臺州市第一人民醫院:基于流調與影像相互集成的人工智能的肺癌一站式篩查項目
2024年醫院新興技術創新應用典型案例征集活動經行業專家背靠背盲審以及終審,共選出20篇典型案例,將陸續刊登出來,以饗讀者。
1 案例概要
根據《“健康中國2030”規劃綱要》中提出的優化健康服務、提高人民健康水平的要求,臺州市衛生健康委聯合臺州市財政局發布了《關于印發肺癌篩查項目實施方案的通知》(臺衛發〔2022〕39號)文件,將40-70歲肺癌高危人群免費篩查項目列為2022年市政府民生實事項。黃巖區也出臺相應文件,對區域內40-70歲肺癌高危人群進行免費篩查。黃巖區區域內符合條件的人員約有20余萬人,環境復雜,醫療資源相對有限,如果全部進行CT篩查工作量太大、費用太高,再加上肺癌沒有其他比較特異的血液指標,因此前期進行高危因素的篩查,再結合CT檢查,可實現對肺癌高危人群的快速識別與風險評估,從而有效提高工作效率,節約成本。
項目建設基于流調與影像相互集成的人工智能的肺癌一站式篩查人工智能平臺,定制開發了肺癌流行病學調查系統和CT診斷報告輔助系統,創建了肺癌篩查數據庫,通過開發實用性、可操作性的數字化流調軟件,將需要流調對象智能化分區劃給基層社區中心和個性化分層管理,由各個衛生服務中心流調醫師按村居進行40-70歲全人群的流行病學調查,使用智能手機或平板,采用電話、面調上門、移動App等流調隨訪方式,實現快捷、準確、高效的流調。然后根據危險因素的程度進行分類排序,篩選出部分需要進行CT檢查的人群,應用肺結節臨床性能動態追蹤系統,智能識別CT肺結節和診斷肺結節良惡性,實現對于可疑影像片智能檢出提示,為醫生提供更全面、準確和詳細的影像數據,幫助醫生提高閱片速度,做出更精準的治療決策。
項目在開展肺癌篩查同時,同步涉及慢阻肺和冠心病流調篩查,創新性結合國家級“心肺護航”項目指南和共識,基于可信度、效度和反應度的量表對人群進行篩查,提供在線電子知情同意書簽訂服務,對流調內容和值域進行質控和核查算法,流調人員手機登錄后可以直接查詢流調任務以及流調人員,實現一站式完成肺癌、慢阻肺、冠心病三大疾病的流調篩查。截至2024年3月底,項目已完成119855例流行病學調查,9741例肺結節結構化報告書寫。這個項目目前還在繼續,檢出120例早期癌癥患者,有3071例持續跟蹤隨防者。
區衛生健康委可通過數字化監管平全程對所有流調及狀況進行任務部署、查詢、統計、質控檢查,通過基礎流調內容的綜合分析,對區域疾病的預防和保障進行提前研判。
基于流調與影像相互集成的人工智能的肺癌一站式篩查項目有很好的社會效益和經濟效益,可以提高患者救治率,提升社會肺癌防治服務保障水平,具用較好的社會效益和可推廣性。
2 服務對象
臺州市黃巖區40-70歲常駐居民人口,覆蓋黃巖區19個鄉鎮,4442家社區、村鎮,約20余萬人。
3 數據分析
(1)數據收集與整理
1)數據來源
本項目數據來源為制定的三大疾病一站式篩查流調問卷,如“40-70歲肺癌高危人群問卷調查樣本”,及CT篩查影像分析定量結構化報告。
2)數據質控
本項目數據內容均采取結構化數據存儲到數據庫中。另完成所有流調居民CT影像定量分析,除常規文件報告外,還包含肺癌結構化報告及肺結節定量、定量分析指標。
圖1 肺結節定量、定性分析結構化數據指標
另根據流調過程要求制定精細化數據合規性、完整性校驗規則,且采用量表維護管理時制定數據質控規則和函數驗證方式,支持是否非空驗證、數據正確性驗證、數據完整性驗證、上下文關聯驗證等質控邏輯。主要包括:
第一,數據項內容完整性控制:年齡、手機號、身份證號、就診號不能為空;失訪病例,失訪原因不能為空;死亡病例,死亡時間不能為空。
第二,數據合理性正確性、完整性規則:手機號,長度須為11位;身份證號,長度須為18或15位;年齡,不能小于40歲,不能大于70歲。
第三,數據項上下文合理規則:發病時間不能早于隨訪時間,檢查日期不能晚于檢查時間。
(2)數據分析
基于流調篩查平臺軟件提供的統計分析功能,可實時查詢統計各社區/街道、村鎮流調工作進度和工作量,統計分析流調高危目標人群。利用均值、中位數、眾數、標準差等統計量,描述數據的分布和特征。
(3)數據可視化呈現
流調篩查平臺軟件提供統計分析功能和展示,涵蓋進度/工作量統計、肺癌高危人群匯總等。
圖2 肺癌流調高危篩人群統計
4 應用效果
(1)完成工作
本項目自2022年7月啟動,至2024年3月底,共完成119855例流行病學調查、9741例CT報告,覆蓋社區、街道、村鎮、鄉村等4442家,醫療衛生機構22家,流調醫生4930名。流調篩查確診新發肺結節患者5000余例,開展肺結節宣傳公益講座、培訓課堂等活動10余場,檢出120例早期癌癥患者,對3071例患者進行持續跟蹤隨防。
(2)應用創新
基于影像與流調相互集成創新應用模式,入選2023年“心肺護航”賦能基層優秀典型案例。
5 覆蓋范圍
項目覆蓋臺州市黃巖區東城、南城、西城、北城、澄江、新前、江口、高橋8個街道,寧溪、北洋、頭陀、院橋、沙埠5個鎮,富山、上鄭、上垟、平田、茅畬、嶼頭6個鄉,共19個鄉級行政區,以及36個社區居民委員會、533個村民委員會。項目覆蓋流調篩查居民20余萬名。
6 服務內容
(1)肺癌篩查流行病學調查平臺搭建
肺癌篩查流行病學調查平臺的服務內容旨在整合并優化肺癌篩查的流行病學調查流程,為社區醫療工作者提供高效、準確的數據支持。平臺通過收集并分析肺癌篩查相關的流行病學數據,包括患者基本信息、生活習慣、遺傳因素等,為篩查工作提供科學依據。同時,平臺還具有數據可視化功能,將復雜的流行病學數據轉化為直觀易懂的圖表和報告,幫助用戶快速掌握流行病動態和趨勢。此外,平臺還提供定制化服務,根據用戶需求進行數據分析和解讀,為政策制定和科研提供有力支持。通過肺癌篩查流行病學調查平臺的服務,方便相關人員更好地了解肺癌的流行病學特征,提高篩查工作的針對性和有效性。
圖3 黃巖區肺結節等胸部重大慢病篩查與流調平臺系統架構圖
(2)人工智能肺結節CT影像輔助診斷系統
人工智能肺結節CT影像的輔助診斷系統的主要功能模塊和應用有:
1)自動檢出識別肺結節,自動定位結節所在的影像層面與解剖位置。
2)自動測量病灶結節關鍵參數,如最大徑、最小徑、體積、CT值等信息。
3)智能多維度MPR顯示,橫軸位、冠狀位、矢狀位之間的聯動展示,分析一個病灶在三個不同平面的位置和形態以及與周圍組織結構的關系。
4)自動對結節種類進行分型,自動預測結節病灶的惡性概率。
5)結節病灶征象自動檢出并提示,如邊緣模糊、毛刺、胸膜牽拉、血管集束等。
6)通過分析結節的密度和影像組學特征,進行多維度的影像分析。
7)自動發現患者歷史信息,自動關聯病灶,顯示結節的隨訪變化。
8)一鍵生成結構化報告。
(3)肺癌篩查流調方案制定
根據《臺州市40-70歲肺癌高危人群免費篩查項目實施方案》擬定篩查方案為:基礎流調->識別高危->胸部CT+專項流調+(腫瘤標記物)->多學科會診/個性化診療隨訪干預->年度隨訪。參考國際主流肺癌篩查指南以及我國肺癌篩查相關標準與專家共識。
圖4 CT基線篩查流程
(4)CT影像肺癌結構化報告應用
對CT一站式篩查的定量分析結果、以及對關鍵圖像的重建處理,自動對肺結節/肺癌、慢阻肺/肺大泡、冠脈鈣化積分進行結構化報告的處理,生成圖文并茂的專病篩查、隨訪的定量結構化報告。通過專病數據庫和知識庫,還可以生成個性化的胸部三大疾病的一體化篩查報告與健康評估報告。
(5)肺癌篩查專病庫構建與研究支撐
對肺癌流調和影像數據進行數據治理,形成可供醫學科研所用的高質量肺癌篩查數據庫。針對不同課題研究,提供隱私匿名、入組智能篩選、動態表單數據采集、智能核查、統計分析等共性服務。信息模型和質量評估貫穿數據從抽取、治理、存儲到應用全過程,前者提供了數據管理和共享的基礎,后者保障平臺中數據的質量,提供高質量研究數據支撐。
7 關鍵技術
(1)流調隨訪量表可視化設計技術
流調隨訪量表可視化設計技術是一種將復雜的流行病學調查數據,以直觀、易懂的可視化形式展現出來的創新方法。通過流調隨訪量表、圖像等視覺元素,將流調隨訪量表中的流調方案設計、量表設計與周期規劃等進行整合、分析和呈現,使數據解讀更加高效和準確。可以將原本繁瑣的流調隨訪量表設計轉化為易于理解和實現的拖拽式設計方案,還具備一定的交互性,用戶可以根據自身需求進行數據的篩選、排序和對比分析。
(2)流調數據探索與挖掘技術
流調數據探索與挖掘技術是一種深度分析和利用流行病學調查數據的重要方法。通過對流調數據進行挖掘和分析,能夠發現隱藏在數據中的有價值信息和知識,為疾病發展與預防研究提供科學依據。運用一系列手段對原始數據進行質量分析、特征提取等操作,以揭示數據的內在規律和結構。結合先進的影像人工智能處理算法和模型,從流調數據及影像定量指標中提取出新的信息和模式,如病例的發病歸類、高風險人群的特征等。
這些技術不僅提高了數據處理的效率和準確性,還為決策者提供了更加全面和深入的信息支持。
圖5 流調數據數據分析與挖掘功能界面
(3)CT影像胸部三大疾病一站式篩查技術
CT一站式篩查是指通過一次胸部CT平掃檢查,基于影像處理與定量分析引擎,自動化完成對肺結節的定量分析、分級分層和結構化報告,并同步得到慢阻肺、冠心病(冠脈鈣化積分)的定量分析、分級分層和結構化報告。
圖6 胸部三大疾病一站式篩查結構化報告
圖7 胸部三大疾病一站式健康評估報告
8 成果分享
(1)技術成果
臺州市黃巖區肺癌及胸部重大慢病流調項目流調篩查平臺軟件是一款高效的流調平臺軟件,集成了大數據分析和人工智能算法,實現了對肺癌流調數據的快速收集、整理和分析。能夠及時收集并展示最新的流調信息,包括病例分布、流調工作進度、高危分層等關鍵數據。同時,軟件還提供強大的數據可視化功能,以圖表形式直觀展示流調態勢,便于決策者快速掌握項目動態。提高了流調工作的效率和準確性。為本民生工程的順利完工提供了有力的技術支持和保障。
(2)應用成果
1)基于流調與影像相互集成的人工智能的肺癌一站式篩查項目通過集成先進的醫學影像學、大數據分析技術,成功開展實施流調結合影像的精準肺癌篩查工作。覆蓋黃巖區40-70歲全人群,通過個性化的篩查方案,肺癌高危人群的快速識別與風險評估,提高早期肺癌的檢出率,為肺癌防治工作提供有力支持。
2)肺癌篩查與醫療信息系統集成、流調與影像相互集成的項目的設計與組織實施為標準化肺癌篩查流程開展積累寶貴的經驗和新進的應用模式。
3)加快推進健康臺州建設,進一步規范和指導肺癌早診早治工作,降低人群肺癌危險因素水平,預防肺癌發生,提高肺癌患者管理率和控制率,減少肺癌患者的死亡率,提高人群健康水平和生活質量。
圖8 肺癌篩查與醫療信息系統集成
(3)科研成果
聚焦于肺癌流調篩查領域,創新肺癌篩查模型,研發出胸部三大疾病一站式篩查模型。該模型結合大數據分析和影像機器學習算法,能夠準確預測肺癌風險,提高早期肺癌的檢出率。同時完成慢阻肺、冠脈鈣化積分分析。同時,臺州市第一人民醫院還對肺癌篩查過程中的關鍵技術進行了優化和創新,提高了篩查的準確性和效率。這一科研成果的取得,不僅為肺癌防治工作提供了新的思路和方法,也為推動肺癌篩查技術的進步和發展做出了重要貢獻。
9 機遇挑戰
隨著醫療技術的不斷發展和人們健康意識的提高,各項疾病流調篩查項目既面臨著重要機遇,也面臨著諸多挑戰。臺州市第一人民醫院需要抓住機遇,應對挑戰,不斷推動疾病防治、宣推教育事業的發展,為人們的健康福祉貢獻力量。
10 下一步發展規劃
第一,穩步推進流調工作如期開展,按計劃如期完成項目既定要求和工作內容。
第二,對流調發現肺癌高危居民開展早期干預、治療,延緩肺癌病程進展,醫院組織專職隨訪科室持續跟蹤。
第三,繼續加強肺癌等胸部重大呼吸疾病預防、早期篩查宣傳教育,提高居民健康意識,了解疾病發生、進展知識,積極主動配合完成治療與康復工作。
第四,深入分析挖掘流調數據,完成流調病例調查報告,對政府決策提出有力數據支撐和決策依據。
第五,深入科研研究,探索沿海地區肺癌等胸部疾病發病規律、高危因素和預防手段等相關研究,輸出高質量研究成果和論文報告。
申報單位:
臺州市第一人民醫院
案例賽道:
應用場景和技術創新
業務領域:
患者服務