目的比较和分析人工智能(AI)技术、低年资放射医师、高年资放射医师、AI联合低年资放射医师对新冠肺炎CT的诊断效能,探讨AI对新冠肺炎CT的辅助诊断价值。方法回顾性分析经AI新冠诊断软件诊断新冠概率>0%的53例患者图像,统计计算A组(低年资医师,参与放射诊断工作<10年)、B组(高年资医师,参与放射诊断工作≥10年)、C组(AI)、D组(低年资医师联合AI)的初次CT诊断新冠肺炎信心评分的受试者特征曲线(ROC),Z检验比较各组诊断效能;并以AI诊断新冠肺炎最大约登指数相应的截断值为标准,比较各组的敏感性、特异性。结果1.各组诊断效能曲线下面积比较(AUC):A组<B、D组(z=2.、2.),C组<D组(z=2.),B组>C组(z=2.),差异均具有统计学意义(p<0.05);余组间差异均无统计学意义(p>0.05)。2.以AI诊断新冠肺炎最大约登指数相应的截断值>3分为标准,各组对新冠肺炎CT的诊断效能比较。敏感性:A组<B、D组(x2=3.、13.),C组<D组(x2=7.),差异均具有统计学意义(p<0.05);余组间差异均无统计学意义(p>0.05)。特异性:A组<B、D组(x2=6.、6.),差异均具有统计学意义(p<0.05);余组间差异均无统计学意义(p>0.05)。结论基于深度学习的AI技术在新冠肺炎CT诊断中具有较高的临床应用价值,AI可辅助低年资医师提高对新冠肺炎的CT诊断效能。
图1各组ROC曲线下面积(AUC)比较
图2男52岁,发热、咳嗽就诊,无明确新冠肺炎患者接触史。a):两肺胸膜下为主的毛玻璃密度影,A组新冠肺炎诊断信心评分2分,B组5分。b):C组评5分,病灶体积占肺7.46%。RT-PCR检测阳性,新冠肺炎。D组评3.5分。c):一周后病灶部分实变。d):AI示病灶体积占肺体积5.71%,提示部分吸收。
图3男82岁,发热、咳嗽、胸闷,明确的疫区人员接触史,有慢性间质性肺炎既往史,白细胞值正常、淋巴细胞值处于下限、血清淀粉样蛋白酶↑。a):两肺胸膜下为主的磨玻璃密度影伴间质增厚。b):C组根据影像特征示新冠诊断评分3分,病灶体积占肺24.95%。A组评3分,B组结合实验室指标及临床病史对其评5分。最终RT-PCR阳性,新冠肺炎。
AI对新冠肺炎CT辅助诊断的应用特点
本次研究AI(C组)诊断新冠肺炎的AUC达到了中等度的0.,敏感性、特异性分别达80.56%、64.71%,显示其有一定的诊断应用价值,这三项指标虽高于低年资医师(A组),但结果不具统计学意义,显示C、A组诊断效能相差不大。而蔡雅倩等学者研究发现住院医师联合AI后降低了对肺毛玻璃结节筛查及定性诊断中的误诊率、漏诊率,敏感性也从65.20%上升到96.02%。本组联合低年资医师与AI的D组对新冠肺炎诊断的敏感性、特异性达到了94.44%、70.59%,明显高于A组的75%、52.94%(p<0.05),接近蔡雅倩等的研究数据,且本次D组的AUC为0.,也明显高于A组的0.(p<0.05)。充分说明联合AI后对低年资医师诊断新冠肺炎具有显著的提升作用。我们分析主要原因包括(1):AI已“深度学习”了数千例新冠肺炎病例,积累的“数据”量远远超过了低年资医师。(2):刘小玉等学者发现首次CT新冠肺炎筛查的敏感性可以高于核酸检测,本组53例筛选出的具有新冠肺炎概率的病例是在数千名常规胸部CT检查中筛选出来的,AI没有低年资医师的视觉、脑力疲劳等问题,所以AI在新冠疫情大量病人需要筛查时具有优势。(3):低年资医师对新冠肺炎的诊断及鉴别诊断经验积累不足。所以低年资医师联合AI诊断可以弥补自身所没有的大量“数据”经验。本次研究中由于部分病例的肺内病灶分布于非胸膜下为主,与典型的新冠肺炎征象不甚相同,且部分病患具有一些肺外新冠征象如纵膈气肿、肝实质密度减低等,这与丁义等学者研究结果相似,而AI不能发现肺外的征象;侯可可等学者研究发现中性粒细胞/淋巴细胞比值、T淋巴细胞计数等联合CT影像特征对早期识别新冠肺炎具有重要意义,而本组各年资医师较AI拥有结合实验室指标、影像特征综合诊断的优势;且此次样本中部分病例伴有基础性肺部疾病如间质性肺炎、肺水肿等具有磨玻璃病灶的征象,掩盖了新冠肺炎病灶征象;这些都突出了AI的诊断机械性缺陷,而其联合低年资医师共同阅片可以很好的解决这类缺陷。另外,D组对新冠肺炎诊断的AUC低于B组,而敏感性高于B组,特异性两者相仿,虽然结果均不具有统计学意义,但也显示低年资医师联合AI后诊断新冠肺炎的部分效能接近甚至高于高年资医师,医院急诊通常只有一名放射医师值班时,AI具有“预警”和提醒医师新冠肺炎可能存在的作用。除此之外,由于新冠肺炎大多呈多发病灶,随病程的进展病灶影像的变化较大,有学者研究发现可以有早期→消散期;早期→进展期→消散期;早期→进展期→重症期→消散期等类型,病灶占整肺体积百分比是预测新冠肺炎转归的重要指标之一,AI可以自动测量占整肺体积百分比,有利于对新冠肺炎转归的判断。作者单位:医院
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