“内镜精灵”减少检查盲区

文/本刊记者 郭潇雅

“内镜精灵”会自动识别盲区，及时提醒医生未曾到达的检查部位，避免漏查漏诊。

4月3日，世界三大通讯社之一的英国路透社(Reuters)，专题报道了武汉大学人民医院消化内科研发的内镜质量改善人工智能监测系统“内镜精灵”（ENDOANGEL），引起国际医学界的广泛关注。美国克利夫兰诊所心血管医学主席Eric Topol在国外社交媒体上转发了该消息，并给予积极评价：“这款由中国医生研发的最新系统，可以显著降低消化道内镜检查的盲区率。”

据了解，内镜精灵以现有的消化内镜设备和数据系统为平台，结合人工智能技术，构建内镜图像样本数据集，开发训练可以辨认内镜下解剖学部位的深度学习模型，在不干扰原有内镜设备正常工作的前提下，研发的一款新型人工智能无盲区消化道早癌筛查诊断仪器，实时监测内镜下的画面。在医生做检查的同时，主动提示并辅助诊断病灶，监测医生操作质量，避免内镜下漏诊误诊。

其实，该项研究成果此前曾发表在消化病学国际顶级期刊《英国胃肠病学会官方期刊》（Gut）上，该杂志影响因子高达17.016。2019年以来，武汉大学人民医院消化内科“内镜精灵”研发团队多次获邀到德国、意大利、美国等参加国际消化病、内镜诊疗高端学术会议，并作专题演讲，向世界同行展现中国内镜医师的精湛技艺及创新发明。

构建三大模块

内镜检查是早期发现消化道肿瘤的必要手段，但由于内镜医师检查水平参差不齐，高水平内镜医师稀缺，基层医院消化内镜检查中漏检、漏诊现象较多。目前，中国和世界部分其他地区早期胃癌的诊断率仍低于20%，而消化道肿瘤发病率占中国癌症总发病率的43.5%。消化道肿瘤若能早期发现，治愈率可高达95%。

“内镜精灵”项目负责人、武汉大学人民医院消化内科主任于红刚教授介绍，该院消化内科是湖北省重点学科、武汉大学重点学科，国家中医药管理局Ⅱ级实验室，湖北省消化系统疾病重点实验室，湖北省消化内镜介入诊疗质量控制中心及湖北省消化内镜质控中心挂靠单位。消化内镜中心在2018年接待患者52880位，进行了34995例胃肠镜检查。学科拥有多名全国学会副主委，承担国家级及省级科研项目多项，获省部级科技成果奖十余项。

依托强大的学科专业基础，从2017年开始，于红刚带领团队成员开始了研发之路。“内镜精灵”主要基于以下三大模块的构建。

一是结直肠癌前病变筛查诊断系统的构建。结直肠癌前病变筛查主要从两方面入手：一方面是医生的检查质量，退镜速度过快会导致错过部分肠粘膜、漏诊肠道早癌，退镜时间每增加1分钟，腺瘤检出率会提高3.6%，因此，构建了实时监测肠镜退镜观察速度的模型，将退镜速度控制在安全范围内，提高肠镜检查质量；另一方面是可能发展为癌的疾病诊断，大于80%的肠癌由息肉发展而来，息肉检出率与肠癌漏诊风险息息相关，因此，科研团队构建了结直肠息肉自动识别模型。

二是无盲区早期胃癌筛查及辅助诊断模型的构建。早期发现是提高胃癌患者生存率的重要策略。然而，早期胃癌病灶改变轻微、十分隐蔽，需要内镜医师具有丰富的经验和强大的知识储备。因此，基于使用最为广泛的白光内镜技术，构建了早期胃癌筛查模型，一方面训练AI识别胃镜检查中重要的26个部位，在做胃镜过程中，AI会根据医生观察到的部位数对操作进行打分，并提示漏检的部位；另一方面，使AI学会识别胃早癌的特征，发现疑似早癌的位置会用方框提示，辅助医生发现胃早癌。

三是自动生成胃肠镜图像报告。传统的内镜检查需要内镜医师在做检查的同时人工采集图像，来保存患者的图像资料。这要求内镜医师在操作过程中密切关注胃黏膜形态，采图质量与操作者的水平和主观状态紧密相关，很容易出现图像不全面或者模糊不合格的情况。此外，由于人工采图时，内镜医师必须先暂停视频画面才能采集图像，导致检查时间延长，增加了患者的痛苦情绪。而“内镜精灵”可在后台自动分析图像，从全局视频中全面准确地提取并储存胃肠腔部位典型图像，以及患者病灶处的清晰图像，提高内镜图片质量，缩短检查时间，减小操作医师的负担。

检查数据精准

在研发过程中，科研团队遇到过许多前期想象不到的困难，比如在肠道模型的训练阶段，最初的想法是让AI能够辨认出肠道不同部位的图片，但肠道许多部位的形态都是相似的，因此训练遇到了瓶颈。为了使这套监测系统更加精准，科研团队与武汉大学测绘学院合作，绘制出人体消化道的“地形图”，并依照消化内镜检查的诊疗规范，标识出必查的“坐标点”，让AI学习有特征的肠道结构并据此定位。

科研团队先后使用了107个真实的内镜检查视频测试“内镜精灵”系统，在一项随机试验中，分配到“内镜精灵”辅助检查的153名患者的盲点率（5.9%），显著低于常规检查组的150名患者（22.5%）；“内镜精灵”辅助胃镜组的平均检查时间（5.03分钟）明显长于对照组（4.24分钟）；“内镜精灵”可以抓取并储存胃镜不同部位的典型图片，自动产生患者的图片报告，“内镜精灵”自动产生的图片报告文件完整性（90.64%），显著高于内镜医师（79.14%）。

武汉大学人民医院消化内科教授陈明锴表示，经过近两年的研发，“内镜精灵”系统成功投入临床使用，它相当于内镜医生的“第三只眼”，能及时提醒内镜医生不要放过死角，尽早识别可能有问题的部位。如果医生在被提醒后，还是没有检查到某些“死角”的话，“内镜精灵”还会阻止检查报告的打印发布。

武汉大学人民医院研发的“内镜精灵”。

于红刚认为，“内镜精灵”的研发具有深远的意义：首先，“内镜精灵”实时监测内镜画面，在医生做检查时主动提示早癌病灶，标记未观察部位，大幅减少早癌漏诊，为医保省钱、为家庭减负；其次，我国消化内镜诊疗机构众多，每年卫生行政部门耗费大量人力物力进行走访调研、质量监管，该系统可自动评估医院消化内镜检查质量，迅速、准确地获得各级医疗机构质控数据，大幅节约质控成本；再次，我国人均内镜医师仅为日本的1/14，培训方式多为手把手教学，周期长且水平参差不齐，该系统实时监测内镜医师操作规范，可使医师快速学习和提高。

不过，于红刚也坦言，“内镜精灵”还有许多功能有待完善和拓展。下一步将首先基于国内外胃肠镜操作规范，建立标准化胃肠镜质控体系，再利用医疗机构的消化内镜电子影像及病例信息，储存和传输医学影像，准确快速地实时记录并远程同步每家医院、每位医生的质控数据。“内镜精灵”研发的两大终极目标是：构建基于人工智能的无盲区消化道早癌筛查诊断系统；构建自动监测消化内镜检查质量控制指标的智能分析系统。

目前，“内镜精灵”已在全国的多家医院进行试用，未来，“内镜精灵”还将被推广到全国基层医院，以验证该系统的临床价值。