基于目标检测神经网络的胆道癌栓诊断

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胆道癌栓(BDTT)全称为胆道肿瘤血栓,主要由肝癌细胞扩散到胆管中而引发。胆道癌栓会使胆管堵塞并导致胆汁淤积,由此引发胆管扩张及梗阻性黄疸。胆道癌栓在临床上发病率较低且难于诊断,多项临床研究表明,若未能将癌栓及时有效地从体内切除,则会增加这类患者术后肝癌复发的风险。因此,实现胆道癌栓的早期诊断对为肝癌患者确定合理的治疗方案,提高患者术后预后有重要的医学临床意义。目前,医生对胆道癌栓的术前诊断通常基于在医学影像(CT,MRI图像等)上识别患者肝脏区域内是否出现胆管扩张。然而,与肿瘤及其他病灶区域相比,扩张胆管的成像不够显著,在医生报告影像学检查结果时很容易将其忽视,导致临床上对胆道癌栓存在较高的漏诊率。本研究开发了一种人工智能辅助诊断胆道癌栓的方法。具体而言,本研究提出应用目标检测神经网络识别肝癌患者CT图像上的扩张胆管,进而实现对癌栓的间接诊断与评估。本研究提出的方法被应用于一个收集自四家医院的临床影像数据集,展现了其优良的性能。基于独立的目标检测神经网络,本方法在扩张胆管检测层面上平均真阳率达到0.92,在胆道癌栓诊断层面上的真阳率达到1.00,F1分数达到0.94,AUC值达到0.95(95%CI:0.88,1.00),其诊断效果远优于传统机器学习算法随机森林的表现(F1分数:0.71,AUC值:0.71(95%CI:0.51,0.90))。进一步,本研究采用模型集成的方法将多种个体目标检测神经网络的检测结果进行结合,成功地减少了假阳性检测结果的数量,并进一步提升了对胆道癌栓的诊断效果(F1分数:0.97,AUC值:0.97(95%CI:0.89,1.00)。
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