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綜述:基于超聲內鏡人工智能的胃腸道上皮下病變診斷
《EngMedicine》:Endoscopic ultrasound-based artificial intelligence for gastrointestinal subepithelial lesions
【字體: 大 中 小 】 時間:2025年05月09日 來源:EngMedicine
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這篇綜述系統闡述了超聲內鏡(EUS)結合人工智能(AI)在胃腸道上皮下病變(SELs)診斷中的應用進展,重點探討了機器學習(ML)、深度學習(DL)和卷積神經網絡(CNN)在區分胃腸道間質瘤(GISTs)、平滑肌瘤等病變及預測惡性風險中的價值,為無創精準診斷提供了新思路。
胃腸道上皮下病變(SELs)是起源于黏膜肌層、黏膜下層或固有層的腫塊樣結構,包括胃腸道間質瘤(GISTs)、平滑肌瘤(GILs)、神經內分泌腫瘤(NETs)等。這些病變的良惡性鑒別直接影響治療決策,而超聲內鏡(EUS)因其高分辨率成像成為首選診斷工具。然而,傳統EUS診斷依賴醫師經驗,且活檢存在出血、穿孔等風險。人工智能(AI)技術的介入為SELs的無創評估開辟了新路徑。
AI通過機器學習(ML)和深度學習(DL)模擬人類認知。ML中的隨機森林(RFs)、支持向量機(SVMs)等算法可提取圖像特征進行分類;而DL通過卷積神經網絡(CNN)自動學習多層特征,顯著提升識別精度。例如,CNN模型在區分GISTs與平滑肌瘤時準確率達91.7%,AUC值達0.948。
多項研究驗證了AI在GISTs與非GISTs鑒別中的優勢。Minoda等開發的CNN模型對>20 mm病變的診斷準確率達90%,顯著優于內鏡醫師(53.3%)。Lu等的多中心研究進一步證實,AI聯合EUS可將診斷敏感性提升至82.01%。
更復雜的模型如Hirai等開發的五分類系統,對GISTs、NETs等病變的整體識別準確率達86.1%。Kim等的CNN-CAD系統還能進一步區分非GISTs亞型(如平滑肌瘤與神經鞘瘤),準確率75.5%。
AI在風險預測中表現突出。Li等的放射組學模型將GISTs分為高低風險組,AUC達0.839。Seven等的四分級模型簡化后敏感性和特異性均超99%。值得注意的是,兩分級模型(高低風險)的穩定性優于復雜分級。
當前AI模型仍依賴靜態圖像,且數據不平衡(如罕見病變樣本不足)。未來需開發視頻分析系統,并通過多中心合作建立標準化數據庫。"黑箱"問題可通過LIME等可視化技術部分緩解。盡管存在挑戰,EUS-AI有望成為精準醫療的重要工具,輔助醫師優化診療流程,而非取代人工判斷。
EUS-AI通過整合影像特征與臨床數據,顯著提升了SELs診斷效率和客觀性。隨著技術迭代,其或將成為無創診斷的新標準,推動基層醫療資源均衡化,最終實現患者獲益最大化。
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