人工智能技术在肺结节评估中的应用

人工智能技术在肺结节评估中的应用

曲德鑫 1 刘旭林 2

1烟台国际旅行卫生保健中心 山东 烟台 264001

2滨州医学院烟台附属医院影像科 山东 烟台264100

摘要：初次CT检查发现的肺部小结节80%-90%为良性病变，肺部小结节病变的可能诊断是多种多样的，但早期肺癌仍有一定比例，临床医生需准确描述肺结节的特征，尤其是其恶性肿瘤的可能性。肺癌是严重威胁人类健康的疾病，肺癌的发病率和死亡率都很高。因此，提高肺癌的诊治效率是非常重要的。早期发现肺癌可以更及时的介入治疗，从而使患者预后更好。不同国家评估肺结节的指南存在很大差异，人工智能技术为肺癌的诊断和治疗带来了新的思路。

关键词：人工智能；肺结节；评估

肺小结节不等于早期肺癌，许多肺部疾病都会形成结节，如炎症、结核、霉菌、亚段肺不张、出血等，因此，肺部小结节病变的可能诊断可以说是多种多样的。一些良性病变经过长时间也可能转变为恶性肿瘤，我们不能轻视体检中无意中发现的肺部小结节。初次CT检查发现的肺部小结节80%-90%为良性病变，但应引起高度重视，因为早期肺癌仍有一定比例。临床医生的任务是准确描述肺结节的特征，尤其是其恶性肿瘤的可能性。美国胸科医师学会（ACCP）发布了肺结节评估的临床实践指南。然而，亚洲国家的临床医生实施这些临床实践指南的比率普遍较低，即使他们对这些指南的认识很高。在亚洲不同的国家，评估肺结节的地方指南差别很大。中国、韩国和日本现在有了地方指导方针。

在亚洲，肺癌的发病率非常高，在许多国家，尤其是吸烟盛行的国家，肺癌的发病率正在上升。由于吸烟、空气污染以及使用煤炭和生物质燃料等多种危险因素，许多亚洲国家的肺癌发病率都有所上升^{[1, 2]}。与许多西方国家的情况相反，许多亚洲国家的吸烟率刚刚达到顶峰或仍在上升，仍然是肺癌的关键危险因素。据估计，2010年中国男性吸烟率为52.9%。在韩国，吸烟会使患肺癌的风险增加4.2倍。因此，韩国为50至74岁的重度吸烟者制定了肺癌筛查指南。在一些亚洲国家，特别是中国和韩国，肺癌的发病率高于生活在美国和其他西方国家的亚洲人。空气污染被认为是世界上造成环境死亡的最大原因，对DNA具有诱变作用，导致包括肺癌在内的多种癌症的风险增加。

空气污染在许多亚洲国家广泛而严重。职业接触石棉或其他致癌物质会增加患肺癌的风险^[2]。除了室外空气污染外，家庭煤炭和生物质燃料广泛用于取暖和做饭，导致室内空气污染，这与呼吸道感染、慢性呼吸道疾病或肺癌有关，尤其是有肺结核和慢性阻塞性肺病等慢性肺疾病病史的人群^[3]。在许多亚洲国家，从未吸烟的女性患肺癌的风险似乎比生活在西方国家的女性高10倍。腺癌是亚洲最常见的肺癌，尤其是女性，这可能反映了遗传差异和其他危险因素。

综上所述，大多数亚洲国家肺结节的诊断和治疗与西方国家没有实质性差异。然而，肺结节的评估可能会受到亚洲和西方国家之间、不同亚洲国家之间以及一个国家内不同地区之间的差异的影响。这些差异主要与以下因素有关：（1）上述肺癌的危险因素；（2）可能混淆诊断的肉芽肿性和感染性疾病；（3）肺癌的遗传易感性。

肺癌是严重威胁人类健康的疾病。因此，提高肺癌的诊治效率是非常重要的。肺癌筛查项目在美国、日本等一些国家和地区通过低剂量螺旋CT调查进行。研究表明，早期发现肺癌可以更及时的介入治疗，从而使患者预后更好^[4]。目前，人工智能技术的研究多集中在肺癌的早期筛查、诊断、治疗和过程管理，并取得了显著的效果。

1　人工智能技术用于肺结节筛查

目前在检查中发现的肺结节越来越多。虽然大多数肺结节是良性的，但早期肺癌的比例仍然很高。大于3cm的肺结节恶性转化的可能性很高，因此有必要高度重视肺结节的筛查。肺结节筛查工作量大，容易漏诊，医生需要在检出后准确识别肺结节的良恶性，为下一步治疗提供建议。人工智能技术可以帮助医生快速发现肺部结节，减少误诊漏诊。

2　人工智能技术用于肺癌病理诊断与分类

组织病理学和细胞病理学诊断是肺癌诊断和治疗中不可缺少的环节。一些研究者拟通过人工智能技术对不同类型的肺癌（腺癌、鳞癌、小细胞癌）进行分类，以提高病理诊断的准确性和稳定性。

3　导航辅助的计算机视觉系统与肺癌诊疗

随着早期肺癌检出率的提高，肺癌的治疗观念也随之发生了变化。目前认为，不仅要切除肿瘤，而且要最大限度地保留肺功能。因通过影像学检查对肿瘤及周围组织进行三维重建，可以准确评价肺癌手术对肺支气管段的影响，术前模拟手术导航，术中三维定量实时导航，最终达到全面、全面的效果，准确和直观的协助精确手术或微创治疗肺癌。

在支气管镜检查中，导航辅助计算机视觉系统是一种有吸引力的低成本解决方案，它可以指导内窥镜医师对周围病变进行活检和组织学分析。

综上所述，人工智能技术在肺结节，尤其是肺癌诊断和治疗中有一定的可行性。但由于缺乏具体的临床应用场景、标准的数据库和统一的规范，科研人员和企业需要建立自己的数据库和行业标准，突破技术瓶颈，为肺癌人工智能的发展贡献力量。

参考文献：

[1] Loomis D, Huang W, Chen G. The International Agency for Research on Cancer (IARC) evaluation of the carcinogenicity of outdoor air pollution: focus on China[J]. Chinese Journal of Cancer, 2014.

[2] Wong I C K , Ng Y K , Lui V W Y . Cancers of the lung, head and neck on the rise: Perspectives on the genotoxicity of air pollution[J]. Chinese Journal of Cancer, 2014, 33(10):476-480.

[3] Prasad R, Singh A, Garg R, Giridhar GB. Biomass fuel exposure and respiratory diseases in India[J]. Biosci Trends,2012 Oct;6(5):219-28.

[4] Hwang J Y . National Lung Screening Trial Research Team. Results of the Two Incidence Screenings in the National Lung Screening Trial[J]. American journal of respiratory and critical care medicine, 2014, 189(8):994-994.

作者简介：曲德鑫，1983.04，男，山东烟台人，本科，主治医师，从事工作：出入境人员传染病筛查