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结节良性？恶性？AI破解诊断难题

新一代人工智能辅助肺癌诊疗一体化解决方案取得突破

来源：天津日报

2020-12-22 10:41:15

　　71岁的刘先生半年前体检发现右肺部有一个直径1.5厘米的磨玻璃样结节，医生认为这个结节恶性可能性比较大，希望他能做气管镜或介入病理检查并考虑手术切除，但刘先生觉得自己没有任何症状，身体一直比较健康，要是结节是良性的，做个肺部手术实在伤害太大。刘先生决定暂时不做进一步处理。嘴上这样说，其实他心里也常常打小鼓，医生让刘先生三个月后来复查，没等到三个月，他就去复查了。结节没有变化，下次复查是半年后，刘先生常常觉得日子过得有点煎熬。

　　纠结的肺结节

　　陶阿姨的儿子今年30岁，2019年年底单位体检发现肺部有个小结节。医生一再说结节不足1厘米，没有手术指征，定期做CT观察就可以。但从那天起，陶阿姨和老伴儿的生活完全被打乱。他们上网、看电视、听广播，四处搜罗有关肺结节的各种信息，还私下跑了不少医院，就想知道这个结节到底是良性还是恶性，肺结节和肺癌关系有多大？一家人经常因为看不看病、要不要做手术争执不休。

　　刘先生和陶阿姨的儿子后来都找到了我市胸科医院胸外科主任张逊教授，CT检查后，该院人工智能AI辅助肺癌诊疗系统给出了包括小结节体积、密度类型、长径、恶性概率等极为详细的影像报告，报告显示陶阿姨的儿子肺小结节的恶性概率不足10%，医生就此认定他们完全没有必要担心，只要遵医嘱复查就可以了。陶阿姨听了张主任的解释后忍不住呜呜地哭了起来，一年多的煎熬终于吃了定心丸。刘先生的肺小结节恶性概率已经达到85%，很快他就住进了医院接受了微创手术切除了结节，病理显示为肺腺癌。

　　肺癌是世界上发病率和致死率最高的恶性肿瘤，早诊、早治是患者获得治愈的重要前提。随着人们防癌意识的增强、防癌体检的推广、CT检查的普及，大量有肺小结节的人群被检出。张逊说，肺结节直径一般小于3厘米，小于1厘米的病灶称为肺小结节，通过低剂量和普通剂量CT就可以发现。肺结节并不等同于肺癌，仅有20%左右的肺结节存在恶性肿瘤的可能性。但如果恶性结节误诊为良性，就会延误病情，甚至从早期拖延至晚期，从而丧失治疗机会。因此发现肺结节后必须先明确诊断。通常情况下，医生会依据临床经验通过观察肺结节大小、密度（即实性成分）、倍增时间以及影像学特异征象等推断恶性概率。但基于医生经验的判断往往个体差异很大，并不能给患者一个明确的定论。不光患者感到纠结，临床医生也常常陷入“两难”，他们既希望能帮助患者消除隐患，又不愿“矫枉过正”过度医疗。

　　“肺小结节的高检出率为发现早期肺癌患者提供了重点筛查对象，但因肺小结节性质难以确定，增加了患者的心理负担和过度诊断及治疗。而人工智能AI辅助肺小结节诊断系统的应用，正在有效解决这一临床难题。”张逊说。据介绍，市胸科医院与厦门大学第一医院和零氪科技公司2018年联合承担了我市科委重大科研攻关项目新一代人工智能AI辅助肺癌诊疗一体化解决方案。该方案结合大数据病历库通过人工智能比照进行分析，出具患者影像诊断信息，辅助医生临床诊断。AI辅助肺小结节诊断系统是该方案重要的组成部分，经过两年多研发和临床应用，已经取得了可喜的成绩。

　　AI完胜30位胸外青年专家

　　4秒定性结节准确率超78%

　　早在2018年3月中国医师协会胸外科医师分会的成都年会上，华西医院影像科提供了125例有病理诊断（肺癌诊断金标准）的肺小结节病例，分成小于1厘米和1至3厘米两组，来自全国30余名胸外科青年专家与该AI辅助肺小结节诊断系统同时进行了良恶性定性验证。现场统计表明，AI诊断平均时间为4.7秒/例，病例准确率分别为78.1%和82.5%；专家组两组病例平均诊断时间分别为39.9秒/例和31.5秒/例，病例准确率分别为64.1%和71.9%。面对这样的结果，张逊当时就坚定了使用AI辅助诊疗的想法

　　2018年7月，市胸科医院正式启用肺癌人工智能AI辅助诊疗系统。患者在胸外科等相关科室就诊，医生开具低剂量或普通剂量CT检查单，影像科完成CT检查。患者影像资料通过设立在医院网管中心的AI服务器阅片统计，给出相应检查报告，临床医生在门诊阅片终端同步看到报告。报告包括肺小结节的位置、大小（包括最长径、最大截面积和体积）、性质（纯磨玻璃、亚实性、实性）和恶性概率（0%至100%）。AI辅助肺小结节诊断系统还可以对同一患者不同时期胸部CT检查的同一位置小结节的变化进行精确的量化对比分析，将所有筛查出的结节按恶性概率大小由高到低排列供医生参考。与此同时，系统还自动生成患者肺部三维重建图，帮助医生制定下一步治疗策略。

　　肺小结节病理符合率达94%

　　优势明显医生逐渐认可AI

　　截至今年9月，市胸科医院AI辅助诊断肺癌影像72681例次，肺结节检出率达到了99%以上。张逊团队在2016年1月至今年7月的病例中随机选择了810例做过病理分析（肺癌诊断金标准）的肺小结节病例进行AI辅助系统验证实验。810例病例中，有571例恶性病变和25例癌前病变被AI辅助诊断系统提示肺小结节恶性概率≥75%，这些病例术后病理诊断肺癌537例，诊断符合率达到了94% (537/571），加上癌前病变病例后，诊断符合率高达98%。“在统计的恶性病例中，AI对于小于1厘米的小结节方面准确率更为突出，这恰好弥补了人工判断的不足。”张逊说。

　　通过细致的研究对比和大量手术及病理验证，现在张逊所在胸外科的医生对AI辅助系统已经非常信任。张逊说，“在肺小结节的诊断方面，AI的优势已经很明显。对患者来说，AI基本不漏诊，诊断速度更快，早期确诊率高。对于医生来说，患者回访遗漏率更低，提高了阅片能力，方便病例复盘总结，对后续治疗方案的制定具有很强的指导意义。现在原本对AI接受程度不高的医生，逐渐认可了AI。”

　AI诊疗一体化方案可行性高

　　提高筛查率促进诊治同质化

　　新一代人工智能AI辅助肺癌诊疗一体化解决方案包括AI辅助肺部小结节诊断系统、肺癌病理诊断系统、肺癌诊疗决策系统、肺癌结构化数据库四个模块。肺部小结节诊断取得的成果正在加速对其他模块的成熟应用。“同一个肺癌患者，在不同的医院、不同的科室，甚至在同一科室不同主管医生之间，治疗的方法都存在很大差异。肺癌诊疗决策系统有望解决这种治疗同质化低的难题。”张逊说，“对于可疑肺癌患者，肺癌诊疗决策系统会根据肺癌治疗指南自动为主管医生作出检查提示；对于确诊患者，会提出具体建议及其依据。依据来源包括患者的具体情况（包括患者的影像学资料、病理类型、各项化验检查结果、心肺功能检查结果等），在最新肺癌治疗指南中应当作的检查和治疗方法；权威国内外杂志近年来的相关文献报道；Al自动从零氪数据库的大量肺癌资料中，找出采用该推荐疗法的同类患者远期生存结果。因此医生不仅清楚为什么要采用这种诊疗方案，同时对疗效有一个真实世界数据支持的预判。”

　　张逊认为经过两年多的运行，AI辅助肺癌诊断和治疗是完全可行的，其应用有一个逐渐完善的过程，需要临床医生与AI工程师密切合作，由医生对AI提出需求和改进的内容。AI具有自我学习的优势，随着临床应用数量的增加，AI辅助诊断的水平也会不断提高。目前，AI辅助肺癌诊疗一体化解决方案在我市的应用荣获了2019年全国医疗人工智能创新奖等多个国内大奖，方案被国家工信部列入2020年大数据产业发展试点示范项目，已经在北京、上海、重庆、黑龙江等国内其他15个省市落地应用，这将加速肺癌诊治标准化、同质化进程和分级诊疗的实施，并促进大面积肺癌筛查的开展。（主持人赵津）

责任编辑：张洁

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