基于人工智能技术的肺部CT扫描在肺结节筛查及良恶性鉴别诊断中的应用分析

刘亚斌 周 围 白 琛 周成香

1.成都医学院第一附属医院放射科(四川 成都 610500)

2.成都医学院第一附属医院超声科(四川 成都 610500)

目前，X线计算机断层摄影(CT)已在临床广泛应用，在疾病筛查及诊疗中发挥重要作用，CT对肺结节的定性诊断价值也得到临床的认可[1]。但多发肺结节在临床较为常见，对于体积较小的肺结节，CT扫描易漏诊，可能造成诊疗延误，影响患者预后[2]。近年，人工智能(AI)技术逐渐应用于医疗体系，利用AI技术算法诊断肺结节，也是临床关注的热点，该技术能辅助影像科医师快速、准确发现肺结节，降低漏诊率，对肺结节筛查有利[3]。基于此，本研究回顾性分析我院127例行肺部CT扫描的肺结节患者临床资料，以评估AI技术的应用价值，为肺结节筛查提供新思路，现将研究结果报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料回顾性分析2017年3月至2019年12月我院127例行肺部CT扫描的肺结节患者临床资料。

纳入标准：经肺部CT扫描见非钙化结节，经病理检查或临床治疗、随访等确诊；CT图像清晰、病灶明确；临床资料完整。排除标准：伴弥漫性转移、间质性肺病；病灶出现广泛瘢痕形成、纤维化、水肿；CT扫描难以确认病灶或不能进行标记。127例肺结节患者男性75例，女性52例；年龄42～76(62.19±12.39)岁。

1.2 方法经Siemens somatom definition AS+128排螺旋CT和飞利浦MX 16 EVO螺旋CT行肺部扫描，扫描由胸廓入口至肺底部，扫描均在患者一次吸气后屏气完成；扫描参数，管电压120kV，管电流200mA，层厚5mm，螺距1.375:1，矩阵512×512，视野360mm，重建层厚1.5mm。基于AI技术CT扫描：采用深睿医疗公司生产的AI软件，将患者肺部CT扫描图像导入软件工作站，由系统自动批量完成肺结节识别、标记。专业医师CT扫描：以双盲法，由两名高年资影像科专业医师对原始肺部CT扫描图像进行分析，以2者报告一致视为有效，否则与另一名高年资医师进行探讨后，得出最终结论；肺结节定性定量判断参考《胸部CT肺结节数据标注与质量控制专家共识(2018)》[4]相关标准。真阳性结节判断标准：在基于AI技术CT扫描影像图及报告中，两名高年资影像科专业医师在横断面观察，发现可疑病灶后，参考多平面重建、局部三维重建等图像，确定肺结节，以2者报告一致视为有效。

1.3 统计学方法采用SPSS 22.0软件分析数据，计数资料以n(%)表示，比较采用χ2检验或精确概率法；计量资料以()表示；使用Kappa值评估一致性，0.81～1.00完全一致，0.61～0.80基本一致，0.41～0.60中等一致，0.21～0.40一般一致，0.00～0.20轻度一致；P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 基于AI技术CT扫描与专业医师CT扫描对良恶性肺结节的诊断价值127例患者中103例(114个病灶)经病理检查确诊，24例(37个病灶)经临床治疗及随访确诊；基于AI技术CT扫描诊断良恶性肺结节的准确率为95.36%，Kappa值为0.905，完全一致；专业医师CT扫描诊断良恶性肺结节的准确率为96.03%，Kappa值为0.919，完全一致；AI技术及专业医师对良恶性肺结节均具有极高的诊断价值，见表1～表2。

表1 基于AI技术CT扫描对良恶性肺结节的诊断价值

表2 专业医师CT扫描对良恶性肺结节的诊断价值

2.2 基于AI技术CT扫描与专业医师CT扫描对真阳性结节的诊断价值127例患者共发现548个真阳性结节，基于AI技术CT扫描检出540个(98.54%)，专业医师CT扫描检出255个(46.53%)，基于AI技术CT扫描对真阳性结节的漏诊率明显低于专业医师(P<0.05)，但误诊率明显高于专业医师(P<0.05)，见表3。

表3 基于AI技术CT扫描与专业医师CT扫描对真阳性结节的诊断价值

2.3 基于AI技术CT扫描与专业医师CT扫描对不同直径真阳性结节的诊断价值专业医师CT扫描对直径>10mm真阳性结节检出率最高，对直径<5mm真阳性结节检出率最低，但对不同直径真阳性结节检出率均低于基于AI技术CT扫描(P<0.05)，见表4。

表4 基于AI技术CT扫描与专业医师CT扫描对不同直径真阳性结节的诊断价值

2.4 基于AI技术CT扫描与专业医师CT扫描对不同性质真阳性结节的诊断价值专业医师CT扫描对部分实性真阳性结节检出率最高，对实性真阳性结节检出率最低，且对实性和磨玻璃真阳性结节检出率均低于基于AI技术CT扫描(P<0.05)，见表5。

表5 基于AI技术CT扫描与专业医师CT扫描对不同性质真阳性结节的诊断价值

图1～图4 为同一患者行CT扫描后AI诊断和专业医师诊断结果：AI技术发现肺部10个结节，医师人工诊断发现4个结节，术后病理证实右肺中叶结节为恶性：浸润性腺癌。(图1：AI技术发现10个肺部结节，提示两个结节为恶性；图2：右肺中叶结节横断面图像，专业医师诊断提示右肺中叶结节为恶性；图3：右肺中叶结节冠状位重组图像，利于观察病变特征；图4：右肺中叶结节矢状位重组图像，利于观察病变特征)。

3 讨 论

CT在良恶性肿瘤诊断中均有良好应用价值，对于肺结节，CT也能根据不同征象准确判断良恶性结节[5]。不规则形态、磨玻璃影及边缘棘突征、毛刺征等均为胸部CT对肺结节定性判断的重要依据，此类征象与恶性肿瘤细胞增殖快、并向邻近支气管或淋巴管浸润相关，使CT能定性判断肺结节[6]。本研究结果也显示，基于AI技术CT扫描及专业医师CT扫描诊断良恶性肺结节的准确率分别为95.36%、96.03%，与病理、临床确诊结果一致性极高。提示CT扫描对肺结节定性诊断价值较高。但此类经病理、临床确诊的肺结节多为体积较大结节，对于体积较小结节，临床筛查难度较大。

据文献报道[7]，单发直径>8mm的实性结节、单发直径≥6mm的磨玻璃结节及直径>6mm的部分实性结节，均有恶性可能，临床也应及早检出，并制定按时复查方案，以尽早确定恶性病变。本研究也发现，专业医师CT扫描对真阳性结节检出率为46.53%，显著低于基于AI技术CT扫描的98.54%。这也说明，人工CT扫描存在漏诊、误诊的缺陷。考虑该结果与部分微、小肺结节及位置特殊结节，医师易忽略，造成漏诊及误诊，而AI技术能有效标记微、小结节，减少漏诊有关[8]。但基于AI技术CT扫描对真阳性结节的误诊率明显高于专业医师。这也说明，AI技术软件设置的检出结节大小阈值低，对血管局部交叉点、饱满的血管分叉处等血管部分也易判断为结节，导致假阳性率较高[9]。AI技术CT扫描假阳性率较高这一缺点，也造成临床工作量升高，进一步增加医疗负担。

另外，专业医师CT扫描对部分实性真阳性结节检出率较高，可达到与AI技术相当的水平，但对实性和磨玻璃真阳性结节检出率仍低于基于AI技术CT扫描。这也表明，基于AI技术CT扫描对肺结节的检出率高，能尽可能检出不同性质肺结节。不仅如此，专业医师CT扫描对不同直径真阳性结节检出率均低于基于AI技术CT扫描，但专业医师CT扫描对直径>10mm真阳性结节检出率可达95.12%。提示，专业医师虽然对体积较小的结节易漏诊，但对恶性程度较高的直径>10mm结节检出率也高，且专业医师临床经验丰富，误诊率低，对肺结节临床判断有利。

综上所述，基于AI技术CT扫描对肺结节诊断价值较高，真阳性结节检出率较高，漏诊率低，但误诊率较高，临床可进一步设置判断参数，以降低误诊率。