卷 6, 编号 1 (2025)
- 年: 2025
- ##issue.datePublished##: 25.03.2025
- 文章: 13
- URL: https://jdigitaldiagnostics.com/DD/issue/view/9911
- DOI: https://doi.org/10.17816/DD.61
完整期次
原创性科研成果
基于人工智能的自主排序模型在胸部常规影像学检查结果中的应用:医学和经济效益
摘要
论证。本文提出了一种基于人工智能技术的医疗设备模型,用于组织胸部常规影像学检查的预防性结果,通过设置最大灵敏度为1.0(95%置信区间1.0;1.0)来进行自主排序。该分类将大规模预防性检查(胸部透视和胸部X线摄影)结果分为两类:“非正常”和“正常”。 “非正常”类包括所有任何偏差(病理状态、疾病和手术后遗症、年龄和先天性特点等),这些需要提交给放射科医生进行描述。“正常”类则包括没有病理偏差的结果,可能无需放射科医生进一步描述。
目的。评估基于人工智能技术的自主排序模型在胸部常规影像学检查中的可行性、效果和效率。
方法。进行了前瞻性的多中心诊断研究,评估基于人工智能技术的医疗设备在胸部常规影像学检查中的安全性和质量,采用了分析和统计学研究方法。
结果。本研究纳入了575,549份预防性放射学检查结果,包括胸部透视和胸部X线摄影,并通过3款基于人工智能技术的医疗设备进行处理。在自主排序结果中,54.8%的检查结果被归类为“正常”,从而节省了放射科医生在解读和描述研究结果上的劳动量。自主排序的完全正确率为99.95%。临床上显著的偏差出现在0.05%的案例中(95%置信区间:0.04%;0.06%)。
结论。本研究证明了基于人工智能技术的医疗设备在胸部常规影像学检查中的医学和经济效益。下一步应针对相关法规的更新以及在预防医学任务中合法应用人工智能技术医疗设备的使用进行改进。



数据集
腹主动脉分割的计算机断层扫描血管造影数据集
摘要
论证。人工智能算法广泛应用于通过不同放射诊断方法获取的图像分析中。这些算法的有效性在很大程度上依赖于相关性和代表性强的训练数据集。当前,迫切需要增加公开数据集的数量,特别是包含计算机断层扫描血管造影腹主动脉图像的数据集,这些数据集不仅包含病变分类信息,还包括血管分割。现有方案的缺点主要包括样本量较小、数据集专一性较强以及准备方法的不一致性。
目的。创建一个开放的数据集,包含计算机断层扫描血管造影图像,并对腹主动脉的正常、扩张、血栓形成及钙化情况进行分割。
材料与方法。根据人工智能算法测试方法学,制定了数据集准备的技术任务,计算了所需的样本量,并获得了独立伦理委员会的批准。为了创建数据集,采用了之前开发的基于Slicer 3D软件的半自动分割算法。纳入标准:计算机断层扫描血管造影或腹部计算机断层扫描(含造影)结果;具备动脉相扫描;切片厚度 ≤ 3 mm。排除标准:主动脉腔内存在异物;主动脉夹层。该算法在从Unified Radiological Information System中获取的患者研究结果上进行了验证。并对获得的结果与已制定的要求进行了专家评估,同时评估了使用该分割算法所需的时间。
结果。根据要求计算出的样本量为100个包含动脉相扫描且层厚≤1.2 mm的血管造影研究结果。人群数据:独立患者数量为100人,女性患者占比51%;患者年龄中位数为62岁,年龄范围从18岁到84岁不等。61%的病例发现病变(包括联合病变):其中,60个病例表现出钙化迹象,18个病例表现为主动脉扩张,另外18个病例显示有血栓形成迹象。采用分割算法处理一个研究结果(100层扫描)所需的平均时间为0.8小时。
结论。创建了一个包含100个计算机断层扫描血管造影结果的数据集,数据集包含腹主动脉腔的正常、扩张、血栓形成及钙化的分割结果。该数据集已开放,可以用于人工智能算法的开发和测试,以及腹主动脉的类人建模。



系统评价
PI-RADS 3 类别:纹理分析在前列腺癌风险分层中的应用 (系统性综述)
摘要
论证。前列腺PI-RADS 3类变化是临床上需要提高诊断精度并最小化侵入性方法应用的情况。研究磁共振成像纹理分析在前列腺癌风险分层中的潜在价值,已成为当前医学诊断中的重要课题。
目的。系统整理和分析关于纹理分析在PI-RADS 3 类别前列腺癌风险分层中的应用的最新数据,评估其在区分临床显著性和临床不显著性前列腺癌中的诊断意义。
材料与方法。选取并分析了过去7年内在科学研究文献数据库(如Medline、Scopus)中找到的文章,通过搜索引擎(PubMed、Google Scholar、eLibrary)查找相关文献。使用与纹理分析和放射组学相关的关键词,研究前列腺癌风险分层和诊断中的应用。
结果。对选定文献的分析表明,机器学习和纹理分析的应用显著提高了前列腺癌的诊断精度。这些方法可以更准确地进行风险分层,判断前列腺癌患者是否需要进行活检,从而有潜力减少不必要的侵入性检查。
结论。纹理分析在PI-RADS 3类前列腺变化的诊断精度提高方面具有潜力。然而,为了广泛应用于临床,仍需进一步研究以标准化方法,并开展多中心临床试验。



科学评论
前列腺癌生化复发的放射学诊断方法比较研究
摘要
前列腺癌的生化复发发生在大约25%–50%的患者中,这些患者在接受前列腺癌的根治性治疗后,包括根治性前列腺切除术和放射治疗。然而,生化复发前列腺癌患者的临床过程和预后差异显著,具体情况取决于多个因素。因此,生化复发前列腺癌的最佳诊断和治疗方案至今仍是学术界争论的焦点。生化复发的原因可能是局部复发、转移性扩散或两者结合。近年来,随着更加精确的诊断方法的临床应用,生化复发前列腺癌患者的诊断和治疗方法发生了显著变化。本文回顾了当前关于生化复发前列腺癌患者中局部复发和转移灶影像学的放射学和核素影像学方法的文献数据。



应用放射组学识别骨质疏松症—当前的可能性和前景: 科学综述
摘要
随着人口的老龄化,骨质疏松性骨折的发生率持续增加,这与人口转变有关。这个问题在包括俄罗斯联邦在内的发达国家尤为重要。放射组学有望成为识别骨质疏松症的有效工具。
本文综述了放射组学分析在肿瘤性和非肿瘤性疾病诊断中的发展和应用,特别是在骨质疏松症方面。
文献检索工作使用了PubMed、Google Scholar和eLibrary等搜索引擎,涵盖了过去五年的相关文献。有关骨质疏松症的流行病学和流行率数据来自过去十五年的出版物。检索使用了以下关键词:“radiomic”(放射组学)、 “osteoporosis”(骨质疏松症)、“texture”(纹理分析 ) 、“magnetic resonance imaging”(磁共振成像)、“computed tomography” (计算机断层扫 )、“non-oncological radiomics”(非肿瘤学放射混合疗法)、“магнитно-резонансная томография” (磁共振成像), “компьютерная томография” (计算机断层扫描), “радиомика” (放射组学), “остеопороз” (骨质疏松症),“текстурный анализ” (纹理分析) 和 “радиомический анализ”(放射组学分析)。本文包括了原始临床研究的数据。最终,找到了247篇文章,其中经过分析后,选出了59项研究。
研究发现,关于放射组学分析在识别骨质疏松症中的应用研究相对较少。未来需要进一步研究放射组学分析在使用计算机断层扫描和磁共振成像图像识别骨质疏松症的潜力,并与公认的方法进行比较——例如双能X射线吸收法和FRAX(Fracture Risk Assessment Tool)算法。



放射组学在肌肉骨骼系统疾病中的应用:科学综述
摘要
放射组学是一种从数字医学图像中提取各种定量特征的方法。十年前,其应用范围仅限于肿瘤学,但如今,放射组学分析已逐步拓展至其他疾病的诊断领域,尤其是在肌肉骨骼系统和结缔组织疾病方面。本文综述了放射组学在肌肉骨骼系统疾病诊断中的最新进展。
本综述纳入了2020年至2023年期间发表的英文原始研究论文(n=37)。最常用的医学影像技术包括磁共振成像和计算机断层扫描,占比分别为54%和32%。相对较少使用的影像技术包括双能X射线吸收测定(14%)、超声检查(5%)和X线摄影(5%)。大多数研究采用手动分割方法来识别感兴趣区域。基于临床特征、放射组学特征和深度学习特征,研究人员开发了多种模型,其中最常见的是临床-放射组学融合模型。在肌肉骨骼系统疾病中,最常受累的部位是脊柱和大关节。
多模态放射组学模型,即结合多个数据源(主要是临床-放射组学数据)的模型,在肌肉骨骼系统疾病的诊断中比单模态模型(仅基于临床或放射组学特征)更为常见。这可能是由于纳入了更多独立信息源,从而优化了分类效果。尽管开发此类模型以及深度学习技术在医学影像的自动分割和分类方面具有广阔前景,但构建用于深度学习训练的医学影像数据库仍需大量努力。因此,在肌肉骨骼系统疾病的早期检测中,放射组学的应用尤为重要,尤其在检测肉眼难以识别的软组织病理变化方面展现出巨大潜力。



机器学习方法在情感障碍中的应用前景
摘要
精神障碍是当今最重要的医学和社会问题之一。目前,大约有9.7亿人患有精神障碍,其中超过3亿人被诊断为抑郁症或双相情感障碍。近年来,数字技术,尤其是人工智能,特别是机器学习和深度学习,得到了迅速发展。鉴于其在精神病学中的应用日益受到关注,并且开发新的精神卫生服务方法日益成为迫切问题。
本文展示了人工智能技术在临床实践中的当前和未来发展方向,特别是应用于抑郁症和双相情感障碍患者的实例。文献检索在2024年1月至2月期间,通过PubMed、Google Scholar和eLibrary等搜索引擎进行,使用俄文的关键词包括:“психиатрия” (精神病学), “психическое здоровье” (心理健康), “психическое расстройство” (精神障碍), “депрессия” (抑郁症), “депрессивный эпизод” (抑郁发作), “рекуррентное депрессивное расстройство” (复发性抑郁障碍), “биполярное расстройство” (双相情感障碍), “машинное обучение” (机器学习), “глубокое обучение” (深度学习) 和 “искусственный интеллект” (人工智能);以及英文关键词:“psychiatry” (精神病学)、“mental health” (心理健康)、“psychiatric disorder” (精神障碍)、“depression” (抑郁症)、“depressive episode” (抑郁发作)、“major depressive disorder” (重度抑郁症)、“bipolar disorder” (双相情感障碍)、“machine learning” (机器学习)、“deep learning” (深度学习)、“artificial intelligence” (人工智能)。排除了关于人工智能技术应用于抑郁症和双相情感障碍患者的文章,以及讨论其在精神病学中应用困难的综述文章。所选文献为过去10年内的俄语和英语出版物。最常用于情感障碍患者诊断的机器学习模型基于神经影像学(主要是磁共振成像和脑电图)、文本、音频、视频数据,以及电子设备、分子遗传学和临床指标。模型训练使用单模态或多模态数据集。需要指出的是,大多数分析过的研究存在显著缺陷,阻碍了人工智能技术在临床实践中的应用。这些缺陷包括:样本量小、缺乏代表性和标准化、模型中存在“噪声”以及相关变量的干扰,缺乏在独立样本上的验证。因此,机器学习方法在早期诊断情感障碍发作以及预测治疗反应方面展现了前景。然而,它们在临床实践中的应用仍面临一系列限制,主要与验证不足相关。为了解决这一问题,需要进行精心设计的前瞻性队列研究,并建立广泛的高质量数据集和模型库,以发现变量之间的新关联。



现代人工智能技术在心血管影像学中的应用前景
摘要
心血管疾病是全球致残和死亡的主要原因。新技术的出现以及人工智能和机器学习的引入为医生提供了提高诊断和治疗效率的机会。人工智能技术,尤其是在机器学习和深度学习领域的迅猛发展,迅速吸引了临床医生的关注,推动他们创建新的集成化、可靠和高效的诊断方法,以提供医疗帮助。心脏病学专家使用广泛的基于影像学的诊断方法,相比其他许多专业领域,他们能够获得更为广泛的患者定量信息。通过本综述,我们试图总结现有文献中关于人工智能技术在心血管疾病诊断中的应用,同时识别需要进一步研究的知识空白。心脏病学是医学领域中机器学习和深度学习方法得到广泛应用并显示出有前景成果的领域之一。卷积神经网络成功用于通过超声心动图测量心脏功能参数。深度学习算法有助于更准确地识别冠状动脉的狭窄和钙化,以及通过心脏计算机断层扫描数据确定斑块特征。卷积神经网络还用于自动分割心脏腔室和结构、确定组织特性以及通过磁共振成像进行灌注分析等任务。随着人工智能技术,尤其是机器学习技术的发展,其集成将带来新的可能性。因此,人工智能技术在医疗卫生领域具有广泛的兴趣,因为它们能够在短时间内分析大量信息,展示出高度的效率。人工智能能够为专家提供额外支持,从而提高工作效率和医疗服务的质量。



肺动脉急性栓塞的影像学诊断方法的应用
摘要
肺动脉栓塞是由各种来源的血栓引起的肺动脉阻塞,通常源自下肢和盆腔的大型静脉。本文简要回顾了现有的影像学方法在诊断该病理中的应用,并分析了俄罗斯和国外学者的研究成果。文章回顾了急性肺动脉栓塞患者风险分层的诊断算法、特点及其难点,强调了该病理影像学诊断中的关键点以及评估其重症程度的标准。特别展示了新兴的通气血流影像学方法,如双能量计算机断层扫描肺动脉造影、减影计算机断层扫描肺动脉造影,以及磁共振肺动脉造影。尽管现有传统的急性肺动脉栓塞诊断方法依然广泛应用,但补充和替代性的影像学技术正在逐步成为日常临床工作的重要部分。尤其是减影计算机断层扫描肺动脉造影技术,它能够通过构建碘影像图来间接评估血流灌注,并且在临床实践中的应用经验不断丰富。因此,本文探讨了在急性肺动脉栓塞诊断中使用不同影像学方法的合理性,分析了这些方法的优势,并展望了它们在急救医学中的应用前景。



胃肠道间质瘤的放射组学诊断潜力:科学综述
摘要
胃肠道间质瘤是最常见的胃肠道间叶性肿瘤,来源于卡哈尔氏间质细胞,约占所有胃部原发性肿瘤的80%。传统的胃肠道间质瘤诊断方法,如计算机断层扫描、内镜检查、内镜超声检查和细针穿刺活检,尽管被广泛应用,但仍存在一些缺点,包括诊断不确定性和活检的局限性。
放射组学,作为图像纹理特征分析的创新方法,被认为有潜力提高胃肠道间质瘤的诊断精度。这种方法通过对图像的数学处理来解读组织中的变化,这是人眼无法直接看到的,从而有助于更早期地发现肿瘤。
本文评估了当前胃肠道间质瘤诊断方法的优缺点,并探讨了放射组学在提高诊断效果方面的潜力。综述旨在确定最佳的应用方式和未来研究的前景方向。



临床病例及临床病例的系列
磁共振成像在孕期诊断结节性硬化症中的应用:临床案例
摘要
早期识别罕见病患者,如结节性硬化症,需要集体协作并引入新的孕期诊断方法,不仅依赖于超声检查,还应使用磁共振成像。关于Bourneville-Pringle病的临床表现的知识积累,以及诊断方法的改进,使得该疾病的早期发现成为可能。通过磁共振成像,能够获得高质量的大脑解剖和功能性图像,且可在不同的扫描平面上进行观察,从而显著提高该方法在早期(孕期)诊断结节性硬化症脑部表现的灵敏度和信息量。此外,进行磁共振成像还可以识别纵隔的肿块。这一事实表明,采用磁共振成像作为主要诊断手段,对结节性硬化症的诊断应采取综合性方法,评估胎儿心血管系统和中枢神经系统的状态。本文展示了一个孕期诊断结节性硬化症的临床案例,随后对新生儿进行了检查并进行了基因诊断验证。此案例的展示验证了磁共振成像在孕期诊断结节性硬化症中的诊断重要性。



家庭性转铁蛋白淀粉样变性与高脂蛋白(a)血症合并症: 脊柱管狭窄患者的临床病例
摘要
遗传性转铁蛋白淀粉样变性是一种罕见的系统性进展性常染色体显性遗传疾病,与不可溶性的淀粉样纤维在外周神经系统、心脏及其他器官的细胞外沉积有关。该病的特征性症状或“红旗”包括症状性脊柱管狭窄。脂蛋白(a)被归类为动脉硬化性脂蛋白,因此其在血浆中的浓度升高被认为是心血管疾病和脑血管疾病的显著危险因素。目前关于转铁蛋白淀粉样变性与脂蛋白(a)浓度之间关系的信息仍较为匮乏。
本文描述了一例患者的临床病例,该患者长期患有高血压,血压升高至150/90 mm Hg,持续5年。在2021年6月2日至25日期间感染新冠病毒后,患者出现血压升高至290/150 mm Hg,并伴有左胸部刺痛,持续20-30分钟,无与体力活动相关,服药后缓解,同时伴有颈椎和胸椎区域的疼痛。在降压治疗的背景下,血压稳定至110/70 mm Hg。在进一步检查中发现患者存在血脂异常,低密度脂蛋白胆固醇浓度升高至4.53 mmol/L,脂蛋白(a)浓度升高至1.46 g/L。通过超声多普勒检查发现患者有颈动脉粗大干的动脉粥样硬化,且右侧内颈动脉起始部狭窄至20%。心脏超声检查显示左心室壁、房间隔和二尖瓣叶增厚,但射血分数正常。通过脊柱磁共振成像发现患者有颈椎脊柱管狭窄(СV–VI)。基因检测揭示患者及其直系亲属和家族成员具有转铁蛋白基因的核苷酸序列变异(Chr18: 29171879 G>A, p.Arg5His),且该变异处于杂合子状态。文章讨论了使用Tafamidis进行特异性抗淀粉样变性治疗,并为患者开具了降脂药物治疗。
对于患有症状性脊柱管狭窄并且左心室壁增厚的患者,即便存在高血压,也应进行综合检查,以便及时诊断和合理治疗淀粉样心肌病。因此,我们首次描述了家庭性转铁蛋白淀粉样变性与高脂蛋白(a)血症的临床病例。



自身免疫性垂体炎:COVID-19 大流行期间的病例观察
摘要
垂体炎是一种罕见的炎症性疾病,其特征是垂体及其柄的受累。该病可能由垂体组织浸润、自身免疫因素、感染性疾病或其他未明原因引起。由于某些垂体肿瘤(如垂体腺瘤和转移瘤)可能具有相似的临床特征,因此该病的临床诊断具有挑战性。磁共振成像是诊断疑似垂体炎以及鉴别腺垂体炎(前叶受累)与漏斗-神经垂体炎(垂体柄和后叶受累)的主要方法。垂体炎可分为原发性(自身免疫性)和继发性。继发性垂体炎可能继发于局灶性病变 (如肉芽肿、囊肿或腺瘤)或系统性疾病(如结节病、肉芽肿性多血管炎)。其临床表现受多种因素影响,其中之一是基础治疗。临床病例已有相关文献报道。
本文报道了一例 37 岁女性患者的临床病例,该患者既往诊断为高泌乳素血症,并接受卡麦角林对症治疗。患者被转诊进行磁共振成像检查,结果显示垂体信号不均匀。2021年7月随访磁共振成像显示垂体信号不均且增大。2021年12月,患者感染COVID-19并发生重度肺炎,接受糖皮质激素治疗及氧疗。2022年5月磁共振成像检查显示垂体明显增大且信号不均。在使用泼尼松(晨 10 mg,晚 5 mg)治疗后,患者的临床及影像学表现显著改善。
患者随访至COVID-19 大流行结束。对于此类患者,影像学结果的解读和治疗方案的选择可能受到新冠病毒感染及其治疗的影响。
在评估垂体炎的病程及其影像学变化时,医生应考虑 COVID-19 相关治疗,尤其是糖皮质激素对疾病的影响。


