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人工智能辅助胆胰内镜诊断:图像识别与风险预测 | 鼓楼领学⑮

2025-09-15作者:论坛报小塔资讯
原创

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阅读要点提示:

胰腺和胆道疾病种类繁多且病情隐匿,临床诊断存在较大挑战。超声内镜(EUS)、内镜逆行胰胆管造影(ERCP)以及数字单人胆管镜(DSOC)等内镜技术的应用,为疾病的早期发现和精确诊断提供了重要手段。然而,这些技术高度依赖操作者的经验与技能,不同医生之间诊断水平存在显著差异。近年来,人工智能(AI)技术的快速发展,尤其是深度学习和注意力机制的引入,使得AI在内镜图像识别、病变风险分层和预后预测等方面展现出巨大潜力,为提升胆胰疾病的诊断水平提供了新的技术途径。


PART.01
AI 在胰腺疾病 EUS 诊断中的应用


在胰腺疾病的EUS诊断中,AI已被广泛应用于良性及恶性病变的辅助识别。


01
胰腺良性病变的 AI 辅助识别


针对良性病变,Marya等基于ResNet50 V2构建了自身免疫性胰腺炎(AIP)诊断模型,能够在正常胰腺、胰腺癌及慢性胰腺炎中准确识别AIP,敏感性可达90%–99%,特异性71%~98%。

Nguon等利用ResNet50开发了胰腺黏液性囊性肿瘤与浆液性囊性肿瘤的鉴别模型,准确率82.75%,与资深内镜医师相当。

Vilas-Boas等基于Xception架构建立了胰腺黏液性囊性病变识别模型,准确率98.5%。


02
恶性病变的 AI 辅助识别


潜在恶性病变的鉴别中,Kuwahara等基于ResNet50构建了胰腺导管内乳头状黏液性肿瘤(IPMN)良恶性识别模型,诊断恶性IPMN的敏感性和特异性分别为95.7%和92.6%,明显优于临床医生水平。这些结果提示,AI在EUS下对胰腺良性病变的精准鉴别具有重要临床价值。

恶性病变的EUS诊断方面,AI同样展现出优异表现。早期研究已证明神经网络可基于图像灰度和亮度特征实现80%的诊断准确率。

Zhang等利用支持向量机(SVM)结合29个特征构建胰腺癌诊断模型,准确率高达97.98%;

Udristoiu等融合灰度、多普勒、造影及弹性成像,基于卷积神经网络(CNN)与长短期记忆网络(LSTM)的模型实现了97.61%的准确率。


03
病理检查的 AI 辅助


病理辅助诊断中,EUS引导下的细针穿刺(FNA)和细针活检(FNB)是胰腺肿块诊断的金标准,AI的引入可进一步提高病理学诊断效率和一致性

Momeni-Boroujeni等将多层感知机(MLP)用于EUS-FNA细胞病理图像的分析,敏感性80%、特异性75%;

Naito等基于EfficientNet检测FNB病理切片癌灶,准确率94.17%。

实时病理评估(ROSE)环节,Zhang等基于UNet的CNN模型在胰腺癌识别中的表现与病理医师相当,优于经过培训的内镜医师,有助于降低对现场病理专家的依赖。


04
EUS 规范化扫查与培训的 AI 辅助


AI还被应用于EUS规范化扫查与培训

Zhang等开发的“BP MASTER”系统基于ResNet算法,可准确识别EUS扫查中的关键站点,内部与外部验证准确率分别为94.2%和82.4%,显著提高了新手医生的诊断水平并缩短学习曲线

Bonmati等则利用语音标注替代手工图像标注,建立包含五个解剖位点的识别模型,准确率76%,提高了标注效率,加速了EUS的学习过程。


PART.02
AI 在胆管狭窄诊断中的应用

在胆管狭窄的诊断中,AI的引入同样具有重要意义。


01
胆管狭窄诊断的临床痛点


临床上,约70%~80%的胆管狭窄为恶性,且大部分患者确诊时已处于晚期。

尽管ERCP联合细胞刷检或活检在诊断胆管癌时特异度接近0.99,但敏感度不足0.50。

新兴的FISH、胆管内超声(IDUS)和二代测序(NGS)虽有一定补充作用,但技术门槛和成本限制了其推广。

相比之下,DSOC通过直接观察病变并在直视下活检,敏感度和特异度均优于ERCP,但视觉印象诊断(VI)的特异度不稳定,且观察者间差异明显,制约了其临床普及。


02
AI 提升 DSOC 诊断胆管狭窄的效能


近年来的研究表明,深度学习可显著提升DSOC图像分析效率与一致性。

Saraiva等利用卷积神经网络分析11,855张DSOC图像,诊断良恶性狭窄的准确率94.9%,AUC 0.988;

Marya等利用238万余张图像开发的CNN模型,在视频分析中准确率90.6%,明显优于ERCP刷检与活检的62.5%和60.9%。

进一步的可解释性分析显示,AI模型识别恶性胆管狭窄时的高权重区域与分枝状黏膜突起、纤维化变化、新生血管、腔不规则及出血等特征高度一致。

Zhang等基于数据高效图像转换器(DeiT)构建了质控与胆管癌识别一体化模型,在多组验证中的AUC最高可达0.999,在前瞻性视频中准确识别92.3%的胆管癌病例,并将风险预测与结节、脆性、隆起性病变及异常血管等特征定量关联,其结果与内镜医生的观察高度一致。


总体而言,AI技术正加速赋能胆胰内镜诊断,从图像识别到风险预测均展现出卓越性能,尤其在胰腺良恶性病变的EUS分析、胆管狭窄的DSOC视觉诊断及病理辅助评估方面具有重要临床价值。未来,随着深度学习架构、注意力机制与多模态融合技术的发展,AI有望在内镜操作中实现实时、可解释、高精度的辅助决策。然而,当前大多数研究仍为回顾性、小样本、单中心研究,缺乏多中心、前瞻性的大规模验证;低质量图像的处理能力、数据多样性以及临床法规与伦理标准等问题亦亟待解决。只有在多方面取得突破,AI才能真正推动胆胰内镜诊断进入智能化的新阶段。



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