.71%)、灵敏度(96.72%)均高于人工阅片(77.14%、77.05%),P<0.05,AI辅助阅片诊断特异度(88.89%)与人工阅片(77.78%)比较差异无统计学意义(P>0.05),见表1、2。Kappa检验AI技术辅助阅片与病理活检穿刺诊断的一致性较好(Kappa值=0.789),人工阅片与病理活检穿刺诊断的一致性一般(Kappa值=0.737)。

表1 人工阅片、AI辅助阅片诊断结果 (例)

表2 人工阅片、AI辅助阅片诊断效能比较 (%)

2.2 人工阅片、AI辅助阅片对不同直径肿瘤检出率比较 见表3。

表3 人工阅片、AI辅助阅片对不同直径肿瘤检出率比较 [例(%)]

2.3 良、恶性肝脏肿瘤CT灌注参数比较 见表4。

表4 良、恶性肝脏肿瘤CT灌注参数比较

3 讨论

目前,临床认为肝脏肿瘤的发生与食用亚硝胺、黄曲霉素等食物、服用雌激素类药物、长期饮酒、自身免疫异常、病毒感染、家族遗传等有着密切联系[7,8]。肝脏肿瘤有良性与恶性之分,大部分为良性,均存在不同程度全身乏力、食欲减退、肝区不适、腹胀腹痛等症状[9]。但肝细胞腺瘤、肝血管瘤等良性肿瘤若诊治不及时,随着病情的进展,也会有恶变倾向,甚至引发继发性感染、肝性脑病、消化道出血、肝破裂出血等并发症,威胁到患者生命安全[10]。病理活检穿刺是临床鉴别诊断肿瘤良、恶性的“金标准”,但耗费时间较长,且存在一定创伤性,价格昂贵,术后并发症发生风险较高,患者接受度较低[11]。故寻求一种准确、有效、安全的诊断技术,提高对肝脏肿瘤的鉴别诊断准确率成为目前临床高度关注的内容。

MSCT可以快速、清晰地提供肝脏影像学图像,例如病灶部位、形态、边界、大小、局部血流状况等,具有扫描速度快、扫描时间短、可重复性强、价格低廉、无创伤性等优点[12,13]。但随着AI技术在医学领域的迅速发展、广泛应用,单纯MSCT诊断的不足逐渐凸显。例如影像学阅片医生在长期高强度、高负荷工作状态下,过度疲劳或自身视力减退,容易漏诊微小病灶[14]。本研究显示,AI辅助阅片诊断准确率、灵敏度均高于人工阅片。由此可见,AI技术的应用可提高诊断准确率、灵敏度。AI技术拥有庞大的数据系统,为临床诊断提供了强有力的支撑,不会受到工作强度大等因素的影响,在人工阅片的基础上辅助AI技术阅片,可进一步简化阅片流程,减轻影像学医生工作压力,快速地筛选、识别、标记出微小、可疑病灶,由医生进一步对标记出的病灶进行诊断,从而提高了疾病诊断准确率、灵敏度[15,16]。AI辅助阅片诊断特异度与人工阅片比较差异无统计学意义(P>0.05)。可见,AI辅助阅片与人工阅片在特异度方面差异性不大,究其原因,考虑可能与本研究样本病例数较小等因素有关,故仍旧需要临床扩大样本病例数,展开大样本、多中心前瞻性研究,为评估AI技术在肝脏肿瘤诊断中的特异度提供更多参考依据。另外,病灶若与正常的脏器、组织贴近,会影响AI技术诊断准确率,本研究中,AI技术辅助阅片与病理活检穿刺诊断相比漏诊2例,考虑与该因素有关。

本研究显示,AI辅助阅片对直径≤10 mm肿瘤检出率高于人工阅片。由此可见AI技术的应用可提高对微小病灶的检出率,降低漏诊率、误诊率。当肿瘤直径较小时,医生由于肉眼甄别能力较差,识别微小病灶的难度较大,漏诊、误诊率较高。而AI技术辅助阅片弥补了单纯人工阅片的不足,将AI阅片与人工阅片相结合,优势互补,可提高对微小病灶的识别能力,从而提高微小病灶检出率。本研究显示,恶性组PS、HBF、HBV、HAF均高于良性组,恶性组MTT低于良性组。由此可见,恶性肝脏肿瘤PS、HBF、HBV、HAF相对较高,而MTT相对较低。肝癌患者由于病灶部位血流丰富,血流速度加快,肝叶、肝段等部位变得粗大,会导致PS、HBF等指标升高[13,17]。动脉血流的压力一般比静脉血流的高,可促进动脉血流中的对比剂更早到达静脉中,从而导致MTT降低[18,19]。不同性质的肿瘤血流参数变化不同,临床应联合检测以上血流参数,提高对病变性质的判断能力。

综上所述,肝脏肿瘤患者采纳AI技术辅助MSCT诊断可提高鉴别诊断准确率、灵敏度,同时提供PS、HBF等血流参数,辅助临床医生对患者病情做出判断,弥补了单纯人工阅片的不足,在医学诊断领域具有广阔的应用前景。