李 巖 晁帥恒 閆方博 段淑芬

直腸癌是近年來發(fā)病率、死亡率均呈上升趨勢的消化道惡性腫瘤,近五年來我國直腸癌發(fā)病率均在4%以上,遠超2%國際平均水平[1-2]。結(jié)腸癌早期治療預(yù)后較好,但其起病隱匿,早期臨床表現(xiàn)無明顯特異性,確診時往往已經(jīng)進入晚期,錯失最佳治療時機[3]。尋找一種方便有效的診斷方法是改善直腸癌預(yù)后的必要條件。腸鏡是一種常見的觀察人體腸道病變形態(tài)及范圍的手段,但由于臨床內(nèi)鏡醫(yī)師的專業(yè)水平及疲勞程度不同,結(jié)直腸癌診斷率存在較大差異[4]。根據(jù)一項腸鏡檢查的META分析顯示,常規(guī)腸鏡診斷的大腸瘤漏檢率可達25%。人工智能(AI)技術(shù)是一種能顯著提高醫(yī)學(xué)影像可讀性的信息智能處理技術(shù),可能減少不同醫(yī)師之間個體化差異,從而幫助臨床醫(yī)師做出更為精準的判斷[5]。本次研究旨在分析AI腸鏡輔助診斷在直腸癌診斷中的應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2021年1月到2022年5月我院消化內(nèi)科收治的需行腸鏡檢查以進一步明確診斷的疑似直腸癌患者187例,其中男性106例,女性171例;年齡52～80(65.41±8.72)歲。納入標準:①患者需行腸鏡檢查以進一步明確診斷;②年齡18～70歲;③患者知情同意。排除標準:①檢查前腸道準備不充分、對腸鏡不耐受或存在腸鏡檢查禁忌;②患者存在腸道切除手術(shù)史、腸道腫瘤、腸道活動性出血或急診腸鏡者;③處于妊娠期;④患者存在嚴重肝腎功能異常、凝血功能障礙。

1.2 方法

所有患者均進行常規(guī)腸鏡和AI腸鏡檢查,患者檢查前24 h內(nèi)采用半流質(zhì)飲食,檢查當日早上6、11點給予復(fù)方聚乙二醇電解質(zhì)水溶液服用,12點禁食禁水至排泄物清水狀。常規(guī)腸鏡:肛門常規(guī)清潔消毒后輕輕推入腸鏡,尋找并觀察腸道內(nèi)病灶位置、形態(tài)等特性,以觀察到表面環(huán)菜花狀、息肉結(jié)節(jié)、不規(guī)則潰爛,病灶范圍占總腸段比例1/3～1/2,此腸道出現(xiàn)狹窄、腸壁僵硬,整體無規(guī)則形態(tài)、堤壩樣隆起增生作為結(jié)腸癌。采集病灶處組織送病理科檢查,并以病理檢查結(jié)果[6]作為良惡性判斷的金標準。

AI腸鏡檢查:儀器采用日本奧林巴斯290和260系列智能型電子胃腸鏡,患者通過口服內(nèi)含微型膠囊鏡的片劑,隨后從肛門排除,微型膠囊鏡帶有的微型攝像機可以2張/s的速度拍攝照片并傳輸?shù)诫娔X,從而實現(xiàn)整個消化道疾病的觀察及診斷,187例患者共收集2047張腸鏡圖片和視頻(進鏡到達盲部)。隨機將患者分為訓(xùn)練組(n=150,其中惡性65例)和驗證組(n=37,其中惡性16例),腸鏡圖片分成兩個數(shù)據(jù)集:①體外、體內(nèi)、不合格;②回盲部、非盲腸。分別從第一、二個數(shù)據(jù)集中選取1326張和514張圖片用于深度學(xué)習(xí)模型的測試,其余用于訓(xùn)練模型。建立AI腸鏡輔助診斷平臺,判斷病變良惡性情況[7],對驗證組的腸鏡圖片進行組織病理結(jié)果驗證,采用ROC曲線比較AI輔助診斷結(jié)果與病理檢查結(jié)果。AI腸鏡+常規(guī)腸鏡兩者聯(lián)合診斷直腸癌,以其中一項為惡性就作為聯(lián)合檢測惡性。

1.3 統(tǒng)計方法

應(yīng)用SPSS 22.0軟件包分析數(shù)據(jù);計數(shù)資料以百分率“%”表示,組間比較采用四格表法χ2檢驗;一致性分析行Kappa分析;采用曲線下面積(AUC)分析常規(guī)腸鏡、AI腸鏡對直腸癌的診斷價值。記P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 常規(guī)腸鏡對187例疑似直腸癌患者的診斷情況

病理檢查檢出惡性病變81例,包括管狀腺癌40例,黏液腺癌25例,乳頭狀腺癌16例,TNM分期Ⅰ期9例,Ⅱ期24例,Ⅲ期36例,Ⅳ期12例;直腸良性病變106例,主要為直腸息肉。常規(guī)腸鏡檢出惡性78例,良性109例,其中16例為假陽性,19例為假陰性,見表1。

表1 常規(guī)腸鏡對直腸癌的診斷情況/例

2.2 AI腸鏡對187例疑似直腸癌患者的診斷情況

AI腸鏡檢出惡性89例,良性98例,其中15例為假陽性,7例為假陰性,見表2。

表2 AI腸鏡對直腸癌的診斷情況/例

2.3 AI腸鏡+常規(guī)腸鏡對187例疑似直腸癌患者的診斷情況

AI腸鏡+常規(guī)腸鏡聯(lián)合檢測診斷惡性84例,良性103例,常規(guī)腸鏡診斷直腸癌的靈敏度、特異度、Kappa值分別為76.5%、84.9%、0.617,AI腸鏡診斷直腸癌的靈敏度、特異度、Kappa值分別為91.4%、85.8%、0.763,AI腸鏡對直腸癌的診斷效能高于常規(guī)腸鏡(P<0.05);AI腸鏡+常規(guī)腸鏡聯(lián)合診斷直腸癌的靈敏度、特異度、Kappa值分別為97.5%、95.3%、0.924,診斷效能高于單一檢測方法(P<0.05),見表3、表4、圖1。

圖1 AI腸鏡、常規(guī)腸鏡診斷直腸癌的ROC曲線

表3 AI腸鏡+常規(guī)腸鏡對直腸癌的診斷情況/例

表4 AI腸鏡、常規(guī)腸鏡對直腸癌的診斷價值

3 討論

目前直腸癌發(fā)病機制尚未明確,可能與遺傳、高脂飲食等多種因素有關(guān)。直腸癌早期無明顯臨床特征,病情進展過程中可出現(xiàn)腹瀉、腹痛等癥狀,給早期臨床診斷帶來一定困難[8]。組織病理是臨床惡性腫瘤診斷的金標準,但由于取材難度較大,且為有創(chuàng)性檢查,不適合初期診斷和篩查[9]。因此尋找更為有效的直腸癌早期篩查方法一直是消化科醫(yī)師關(guān)注的重點內(nèi)容。

常用腸鏡檢查是臨床直腸癌的檢查方法,也是病理取材的常規(guī)手段,能夠通過直接觀察病灶來進行判斷[10]。本次研究顯示,187例疑似直腸癌患者中經(jīng)病理檢測確診存在惡性81例,常規(guī)腸鏡檢出惡性78例,其診斷直腸癌的靈敏度、特異度、Kappa值分別為76.5%、84.9%、0.617,提示常規(guī)腸鏡對直腸癌具有一定的診斷價值,但存在靈敏度偏低的情況。臨床工作發(fā)現(xiàn),結(jié)腸鏡檢查對對患者有創(chuàng)傷,且對醫(yī)師技術(shù)要求較高。而我國普遍存在內(nèi)鏡醫(yī)師區(qū)域分布不均、技術(shù)水平差異較大等問題,相關(guān)報道顯示,不同工作經(jīng)驗的內(nèi)鏡醫(yī)師對結(jié)直腸腺瘤的檢出率在7.4%～52.5%,6%～27%結(jié)直腸惡性病變被漏檢[11]。因此需進一步提高結(jié)腸鏡檢查的質(zhì)量,降低下消化道疾病的漏診率。

隨著AI技術(shù)的快速發(fā)展,計算機輔助診斷技術(shù)為臨床精準診斷提供了新的方法,能為醫(yī)師提供客觀、可靠的參考,減少由于醫(yī)師經(jīng)驗差異、疲勞工作等引發(fā)的診斷準確率不足問題[12]。基于以上問題,AI在內(nèi)鏡檢查領(lǐng)域開展了一系列研究和探索。AI腸鏡是一種人工智能輔助診療系統(tǒng)應(yīng)用于結(jié)腸鏡的檢查方法,對內(nèi)鏡醫(yī)師經(jīng)驗及操作能力無特殊要求,能改善醫(yī)師年資差異造成的漏檢問題[13]。有學(xué)者將AI應(yīng)用于窄帶成像內(nèi)鏡檢查,能通過自動識別結(jié)腸息肉的良惡性(腫瘤性或增生性),對腫瘤性息肉性診斷的敏感度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值分別為96.3%、78.1%、89.6%、91.5%,具有較高的診斷價值,且與常規(guī)結(jié)腸鏡相比分類時間更短[14]。本次研究采用AI腸鏡檢出惡性病變89例,診斷直腸癌的靈敏度、特異度、Kappa值分別為91.4%、85.8%、0.763,一般Kappa值>0.7提示具有一致性良好,該結(jié)果提示AI腸鏡診斷直腸癌與病理檢查的一致性較好,具有較高的診斷價值。此外,相對于常規(guī)腸鏡,其診斷的敏感度明顯提高,這可能與AI腸鏡識別惡性病變的準確度較高有關(guān)。有學(xué)者將AI技術(shù)應(yīng)用于結(jié)腸癌診斷,發(fā)現(xiàn)其診斷準確度與高年資內(nèi)鏡醫(yī)師一致,提示其具有較好的診斷效能[15]。此外,AI腸鏡+常規(guī)腸鏡聯(lián)合診斷直腸癌的靈敏度、特異度、Kappa值分別為97.5%、95.3%、0.924,診斷效能高于單一檢測方法,提示AI腸鏡與常規(guī)腸鏡結(jié)合能進一步提高靈敏度和準確度,是一種較為有效的診斷方法。

綜上所述,AI腸鏡輔助診斷應(yīng)用在直腸癌檢查中能明顯提高診斷的靈敏度和準確度,具有較好的臨床應(yīng)用價值。但本次研究存在一定不足,一是創(chuàng)建AI系統(tǒng)的訓(xùn)練集所建立數(shù)據(jù)只來源于本院設(shè)備,而不同醫(yī)療機構(gòu)所采用的設(shè)備型號不同必然會引發(fā)數(shù)據(jù)格式不同,因此在本院建立的模型在更廣泛范圍內(nèi)可能并不完全適用,臨床工作中需進一步完善算法及進行統(tǒng)一化處理。