内镜精灵在消化道早癌筛查中的应用价值研究

周厚勇,黄林,叶晓敏,张文凤,苏玉清 ,曾娅,周馨

摘要：目的：本研究旨在评估内镜精灵在基层医院消化道早癌筛查中的应用价值，通过大样本的临床实验观察，明确AI（人工智能）辅助下，内镜检查是否能更加规范，能否更容易发现癌前病变，减少漏诊，特别是在NBI、ME下能否更准确判断病变性质，及进行风险评估。方法：本次研究分为两组患者，首先是胃镜患者，将本院的1000名无痛胃镜患者作为实验对象，将其分为对照组和实验组。对照组患者采用无AI辅助提示功能进行诊断，实验组患者则应用内镜精灵辅助诊断。分析比较最终两组患者的瘤变/早癌检测率，对AI高风险提示的灵敏度和特异度进行统计。其次是肠镜患者组，同样选择本院的1000名接受无痛肠镜检查的患者作为实验对象。同样地这些患者被分为对照组和实验组。对照组患者接受无AI辅助提示功能进行诊断，而实验组患者则使用内镜精灵进行辅助诊断。最终比较分析两组患者的息肉/腺癌的检出率，并且统计两组的敏感度、特异度和准确率。结果：胃镜患者：实验组使用内镜精灵辅助诊断的瘤变/早癌检出率为87%，而对照组为76%。高风险提示方面，500例患者中共有121例提示高风险，内镜精灵的灵敏度为92%，特异度为84%。肠镜患者：在实验组中，内镜精灵辅助诊断的腺瘤检出率为31.37，对照组为14.34％。同时息肉检出率实验组也更高（64.21%），对照组为41.91%。内镜精灵辅助诊断的腺瘤的敏感度为92%，特异度为84%，准确率为79%。息肉的敏感度为95%，特异度为88%，准确率为90%。结论：本研究结果表明，使用内镜精灵辅助诊断在消化道早癌筛查中可以显著提高腺瘤/息肉的检出率。内镜精灵具有较高的敏感度、特异度和准确率，能够更准确地辅助医生发现腺瘤和息肉，提高早期诊断的能力，为患者提供更好的治疗效果。

关键词：内镜精灵；消化道早癌；筛查

消化道早癌是指在黏膜或粘膜下的局部病变，尚未侵犯肌层或淋巴结的消化道癌症。消化道早癌包括食管早癌、胃早癌和结直肠早癌等。它通常在肉眼下无法察觉或仅有轻微的病理变化，但如果不及时发现和治疗，可能会逐渐发展成为侵袭性癌症，导致严重的健康问题[1]。据相关报告显示，2018年全球胃癌年新发病例103.37万例，死亡78.27万例，结直肠癌新发病例180.10万例，死亡86.17万例[2]，2015年我国消化道癌症年新发病例78万例（胃癌41万例、结直肠癌 37万例），其中90%患者诊断时已是中晚期。如需改善消化道癌症的治疗现状，最重要的就是尽早发现、尽早治疗，对于患者的生存率和生活质量具有重要意义。传统的内镜技术在消化道早癌筛查中起到了关键作用，但其诊断准确性和效率仍存在一定局限性。尽管我国消化内镜诊疗数量呈持续增长趋势，接近3000万人次，但在这一蓬勃发展的背后，仍然存在一些问题值得关注。首先，考虑到我国人口众多，人均消化内镜医师数量仅为日本的1/14。随着消化内镜检查需求的不断增长，内镜医师面临着巨大的工作强度和压力，难以保证每一例检查的质量和准确性。其次，早期胃肠癌的粘膜改变非常微小，病灶隐蔽，难以被识别。这要求内镜医师具备丰富的经验和深厚的知识储备。尽管我国内镜医师在胃肠道早癌识别的培训方面一直在积极开展工作，但目前的培训方式多以传统的手把手教学为主，培训周期长且水平参差不齐。大多数低年资的内镜医师经验相对不足，无法准确、及时地识别消化道早癌[3]。第三，我国的消化内镜诊疗机构数量庞大，卫生行政部门每年需要耗费大量的人力物力对各级机构进行走访调研和质量监管。然而，专家实地走访监察成本高昂，且无法实时准确地获取全面的质控数据。内镜检查质量控制一直是消化内镜领域的难题和痛点。以消化道胃癌漏诊率为例，胃癌的1年内漏诊率达到6.4%，3年内漏诊率为11.3%。下消化道的漏诊率情况也不容乐观，9%的结直肠癌患者在近3年内曾进行结肠镜检查，但未能被及时发现。因此本研究旨在评估内镜精灵在基层医院消化道早癌筛查中的应用价值，选择本院的胃肠早癌筛查中心的1000名胃镜和1000名肠镜患者作为实验对象，以下为实验结果。

1资料与方法

1.1 一般资料

选择2021年9月至2023年2月在我院胃肠早癌筛查中心的胃镜1000例，肠镜1000例做为消化道早癌患者作为实验对象，将分别其分为对照组和实验组。收集患者的基本临床资料，包括年龄、性别、既往史、家族史，HP感染等。其中1000例胃镜患者中包含561名男性患者，其余439名为女性患者，年龄23-68岁，平均年龄为（49.6±5.9）岁，在1000名肠镜患者中男性患者609名，其余391名为女性患者，年龄22-66岁，平均年龄为（50.1±6.2）岁。纳入研究的所有患者均签署知情同意书，且符合进行胃肠镜检查进一步明确消化道疾病特征。排除标准：受试者符合胃镜检查的禁忌症；麻醉医师评估受试者不适合接受无痛胃镜检查；              已知活动性上消化道出血或急诊胃镜者；有活检禁忌的患者；孕期妇女；              既往胃手术史或已知为残胃者；研究者认为受试者不适宜参加临床试验的高危疾病或其它特殊情况。对照组和实验组患者的一般资料在年龄和性别方面差异较小，并且统计学分析结果显示差异无显著统计学意义（P＞0.05）。

1.2 方法

对照组患者接受无AI辅助提示功能诊断。经验丰富的内镜医生使用传统内镜设备对患者进行内镜检查，并观察和评估患者的内镜图像。医生根据内镜图像的特征和经验判断是否存在早期消化道癌症。

实验组患者采用AI辅助检查设备（内镜精灵）配合消化内镜检查，胃镜检查中包含盲区监测+早癌识别功能，结肠镜检查中通过速度监测+息肉/腺瘤识别等功能。在内镜精灵辅助下医生通过精细内镜（NBI+ME）对每一处病灶进行人工和智能识别，对于AI提示高风险的患者必须进行活检，而对于AI提示低风险的患者，医生可按照自己的判断决定是否需要活检，以减少漏诊率。

1.3 观察指标

本研究主要评估两组患者的灵敏度和特异度以及准确率作为主要观察指标。灵敏度反映了诊断方法对早期消化道癌症的检出能力，而特异度则反映了方法对非癌症病变的误诊率。

2 结果

胃镜患者：实验组使用内镜精灵辅助诊断的瘤变/早癌检出率为87%，而对照组为76%。高风险提示方面，500例患者中共有121例提示高风险，内镜精灵的灵敏度为92%，特异度为84%。肠镜患者：在实验组中，内镜精灵辅助诊断的腺瘤检出率为31.37，对照组为14.34％。同时息肉检出率实验组也更高（64.21%），对照组为41.91%。内镜精灵辅助诊断的腺瘤的敏感度为92%，特异度为84%，准确率为79%。息肉的敏感度为95%，特异度为88%，准确率为90%。详情见表1、表2。

表1 胃镜两组患者敏感度、特异度对比

组别	癌变/早癌检出率	高风险提示（灵敏度/特异度）
对照组（n=500）	76％	/
实验组（n=500）	87％	92％/84％

表2 肠镜两组患者敏感度、特异度、准确率对比

组别	腺瘤检出率	息肉检出率	准确率
对照组（n=500）	14.34％	31.37％	79％
实验组（n=500）	31.37％	41.91％	90％

3 讨论

消化道早癌的发病原因复杂多样，包括遗传因素、环境因素和生活方式等。高盐、高脂、低纤维饮食与消化道早癌的发病有关。摄入过多的红肉、烟熏食品、腌制食品以及缺乏新鲜蔬菜和水果的饮食习惯可能增加早癌的风险。过量饮酒和长期吸烟被认为是消化道早癌的危险因素之一[3]。酒精和烟草中的化学物质可以对消化道黏膜产生有害作用，增加早癌的风险。长期存在的慢性胃炎、胃溃疡、食管炎等炎症疾病，尤其是由幽门螺杆菌感染引起的慢性胃炎，可能增加消化道早癌的发生风险。随着年龄增长，消化道早癌的发病风险增加。男性在发生食管、胃和结直肠早癌方面比女性更容易受影响。

早期消化道癌症的诊断和筛查对于早期治疗和提高生存率至关重要。传统的内镜检查是常用的早期消化道癌症筛查方法之一，通过使用内镜设备观察消化道黏膜，发现任何异常病变[4]。然而传统内镜技术受到医生经验和技术水平的限制，存在一定的主观性和误诊率。近年来，人工智能（AI）技术在医学领域的发展带来了新的机遇，作为一款基于深度学习技术的人工智能消化内镜下辅助诊疗系统，具备实时监测消化内镜下视频图像的能力，并能规范医师的内镜操作，提供实时辅助诊断功能。其主要目的是减少漏诊和误诊，并提高早期消化道癌症的检出率，从而实现早期发现、早期诊断和早期治疗。

内镜精灵是全球首个、目前唯一一个动态、含上下消化道的人工智能消化内镜质控和辅助诊断产品。它利用先进的人工智能技术，在上消化道（胃镜）和下消化道（肠镜）场景中提供多项功能和监测能力。对于上消化道（胃镜）场景，内镜精灵具备以下功能：胃盲区监测：内镜精灵能够实时监测胃镜检查过程中的胃盲区，即胃背侧的难以观察到的区域。通过分析内镜图像和视频流，它可以提醒内镜医师注意盲区，确保检查的全面性和准确性。胃早癌识别：内镜精灵在胃镜检查过程中能够辅助内镜医师识别早期胃癌的病灶。通过分析胃黏膜的细微变化和病变特征，它可以提供实时的早期癌变风险评估，帮助内镜医师更早地发现潜在的癌前病变。而对于下消化道（肠镜）场景，内镜精灵具备以下功能：退镜速度监测：内镜精灵能够监测肠镜的退镜速度，即内镜从结肠中拔出的速度。通过分析退镜速度的变化，它可以提醒内镜医师是否存在可能的息肉或腺瘤未被发现的风险，并减少漏诊的可能性。肠道息肉/腺瘤识别：内镜精灵能够辅助内镜医师识别肠道中的息肉或腺瘤。通过分析肠道黏膜的特征和形态学变化，它可以提供实时的息肉和腺瘤识别，并帮助内镜医师在检查过程中更准确地定位和评估病变。

内镜精灵的引入可以帮助提高内镜检查的质量和准确性，在早期癌变的诊断和治疗中起到重要的辅助作用。通过动态的人工智能分析和监测，它可以为内镜医师提供实时的指导和风险评估，减少漏诊并提高早期癌症和病变的检出率。内镜精灵的功能和监测能力能够弥补内镜医师数量不足和经验不足的问题，提供一种可靠的辅助诊断手段。通过胃盲区监测，内镜精灵能够警示内镜医师注意胃背侧的盲区，确保检查的全面性。这有助于避免因盲区的存在而漏诊病变，提高胃镜检查的准确性。对于早期胃癌的识别，内镜精灵能够通过分析胃黏膜的细微变化和病变特征，提供实时的风险评估。它可以辅助内镜医师早期发现胃癌的病灶，有助于提高早期胃癌的检出率，提供更早的治疗机会。在肠镜检查中，内镜精灵的退镜速度监测功能能够提醒内镜医师是否存在可能的漏诊风险。它可以通过分析退镜速度的变化来判断是否存在未发现的息肉或腺瘤，并提醒内镜医师进行进一步检查，减少漏诊的可能性。此外内镜精灵的肠道息肉/腺瘤识别功能可以辅助内镜医师在肠道检查中准确识别息肉或腺瘤。它通过分析肠道黏膜的特征和形态学变化，提供实时的病变识别，帮助内镜医师更好地定位和评估病变，提高肠镜检查的效果和准确性。

在全球消化内镜领域的顶尖专家的见证下，著名专家于红刚教授领导的团队，成功进行了一项重要的消化道微创手术。在这次手术中，他们借助自主研发并领跑全球的消化内镜人工智能辅助诊断系统——“内镜精灵”，使用高频电刀对一位患有直肠癌前病变的患者进行了精确切除，成功移除了4厘米巨大病灶。这场手术的精彩过程通过网络直播的方式传递，全球消化学领域的学者和医生们得以在全球顶级消化内镜会议——Endoscopy on Air 2022中观看[5]。作为中国的代表，于红刚教授在演示中展示了中国的智能技术“内镜精灵”的出色表现，向世界展示了中国智造和医疗技术的精湛水平。

这次成功的手术不仅体现了“内镜精灵”人工智能辅助诊断系统在消化内镜领域的突破和应用，也为消化道疾病患者提供了更加微创和精确的治疗选择。这一成果的达成标志着中国在医学领域的创新能力和实践经验得到了国际认可，为患者的健康带来了积极的影响[6]。但值得注意的是，虽然内镜精灵的应用为医生提供了更多的参考和指导，有助于提高诊断的准确性和效率，但是内镜精灵是否存在缺陷仍然需要进一步研究和验证，以确保其在临床实践中的可靠性和安全性。

综上所述，本研究结果表明，使用内镜精灵辅助诊断在消化道早癌筛查中可以显著提高腺瘤/息肉的检出率。内镜精灵具有较高的敏感度、特异度和准确率，能够更准确地辅助医生发现腺瘤和息肉，提高早期诊断的能力，为患者提供更好的治疗效果。。

参考文献

[1]叶颖剑,李秀梅,李琼霞等.探索基于深度学习的人工智能系统(内镜精灵)在消化专业研究生胃镜学习中的应用[J].现代消化及介入诊疗,2023,28(02):216-220.

[2].学科[J].中国医院院长,2022,18(22):15.

[3]吴纯新,张晓衡. “内镜精灵”揭榜创新任务[N]. 科技日报,2022-08-31(008).

[4]李忠霞. 实时计算机内镜辅助系统（ENDOANGEL）诊断胃黏膜病变：一项随机、单中心研究[D].江汉大学,2022.

[5]吴纯新,刘志伟,杨岑等. “内镜精灵”为胃肿瘤检测开启“第三只眼”[N]. 科技日报,2021-08-11(008)..

[6]郭潇雅.“内镜精灵”减少检查盲区[J].中国医院院长,2019(11):24-25.

基金项目： 西昌市科技项目计划任务书（JSYJ-2021-09）