雷鋒網(wǎng)消息，近日，四川省人民醫(yī)院的劉曉崗主任帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，與哈佛醫(yī)學(xué)院貝斯以色列女執(zhí)事醫(yī)療中心的研究人員合作發(fā)表了一篇論文。這項(xiàng)研究是第一項(xiàng)使用基于深度學(xué)習(xí)的高性能CADe系統(tǒng)的前瞻性隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)，以幫助內(nèi)鏡醫(yī)師檢測(cè)患者的結(jié)腸息肉。

實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)腸鏡相比，AI系統(tǒng)輔助的結(jié)腸鏡檢查，查出的ADR（腺瘤檢出率）增加了近50%。每位患者檢出的平均腺瘤數(shù)也增加了——AI檢查出了更多的較小腺瘤。

在小組的初步研究中，該算法的敏感性為94.38％，特異性為95.92％，受試者工作特征曲線(xiàn)下面積（AUC）為0.984（越接近1，說(shuō)明準(zhǔn)確性越高）。此外，通過(guò)使用多線(xiàn)程處理系統(tǒng)，AI對(duì)實(shí)時(shí)視頻的處理速度能夠達(dá)到每秒至少25幀，延遲時(shí)間為76.80±5.60毫秒。對(duì)于內(nèi)鏡醫(yī)師來(lái)說(shuō)，檢測(cè)延遲幾乎不明顯。

這是一件非常難的事情。因?yàn)?，從靜態(tài)影像到動(dòng)態(tài)視頻，對(duì)于AI系統(tǒng)來(lái)說(shuō)難度是指數(shù)級(jí)增加的。但是，可貴之處在于，相比于靜態(tài)的影像，動(dòng)態(tài)的視頻更符合醫(yī)生的實(shí)際工作場(chǎng)景，因此研究也更腳踏實(shí)地。

至于為什么要選擇結(jié)直腸癌作為研究的對(duì)象，這個(gè)可能跟疾病本身有關(guān)。

根據(jù)國(guó)家癌癥中心全國(guó)腫瘤登記數(shù)據(jù)報(bào)告，我國(guó)城市和農(nóng)村地區(qū)結(jié)直腸癌發(fā)病率分別位列惡性腫瘤的第2位和第5位，死亡率分別位居第4位和第5位。結(jié)直腸癌的特點(diǎn)在于，它是一種早期和晚期死亡率相差極大的癌癥，早期結(jié)直腸癌生存率能夠達(dá)到90%，幾乎只要發(fā)現(xiàn)就能痊愈；而晚期結(jié)直腸癌生存率卻只有僅僅20%。

結(jié)腸鏡檢查是篩查CRC的金標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)腸鏡檢查通過(guò)檢測(cè)和切除腺瘤性息肉，可以降低結(jié)直腸癌的發(fā)生率和死亡率。在過(guò)去的半個(gè)世紀(jì)里，成人的死亡率和CRC發(fā)病率急劇下降（分別為51％和32％），主要就是由于CRC篩查和腺瘤性息肉的切除。因此，及時(shí)發(fā)現(xiàn)與鑒別結(jié)直腸息肉，提升結(jié)直腸腫瘤早篩水平，成為對(duì)抗結(jié)直腸癌的關(guān)鍵。

此外，有證據(jù)表明，ADR（腺瘤檢出率）每增加1.0％，間隔CRC風(fēng)險(xiǎn)降低3.0％。然而，息肉有高達(dá)27％的遺漏風(fēng)險(xiǎn)，醫(yī)生視野內(nèi)無(wú)法識(shí)別的息肉是一個(gè)需要解決的重要問(wèn)題。一些研究表明，在檢查中增加一位醫(yī)生可以增加息肉檢出率（PDR），但這種策略在提高ADR方面仍存在爭(zhēng)議。

因此，團(tuán)隊(duì)研究了基于深度學(xué)習(xí)的自動(dòng)息肉檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)息肉檢測(cè)率和ADR的影響。理想情況下，實(shí)時(shí)自動(dòng)息肉檢測(cè)系統(tǒng)的性能可以接近于專(zhuān)家內(nèi)鏡醫(yī)師的能力，幫助內(nèi)鏡醫(yī)師以比人更可靠的方式檢測(cè)可能對(duì)應(yīng)于腺瘤的病變。

據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，這次前瞻性研究被設(shè)計(jì)為隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)，研究在四川省人民醫(yī)院進(jìn)行，共納入了1058例患者。患者被隨機(jī)分組進(jìn)行診斷性結(jié)腸鏡檢查，一組接受標(biāo)準(zhǔn)結(jié)腸鏡檢查（536例），另一組接受AI系統(tǒng)（實(shí)時(shí)自動(dòng)息肉檢測(cè)系統(tǒng)）輔助的結(jié)腸鏡檢查（522例）。來(lái)自胃腸病學(xué)部門(mén)的8名醫(yī)生參與了這項(xiàng)研究，其中包括兩名高級(jí)內(nèi)鏡醫(yī)師（> 20000例結(jié)腸鏡檢查），兩名中層內(nèi)鏡醫(yī)師（3000至10000名結(jié)腸鏡檢查）和四名初級(jí)內(nèi)鏡醫(yī)師（100至500名結(jié)腸鏡檢查）。

在AI輔助的組中，結(jié)腸鏡連接到AI系統(tǒng)，監(jiān)視器上會(huì)顯示用藍(lán)色空心框圈出的息肉位置，同時(shí)發(fā)出警報(bào)聲，醫(yī)生主要負(fù)責(zé)盯好監(jiān)視器，在警報(bào)聲提示檢測(cè)到息肉時(shí)對(duì)息肉進(jìn)行評(píng)估，判斷它是否是息肉，是否是腺瘤性息肉。

深度學(xué)習(xí)架構(gòu)。檢測(cè)算法是基于SegNet架構(gòu)的深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）。數(shù)據(jù)流是從左到右：結(jié)腸鏡檢查圖像被順序地扭曲成二進(jìn)制圖像，其中1代表息肉像素，0代表概率圖中沒(méi)有息肉。然如輸出中所示，CADe監(jiān)視器上有一個(gè)空心跟蹤框

從結(jié)果來(lái)看兩組共檢出了767個(gè)息肉，其中有422個(gè)腺瘤，對(duì)照組和AI組的PDR分別為0.29和0.45。

在良好的腸道準(zhǔn)備情況下，AI輔助組的ADR顯示出比常規(guī)組高6％的趨勢(shì)。AI系統(tǒng)顯著增加ADR（29.1％vs20.3％，p <0.001）和每位患者的腺瘤平均數(shù)（0.53vs0.31，p <0.001）。這是由于發(fā)現(xiàn)了更多的小腺瘤（185vs102; p <0.001），而較大的腺瘤（77vs58，p = 0.075）的檢出數(shù)量雖然也有差距，但是不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。此外，增生性息肉的數(shù)量也顯著增加（114vs52，p <0.001）。

從檢查所需時(shí)間上來(lái)看，AI組所需的時(shí)間為6.89分鐘，只是比對(duì)照組的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)腸鏡組長(zhǎng)0.5分鐘，也都沒(méi)有出現(xiàn)與腸鏡檢查相關(guān)的并發(fā)癥。

此外，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，AI輔助組共有39個(gè)誤報(bào)，每個(gè)結(jié)腸鏡檢查平均誤報(bào)0.075次，基本上影響很小。在AI輔助組中檢測(cè)到的所有息肉中，自動(dòng)息肉檢測(cè)系統(tǒng)沒(méi)有遺漏任何息肉。

從幾個(gè)維度可以看出，劉曉崗主任領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)發(fā)的這款A(yù)I系統(tǒng)，在結(jié)直腸癌的篩查領(lǐng)域表現(xiàn)已經(jīng)足夠優(yōu)秀。但是，研究團(tuán)隊(duì)也總結(jié)了這項(xiàng)研究中有待改進(jìn)的地方。

首先，系統(tǒng)的確切貢獻(xiàn)不太好評(píng)估。由于“競(jìng)爭(zhēng)精神”，被觀(guān)察的行為也可能影響實(shí)驗(yàn)組的ADR。這一機(jī)制可能解釋了AI組中潛在的混雜因素，因?yàn)閮?nèi)窺鏡醫(yī)生可能在已知的觀(guān)察環(huán)境中更專(zhuān)注。將來(lái)，可以設(shè)計(jì)雙盲研究來(lái)研究該系統(tǒng)在增加的腺瘤檢出率中的確切作用。這樣的研究還可以幫助確定內(nèi)窺鏡檢查者和系統(tǒng)是否同時(shí)檢測(cè)到息肉，或者內(nèi)窺鏡檢查員一開(kāi)始是否錯(cuò)過(guò)了息肉，這是當(dāng)前研究沒(méi)有設(shè)計(jì)解決的問(wèn)題。

第二，缺乏外部有效性。研究的基線(xiàn)腺瘤和息肉檢出率不如西方國(guó)家報(bào)道的高。多種因素可能有助于這一發(fā)現(xiàn)，包括中國(guó)和西方人群之間的遺傳、飲食、生活方式和習(xí)慣差異，以及兩組間結(jié)腸息肉/腺瘤發(fā)病率的差異。因此，這項(xiàng)研究的結(jié)果可能不能推廣到世界上基線(xiàn)ADR較高的地區(qū)。需要進(jìn)一步研究該系統(tǒng)在這些領(lǐng)域的適應(yīng)性和有效性。

第三，雖然假陽(yáng)性率很低，但一些假陽(yáng)性率出乎系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的意料，這是由于檢測(cè)到藥物膠囊、局部出血部位或未消化的碎片而發(fā)生的，可能會(huì)在手術(shù)過(guò)程中造成干擾。這可以通過(guò)向當(dāng)前系統(tǒng)添加足夠的培訓(xùn)數(shù)據(jù)來(lái)糾正。

第四，這項(xiàng)研究沒(méi)有控制參與內(nèi)鏡醫(yī)師的疲勞程度，這可能是影響ADR的獨(dú)立因素。需要進(jìn)一步的研究來(lái)研究這種CADe系統(tǒng)對(duì)不同疲勞水平的有效性。

第五，由于初級(jí)內(nèi)鏡醫(yī)師對(duì)結(jié)腸鏡檢查的樣本量不足，需要進(jìn)一步研究以顯示該CADe系統(tǒng)在不同培訓(xùn)水平中的作用和有效性。

最后，該研究使用奧林巴斯結(jié)腸鏡檢查設(shè)備進(jìn)行。因此，還應(yīng)探索該系統(tǒng)對(duì)其他公司制造的設(shè)備的適應(yīng)性。

總之，這項(xiàng)研究表明，基于深度學(xué)習(xí)的AI系統(tǒng)系統(tǒng)可以讓低流行ADR區(qū)域中結(jié)腸直腸息肉和腺瘤檢測(cè)率的顯著增加。鑒于其高準(zhǔn)確性、保真度和穩(wěn)定性，當(dāng)前的AI系統(tǒng)可以更好地適用于當(dāng)前臨床實(shí)踐中以更好地檢測(cè)結(jié)腸息肉。在醫(yī)生和工程師的共同努力下，在眾多的病種篩查領(lǐng)域里，AI輔助系統(tǒng)又多了一塊“用武之地”。雷鋒網(wǎng)

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