孫梓筌，劉連新

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院肝臟外科，哈爾濱 150001)

人工智能(artificial intelligence，AI)在醫(yī)學(xué)影像學(xué)中的應(yīng)用為疾病的診斷帶來了極好的便利性，可幫助分析疾病的影像學(xué)特征。有報(bào)道顯示，AI利用大數(shù)據(jù)分析對(duì)部分疾病的早期篩查診斷率極高，其中乳腺癌等診斷成功率均超過了影像專家[1-2]。病理診斷是目前診斷腫瘤疾病的金標(biāo)準(zhǔn)，在各類腫瘤疾病診斷競賽中，AI的表現(xiàn)堪稱完美。根據(jù)最佳算法AI診斷腫瘤疾病的曲線下面積可達(dá)0.9以上[3]。AI技術(shù)不僅可對(duì)部分患者的疾病進(jìn)行診斷，還具有對(duì)預(yù)后進(jìn)行預(yù)估評(píng)價(jià)的作用，在對(duì)肺癌、乳腺癌及腦腫瘤患者的預(yù)后評(píng)估中均取得了不錯(cuò)的研究成果[4-5]。AI技術(shù)已逐漸進(jìn)入臨床并得到廣泛應(yīng)用，亦被多數(shù)患者認(rèn)可。在世界范圍內(nèi)，肝癌的病死率居惡性腫瘤的第二位[6]。我國肝癌的發(fā)病率居惡性腫瘤的第四位，病死率居第三位[7]。肝臟惡性腫瘤在我國屬于常見惡性腫瘤，其發(fā)病率占全球肝癌發(fā)病率的50%以上[8]。肝癌發(fā)病極為隱匿，一旦出現(xiàn)癥狀已為中晚期，不僅給患者帶來極大的痛苦，更給家庭經(jīng)濟(jì)帶來沉重負(fù)擔(dān)，此類患者需要及時(shí)的診斷和治療。現(xiàn)就AI在肝癌患者診斷及治療中的應(yīng)用前景及進(jìn)展予以綜述。

1 肝癌診斷及治療的現(xiàn)狀

1.1肝癌診斷的現(xiàn)狀 病理診斷是肝癌診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，但病理診斷屬于侵入性操作，限制了其在臨床的應(yīng)用。因此，相關(guān)腫瘤標(biāo)志物與影像學(xué)診斷成為臨床診斷肝癌的首選。血清甲胎蛋白是肝癌的相關(guān)標(biāo)志物，對(duì)肝癌早期的診斷具有較高的意義與價(jià)值，但可能出現(xiàn)假陽性和假陰性的情況，影響了臨床診斷的準(zhǔn)確性[9]。而其他相關(guān)腫瘤標(biāo)志物檢測(cè)也會(huì)發(fā)生與血清甲胎蛋白同樣的情況，造成臨床診斷的偏差。此時(shí)，采用影像學(xué)進(jìn)行進(jìn)一步診斷顯得尤為重要。

超聲具有簡單、便捷、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等多種優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已在我國各大醫(yī)院普及，成為肝癌診斷的主要方式。研究指出，超聲可準(zhǔn)確反映人體肝內(nèi)實(shí)質(zhì)占位性病灶，對(duì)小肝癌、肝囊腫、肝血管瘤的診斷鑒別均具有較高的價(jià)值[10]。其他影像學(xué)檢查(如磁共振成像、CT、彩色多普勒超聲)也具有一定價(jià)值。有研究指出，磁共振成像可清楚顯示靜脈病變，用于肝癌治療及預(yù)后的評(píng)估具有較高價(jià)值[11]。CT相對(duì)于其他影像學(xué)檢查較為昂貴，其對(duì)肝癌的診斷同樣具有較高價(jià)值，同時(shí)還可反映患者肝臟血流情況，為患者的手術(shù)提供幫助[12]。彩色多普勒超聲不僅對(duì)于鑒別良惡性肝癌具有一定價(jià)值，且對(duì)腫瘤的血流與血管情況的鑒別也具有較高價(jià)值，可為肝癌患者的手術(shù)提供幫助[13]。

1.2肝癌患者的治療現(xiàn)狀 手術(shù)是治療肝癌的首選方法，臨床研究結(jié)果指出，手術(shù)治療肝癌的臨床治療效果較好，患者生活質(zhì)量、生存時(shí)間均得到顯著改善[14]。但并非所有肝癌患者均具備手術(shù)指征，部分患者因手術(shù)禁忌證只能接受其他治療。對(duì)于無法進(jìn)行手術(shù)治療的患者，采用非手術(shù)治療是患者的首選，包括射頻消融、放化療、中西醫(yī)結(jié)合治療、靶向治療等。其中，射頻消融治療具有微創(chuàng)、可反復(fù)使用、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，目前在國內(nèi)已廣泛開展。研究指出，射頻消融治療肝癌的近期療效優(yōu)于手術(shù)切除治療，甚至可達(dá)到手術(shù)切除的同等效果，可代替部分外科手術(shù)治療[15]。放化療是治療癌癥的常用方法，其效果已在臨床得到公認(rèn)，但無論是放療還是化療，患者均會(huì)出現(xiàn)一定的不良反應(yīng)，導(dǎo)致生活質(zhì)量降低。中西醫(yī)結(jié)合治療是我國治療肝癌(包括其他癌癥)的一大特色，有研究指出，中西醫(yī)結(jié)合治療可提升患者的免疫力，提高患者對(duì)西醫(yī)治療的耐受性，改善因西醫(yī)治療導(dǎo)致的不良反應(yīng)，減少治療后的復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移，延長生存時(shí)間[16]。靶向治療是癌癥治療最有效的方法之一，靶向治療具有分子選擇性，能夠多靶點(diǎn)選擇性地殺滅腫瘤細(xì)胞，且不良反應(yīng)的發(fā)生率較其他西醫(yī)治療低，但費(fèi)用較高[17]。

2 AI在肝癌診斷與治療中的應(yīng)用

AI概念于20世紀(jì)50年代被提出，主要目的為讓機(jī)器人代替人類工作[18]。但由于當(dāng)時(shí)科技水平等多方面均較落后，受限于各種技術(shù)的發(fā)展，無法將其真正實(shí)現(xiàn)。直到20世紀(jì)80年代，計(jì)算機(jī)水平不斷飛躍，機(jī)器學(xué)習(xí)概念開始出現(xiàn)，此時(shí)計(jì)算機(jī)具有了學(xué)習(xí)功能，具備了淺層人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[19]。到了21世紀(jì)，AI技術(shù)開始全面發(fā)展，深度學(xué)習(xí)技術(shù)讓AI有了質(zhì)的飛躍。AI進(jìn)入醫(yī)學(xué)領(lǐng)域后得到了廣泛應(yīng)用，已成為眾多AI研究者和臨床醫(yī)學(xué)工作者研究的熱點(diǎn)[20]。

2.1AI技術(shù)在肝癌影像學(xué)診斷中的作用 超聲、磁共振成像、CT等影像技術(shù)已在臨床應(yīng)用，在肝癌的診斷、分期及療效評(píng)估中起重要作用[21-22]。但部分肝癌患者可出現(xiàn)不典型甚至罕見的影像學(xué)表現(xiàn)，此時(shí)影像學(xué)診斷往往取決于臨床醫(yī)師與影像科醫(yī)師的臨床經(jīng)驗(yàn)和個(gè)人水平。醫(yī)學(xué)影像的二維屬性與數(shù)字化趨勢(shì)是AI應(yīng)用的最佳領(lǐng)域，可利用AI技術(shù)輔助影像科醫(yī)師提高其工作效率，降低誤診率，有助于疾病的診斷與標(biāo)準(zhǔn)化報(bào)告質(zhì)量。AI技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用極為廣泛，有文獻(xiàn)報(bào)道，肝臟腫瘤每年的手術(shù)數(shù)量高達(dá)6 000余例，如此多的患者也充分顯示了醫(yī)院擁有相當(dāng)龐大的影像學(xué)數(shù)據(jù)，這對(duì)于AI智能系統(tǒng)具有很重要的意義，可幫助AI智能進(jìn)行訓(xùn)練與測(cè)試，一旦AI系統(tǒng)成熟應(yīng)用到臨床中，即可對(duì)肝臟影像學(xué)中的細(xì)微特征進(jìn)行詳細(xì)、準(zhǔn)確的識(shí)別，這對(duì)于患者的術(shù)前診斷以及判斷是否有微血管侵犯、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等很有幫助[23]。同時(shí)，AI技術(shù)還可運(yùn)用于相關(guān)實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)中，部分患者在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室診斷時(shí)，可因多種因素導(dǎo)致相關(guān)指標(biāo)出現(xiàn)假陽性、假陰性等情況，AI技術(shù)的運(yùn)用可根據(jù)患者實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)進(jìn)行再度分析，網(wǎng)羅大數(shù)據(jù)進(jìn)行一一比對(duì)，根據(jù)結(jié)果判定患者疾病風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。

任何癌癥的早發(fā)現(xiàn)、早治療均有利于延長患者的生存期，肝癌也不例外，但由于肝癌發(fā)生機(jī)制復(fù)雜，且我國各個(gè)省市區(qū)域的醫(yī)療水平參差不齊，高技術(shù)專業(yè)人才相對(duì)短缺，因此誤診或漏診率較高。而AI本身具有超強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力，在大數(shù)據(jù)的支撐下，可以協(xié)助醫(yī)師進(jìn)行疾病判斷。在專家學(xué)者的帶領(lǐng)下，提供醫(yī)學(xué)真菌圖像識(shí)別的最優(yōu)算法，能夠在菌落尚未出現(xiàn)典型癥狀時(shí)進(jìn)行鑒定，達(dá)到真正意義上的早診斷。而AI識(shí)別速度快、識(shí)別率高，在其他疾病的診斷中已初見成效。近年來，在肝癌的診斷方面也逐步加快了研究速度，希望在未來能夠解決看病難、準(zhǔn)確辨別等問題。

2.2AI技術(shù)在肝癌病理診斷中的作用 病理診斷是肝癌患者診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，與影像圖片等檢查手段相比，能夠更明確地描述腫瘤特征，對(duì)治療策略的制訂有重要意義，但對(duì)病理醫(yī)師的水平與臨床經(jīng)驗(yàn)要求極高。我國病理科醫(yī)師人才極其匱乏，位于金字塔頂端的高端人才大多任職于國內(nèi)大型三甲醫(yī)院，不同地區(qū)、不同醫(yī)院間病理科醫(yī)師水平差異極大，而AI技術(shù)可很好地解決這一問題。傳統(tǒng)人工病理診斷雖然有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但部分病理醫(yī)師會(huì)存在一定的主觀性，對(duì)于部分診斷結(jié)果有自己的認(rèn)知，而AI的出現(xiàn)可標(biāo)注腫瘤的特征(包括腫瘤細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、間質(zhì)細(xì)胞、病理結(jié)構(gòu)等)，對(duì)病理特征的分析也更加準(zhǔn)確。據(jù)報(bào)道，AI技術(shù)對(duì)腫瘤病理切片判斷識(shí)別的準(zhǔn)確率較高，傳統(tǒng)病理診斷通常采用人眼觀察，而AI可看到人眼無法識(shí)別且較為隱匿的特征及相關(guān)病理細(xì)節(jié)，同時(shí)還可定量描述病理特征，而并非簡單定性分級(jí)，且評(píng)判結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)客觀一致，避免因地域或主觀意識(shí)造成診斷結(jié)果差異[24]。目前，AI技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于乳腺、胃、前列腺、腸道等癌癥的診斷和鑒別診斷，同時(shí)還具有評(píng)估預(yù)后的作用；醫(yī)師團(tuán)隊(duì)收集患者病理切片，隨后進(jìn)行數(shù)字化處理，利用特定的標(biāo)記工具對(duì)切片進(jìn)行標(biāo)注，并錄入數(shù)據(jù)庫，完成后利用AI模型協(xié)助評(píng)估患者預(yù)后；另外，AI還能識(shí)別數(shù)據(jù)中人眼無法辨別和(或)難以用生物學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法提取的與患者預(yù)后有關(guān)的多種信息，且具有更高的精確度[25]。

2.3AI技術(shù)在肝癌治療中的作用 目前AI在臨床的應(yīng)用雖然發(fā)展迅速，但在肝癌的診治領(lǐng)域卻缺乏相關(guān)系統(tǒng)性研究。而肝癌治療領(lǐng)域的進(jìn)展，尤其是靶向治療、免疫治療等手段的應(yīng)用為肝癌的治療帶來了新希望。由于條件和環(huán)境的限制，部分醫(yī)師沒有足夠的時(shí)間對(duì)所有的新知識(shí)、新方法進(jìn)行學(xué)習(xí)并用于患者的治療。隨著AI技術(shù)取得突破性的進(jìn)展，AI技術(shù)在腫瘤疾病治療中的作用顯著。首先，AI技術(shù)可對(duì)患者的病理診斷結(jié)果進(jìn)行識(shí)別，并結(jié)合臨床患者數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，給出適合患者個(gè)體的參考治療方案，同時(shí)還具有應(yīng)用于腫瘤疾病預(yù)后指導(dǎo)和臨床康復(fù)的作用。研究指出，AI對(duì)癌癥患者預(yù)后的預(yù)測(cè)具有較高的價(jià)值[26-27]。此外，AI可根據(jù)海量的數(shù)據(jù)分析為患者提供具有指導(dǎo)意義的治療方案[28-29]。在肝癌患者的臨床治療中只需要將患者的疾病情況、病理特征輸入AI系統(tǒng)，利用大數(shù)據(jù)分析AI能立即給出相關(guān)的推薦方案與不推薦方案；同時(shí)，可對(duì)治療方案進(jìn)行深度解讀，甚至還可結(jié)合基因檢測(cè)結(jié)果獲得精細(xì)化、個(gè)體化的治療方案；在肝癌患者進(jìn)行手術(shù)治療時(shí)，AI技術(shù)可集合術(shù)前患者影像學(xué)檢查，指導(dǎo)手術(shù)方案的選擇，對(duì)手術(shù)進(jìn)行導(dǎo)航，引導(dǎo)切面定位，提高手術(shù)的精確度與安全性[30-31]。臨床上，手術(shù)機(jī)器人的使用已廣泛開展，未來相信通過與手術(shù)機(jī)器人的結(jié)合可完成獨(dú)立的肝臟腫瘤切除術(shù)。

2.4AI技術(shù)在肝癌治療中的臨床應(yīng)用 有學(xué)者針對(duì)不同病理分型的原發(fā)性肝癌進(jìn)行了AI影像學(xué)鑒別診斷，并針對(duì)患者的生存期提出了預(yù)測(cè)，該研究在280個(gè)樣本數(shù)據(jù)中構(gòu)建了原發(fā)性肝癌的預(yù)測(cè)模型，在AI技術(shù)協(xié)助下進(jìn)行診斷，并將102個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)果與AI數(shù)據(jù)模型進(jìn)行聯(lián)合分析，結(jié)果顯示，對(duì)混合型肝癌的診斷準(zhǔn)確率為85.3%(29/34)；此外，對(duì)肝細(xì)胞肝癌診斷的準(zhǔn)確率為77.8%(28/36)，對(duì)腫塊型膽管細(xì)胞癌診斷的準(zhǔn)確率較低，僅為62.5%(20/32)，由此認(rèn)為，AI技術(shù)已經(jīng)能夠在肝癌的診斷治療中發(fā)揮作用[32]。

除此之外，中科院也提出了AI醫(yī)學(xué)影像的新成果，即AI可以為肝癌患者無創(chuàng)分級(jí)，該研究在具體操作中使用了AI系統(tǒng)+增強(qiáng)核磁共振圖像進(jìn)行雙重分析，可以在無創(chuàng)的條件下為患者的癌癥分級(jí)進(jìn)行確認(rèn)，更好地輔助手術(shù)計(jì)劃的制訂；肝癌不同于其他的腫瘤疾病，可以在非入侵的影像學(xué)檢查中進(jìn)行確診，影像學(xué)作為常用的形式，已經(jīng)得到了公認(rèn)，但檢測(cè)結(jié)果主要依賴于醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)，主觀性比較大，因此必須尋求更為客觀的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)；而AI技術(shù)的應(yīng)用，在研究者合作中構(gòu)建了SE-DenseNet網(wǎng)絡(luò)，并將其用于臨床病情診斷中，從而獲得了更為全面的病灶信息，提升了診斷的準(zhǔn)確率[33]。

3 小 結(jié)

目前AI技術(shù)已在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，其中包括圖像辨識(shí)以及降低神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的效果，具有很好的化繁為簡的作用[2]。我國AI技術(shù)在肝癌領(lǐng)域應(yīng)用較少，這也說明AI技術(shù)在肝癌方面還具有很大的發(fā)展空間和潛力。我國屬于肝癌的高發(fā)國，對(duì)肝臟腫瘤AI開發(fā)有著先天優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，應(yīng)用AI+影像學(xué)技術(shù)的方式能夠降低疾病的漏診率，且在研究中可不斷提升AI的應(yīng)用性能，具有廣闊的發(fā)展前景。然而，AI技術(shù)在我國肝癌領(lǐng)域中的應(yīng)用與發(fā)展仍需要各方共同努力合作，為提高肝臟腫瘤的診斷及治療水平做出貢獻(xiàn)。