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编号:451023
基于卷积神经网络胃食管结合部腺癌转移淋巴结人工智能诊断系统的建立
http://www.100md.com 2022年11月11日 青岛大学学报(医学版) 2022年第5期
候选框,医师,1资料与方法,1病例选择及分组,2CT图像获取及标识,3FasterRCNN训练,4FasterRCNN测试,5统计学分析,2结果,1FasterRCNN的训练效果,2AI系统的测
     张超,卢云,2,刘磊,王涛,张宪祥,王东升

    (1 青岛大学附属医院胃肠外二科,山东 青岛 266003; 2 山东省数字医学与计算机辅助手术重点实验室; 3 青岛大学附属医院放射科)

    近年来,全球范围内胃食管结合部腺癌(AEG)的发病率呈上升趋势,手术切除仍然是其主要的治疗手段[1-2]。然而,由于AEG位于食管和胃的交界处,其手术方式一直是争议的焦点[3]。AEG的预后差,若有淋巴结转移,其生存率显著降低[4-7]。选择合适的手术方式及淋巴结清扫范围,可以明显提高AEG的整体存活率[8]。肿瘤术前分期对选择恰当的治疗方案是非常必要的[9]。增强CT诊断AEG淋巴结转移有很多优势,可以对肿瘤进行分型与分期评估,有利于指导制订规范化、个性化的治疗方案[10]。最新版美国国立综合癌症网络(NCCN)指南指出,AEG首选辅助检查方式为使用口服和静脉注射对比剂的胸部/腹部CT。但大量影像数据会耗费医师的诊断时间,且不同医师诊断存在主观偏倚。随着计算机辅助技术和医学成像技术的迅速发展,人工智能(AI)在医学影像诊断中的应用日趋成熟,卷积神经网络(CNN)在医学图像中的应用也越来越广泛[11-12]。NAM等[13]利用CNN完成了胸部影像图片的恶性肺结核自动检测算法的开发和验证;LIU等[14]也阐述了CNN在胰腺癌CT诊断中的应用价值。本课题组曾利用深度学习技术成功建立了直肠癌、胃癌周围淋巴结转移的AI辅助诊断系统[15-16]。本研究通过提取病人术前增强CT图像的定量放射学特征,建立AI识别系统并进行测试,旨在利用更快的区域卷积神经网络(Faster RCNN)模型识别CT阳性淋巴结的快速性和准确性,辅助临床医师在术前实现高效预测阳性淋巴结,协助临床医师做出判断,用以指导选择手术方案。

    1 资料与方法

    1.1 病例选择及分组

    回顾性选取2015年12月—2019年12月在青岛大学附属医院治疗的AEG病人248例。病人纳入标准:术前行胸部和上腹部增强CT检查;接受根治性手术和淋巴结清扫术;术后病理诊断为AEG。排除标准:有胸腹部手术史、放化疗史;手术后未经病理检查证实;胸腹部有其他恶性肿瘤;患有免疫系统等疾病。将入选病人随机分为训练组(174例)和测试组(74例),分别用于训练模型和评估AI辅助诊断系统的性能。本研究获得了青岛大学附属医院伦理委员会的批准(NO.QYFYWZLL26608)。

    1.2 CT图像获取及标识

    所有病例均采用统一标准进行CT扫描 ......

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