卷 4, 编号 2 (2023)

原创性科研成果

使用人工智能对乳腺Ⅹ线摄影结果进行两次 查看:一种组织大规模预防性研究的新模式

Vasilev Y.A., Tyrov I.A., Vladzymyrskyy A.V., Arzamasov K.M., Shulkin I.M., Kozhikhina D.D., Pestrenin L.D.

摘要

论证。近年来,医疗数据集和人工智能软件技术开发的可达性,使得医疗诊断,特别是乳腺Ⅹ线摄影的解决方案激增。这种登记为医疗设备的软件可被用于描述数乳腺Ⅹ线摄影,这允许提供医疗服务时在很大程度上节省时间、物质和人力的资源,同时确保乳房预防性检查的质量。

该研究的目的是证明使用基于人工智能技术的软件对数字乳房X光照片进行第一次解读的可用性和有效性,同时保持放射科医生对X射线图像进行第二次描述的做法。

材料和方法。我们用在俄罗斯联邦登记为医疗设备的基于人工智能技术的软件处理了100张数字乳房X光照片的数据集,其中50张为“无目标病变”,50张为“存在目标病变”(有恶性肿瘤症状)。进行了ROC分析。研究局限性:诊断准确性度量值是基于人工智能技术的软件版本获得的,是在2022年底有效的。

结果。当设置为80.0%的灵敏度时,人工智能显示出90.0%的特异度(95% CI 81.7-98.3)和85.0%的准确性(95% CI 78.0-92.0)。当设置为100%的特异度时,人工智能显示出56.0%的灵敏度(95% CI 42.2-69.8)和78.0%的准确性(95% CI 69.9-86.1)。当设置为100%灵敏度时,人工智能的特异度为54.0%(95% CI 40.2-67.8),准确性为77.0%(95% CI 68.8-85.2)。提出了两种方法,涉及通过人工智能对数字乳腺Ⅹ线摄影进行的第一次自主解读。第一种方法是利用人工智能评估X射线图像,其灵敏度高于放射科医生进行的双重乳腺Ⅹ线摄影描述,特异度水平相当。第二种方法是基于人工智能技术的软件将对乳腺Ⅹ线摄影进行分类(“无目标病变”或“存在目标病变”),表明其对结果的“信心”程度,取决于预测值所处的“走廊”。

结论。使用基于人工智能技术的软件对数字乳房X光照片进行第一次自主描述的两种提出方案都能提供与放射科医生对图像进行的双重描述相同甚至更高的诊断质量。在全国范围内在实践中实现这种方法的经济效益可能是每年6亿至55亿卢布。

Digital Diagnostics. 2023;4(2):93-104
pages 93-104 views

旨在从胸部电子计算机断层扫描中识别十种病理检查所见的综合人工智能算法使用的诊断和经济评估

Chernina V.Y., Belyaev M.G., Silin A.Y., Avetisov I.O., Pyatnitskiy I.A., Petrash E.A., Basova M.V., Sinitsyn V.E., Omelyanovskiy V.V., Gombolevskiy V.A.

摘要

论证。人工智能技术打算帮助解决射线检验中遗漏发现的问题。一个重要的问题是对采用人工智能技术的经济效益进行的评估。

该研究的目的是评估在私人医疗中心环境下,与不应用技术的放射科医生相比,使用全面的、经过专家验证的人工智能进行胸部电子计算机断层扫描的检测频率和经济潜力。

材料和方法。进行了一项观察性、单中心的回顾性研究。本研究包括2022年6月1日至2022年7月31日在“Clinical Hospital on Yauza”(莫斯科)进行的没有静脉注射对比剂的胸部器官电子计算机断层扫描图像。电子计算机断层扫描图像由人工智能的综合算法处理,用于10种病症:病毒性肺炎(大流行条件下的COVID-19)的肺部浸润性病变;肺结节;胸膜腔内的游离液体;肺气肿;胸主动脉增宽;肺动脉干增宽;冠状动脉钙化;肾上腺厚度的评估;椎体高度和密度的评估。两位专家分析了电子计算机断层扫描图像,并对结果与人工智能分析进行了比较。对于诊所医生检测到和未检测到的所有发现,根据临床指南确定了进一步路由。对于每个病人,根据诊所的价格表,计算出未提供的医疗服务费用。

结果。最后一组由160个带有描述的胸部器官电子计算机断层扫描图像组成。人工智能识别出90个(56%)有病变的研究,其中81个(51%)协议至少有一个遗漏的病变。81名患者的所有病变的未提供的“第二阶段”医疗服务的总成本估计为2,847,760卢布(37,250.99美元或256,217.95人民币)。只有那些被医生遗漏但被人工智能检测出来的病变的未提供医疗服务费用为2,065,360卢布(27,016.57美元或185,824.05人民币)。

结论。来为分析胸部电子计算机断层扫描数据而使用的作为放射科医生助手的人工智能允许大大减少遗漏病变的情况。与不应用这种技术放射科医生工作的标准模式相比,使用人工智能可以为每项医疗服务带来3.6倍的成本,因此,在私人医疗中心环境下的应用具有成本效益。

Digital Diagnostics. 2023;4(2):105-132
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数据集

在记录12导联心电图时,创建一个具有心电图电极应用配置和转置的数据集

Gazashvili T.M., Drozdov D.V., Shutov D.V., Shkoda A.S.

摘要

论证。心电图是功能诊断中最简单、最常见、最便宜和最有信息量的方法之一,然而它的诊断价值在错误操作中急剧下降。试图使电极应用时的错误和偏差系统化,但这些错误和偏差都涉及到最常见的变体(把红色和黄色、黄色和绿色、胸腔的电极移动到高于或低于标准方案的位置)。

该研究的目的是在记录心电图时创建一个具有不同电极配置和转置的心电图数据集,以训练和测试机器学习系统。

材料和方法。年龄在18至75岁的患者被纳入本研究,其中男性27人,女性22人。所有患者都自愿知情同意记录心电图。心电图是在《记录和远程传输心电图的模块化系统“EASY ECG”》设备上记录的。每位患者在一次就诊中都依次接受心电图检查,其中有正确的电极应用及不同的配置和转置的变体。

结果。一共有49名患者,记录了488张心电图。研究结果表明,心电图模式有很大的变异性。在对记录的心电图进行目测分析时,发现与手臂和胸腔C1-C2电极移动有关的转置并不困难。很少有胸腔电极相互接触的情况,与Wilson方案相比,胸腔导联移高或移低2个肋间的配置被可靠地发现。黄色和绿色肢体电极的转置,当“排成”一条直线,沿肋间隙“ 乱”,以及混入C5-C6时,胸廓电极的改变,即使并排比较两张心电图,有正确和转置的电极应用,也很难确定。这可能既取决于基线心电图的变化,也取决于体型、乳房大小或是否有植入物。

结论。我们获得了一个具有不同电极脱位变体的心电图数据集。该数据集由一系列记录在每个病人身上的不同电极应用变体的心电图组成(数据集中不仅有正常的心电图,还有不同的心电图异常变体。

Digital Diagnostics. 2023;4(2):133-141
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系统评价

COVID-19的心脏受损:发病机制和诊断的问题

Filatova D.A., Mershina E.A., Sinitsyn V.E.

摘要

冠状病毒感染仍然是医学界的一个热门话题。心脏结构受损从该病的异质性临床表现中脱颖而出,主要是炎性的。除心肌炎外,冠状病毒感染还可导致一系列急性或迟发性的心脏受损,如急性冠状动脉综合征、血栓栓塞性事件、心力衰竭和心律紊乱。众所周知,有心脏受损的病人的预后大幅度恶化。及时诊断和启动治疗对于严重并发症的预防至关重要。

本综述介绍了与COVID-19心脏受损发病机制有关的现代文献资料,讨论了利用现代技 术(实验室、功能、影像学),包括侵入性技术,对这种病理进行合理诊断的问题。在影像技术中起主要作用的是心脏超影磁共振成像。现在专家认为,与冠状病毒感染有关的心肌炎诊断,与其他心肌炎诊断相比,有一些根本区别。此外,还反映了与COVID-19疫苗接种相关的炎症性心脏受损的主要方面,因为这种并发症的发生率比通常认为的高。它往往是不打疫苗的一个理由,这对个人和整个人群都会产生严重的后果。

Digital Diagnostics. 2023;4(2):156-169
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当对孕妇进行电子计算机断层扫描时胎儿吸收剂量的评估:系统综述

Vodovatov A.V., Golchenko O.A., Mashchenko I.A., Alekseeva D.V., Chipiga L.A., Khutornoy I.V., Kozlova P.V., Trufanov G.E., Druzhinina P.S., Ryzhov S.A., Soldatov I.V.

摘要

论证。由于在国内实践中缺乏经批准的计算方法和关于当对孕妇进行X线放射检查时胎儿辐射剂量的系统化数据,因此在实践中很难应用这些检查方法。该问题对于电子计算机断层扫描来说尤其重要,因为虽然该这个问题对于电子计算机断层扫描是一种被广泛使用的、信息量大的放射诊断技术,但是与较高病人辐射剂量有关的。

该研究的目的是使现有的关于进行电子计算机断层扫描时胎儿吸收剂量的数据系统化。

材料和方法。对俄文和英文出版物进行了搜索和分析。在PubMed/Medline、Google Scholar和eLibrary系统中进行了搜索。最后的分析包括12份出版物,其中有8项使用拟人模型的研究、3项回顾性研究和1个前瞻性临床研究。

结果。当进行腹部、盆腔和全身电子计算机断层扫描时胎儿吸收的剂量最高。在审查所包括的出版物中,没有关于超过胎儿剂量限制的报告。

结论。无论扫描区域如何,对孕妇进行一次性单相电子计算机断层扫描的时候,超过胎儿吸收剂量限制(100 mGy)是不太可能的,因此,有需要的话,可以对孕妇进行这样的检查。然而,在进行腹部、盆腔或受伤全身的多次或多相电子计算机断层扫描的情况下,会超过这个阈值。在这种情况下,多科目辐射安全小组(放射科医生和临床专家)应该进行额外的风险评估。

Digital Diagnostics. 2023;4(2):170-184
pages 170-184 views

科学评论

语音识别技术在放射诊断中的应用

Kudryavtsev N.D., Bardasova K.A., Khoruzhaya A.N.

摘要

能够进行语音识别的设备是保健系统的一个有前途的工具。语音识别技术在西方医疗系统中有相当长的使用历史(自20世纪70年代以来),但它在21世纪初才得到了广泛推广,取代了医疗抄写员。对于国内的医疗保健来说,该技术是相对较新的。它的积极开发是在2010年代初才开始,并2010年代末才在保健事业广泛采用的。这种延迟是由于俄语的特点和21世纪初计算能力的限制而导致的。

语音识别的设备和软件包现在被用于通过语言输入填写病历,此外,与传统(用键盘)文本输入相比,减少了准备X射线学协议所需的时间。

本文献综述简要介绍了语音识别技术在放射诊断中的发展和应用的历史。介绍了证实其在西方医疗系统中使用的有效性的主要科学研究。展示了国内使用语音识别技术的经验,并对其有效性进行了评估。描述了该技术在俄罗斯保健事业进一步发展的前景。

Digital Diagnostics. 2023;4(2):185-196
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双能量计算机断层扫描在诊断痛风和其他结晶性关节病中的作用:文献综述

Onoyko M.V., Mershina E.A., Georginova O.A., Plotnikova M.L., Panyukova A.V., Sinitsyn V.E.

摘要

本文讨论了双能量计算机断层扫描的操作原理、其诊断准确性以及最常见的伪影类型。考虑了在双能量计算机断层扫描过程中,单钠尿酸盐沉积的存在对其他临床数据的可能依赖性,双能量计算机断层扫描在诊断痛风中的意义以及其在结晶性关节病的鉴别诊断中的作用。

与作为诊断痛风金标准的诊断性关节穿刺术相比,双能量计算机断层扫描有几个优点:无创性、执行速度、医源性并发症风险的多次减少。痛风的检测、治疗效果的监测、鉴别诊断的可能性,都是可以通过双能量计算机断层扫描来实现的。

Digital Diagnostics. 2023;4(2):197-213
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使用现代医疗技术时医务人员受到辐射的问题

Ryzhkin S.A., Druzhinina Y.V., Lantukh Z.A., Soldatov I.V., Lesnyak V.N., Lebedev D.P., Samochatov D.N., Semenova M.P., Sukhov V.А., Okhrimenko S.E.

摘要

论证。电离辐射源在医疗实践(心血管内外科、内窥镜检查、创伤科、泌尿科、神经外科、牙科、放射性同位素诊断部门)中的广泛使用导致眼球晶状体和手部皮肤受到低强度散射辐射。国际原子能机构引入的关于减少晶状体的年度等效剂量限制(20毫西弗)的新建议导致基于有效剂量的晶状体剂量评估是不正确的。

该研究的目的是分析方法和评估医务人员在X射线辐射和放射性药物的伽马射线影响下进行各种诊断检查时眼球晶状体和手部皮肤的等效辐射剂量,并对所得结果与以前公布的数据进行比较。

材料和方法。采用了热释光剂量测定法。评估了心血管内外科、内窥镜、同位素诊断、牙科和泌尿科人员的剂量。

结果。心血管外科医生眼球晶状体的计算年度等效剂量为35至90毫西弗,护理人员的为6至19毫西弗(在某些情况下,医生的高达225毫西弗,护士的高达180毫西弗),放射性同位素诊断部门人员的为4.5至9毫西弗。心血管内外科人员手部皮肤的计算年度等效剂量为17至100毫西弗,而在使用放射性药物的工作中,则为24至220毫西弗。事实证明,使用心脑血管外科医生每次手术时的平均剂量估算,通常不可避免地会在一定数量的手术后导致晶状体的超标等效剂量。

结论。超过一定数量的手术(100至200),心血管内外科医生每年接受的眼球晶状体的等效剂量可能超过20毫西弗。在现有辐射水平下,心血管内外科医生眼球晶状体的病变已经是确定的。所得结果证明,有必要进行进一步的剂量测定和流行病学调查,在此基础上可以制定在散射、伽马和X射线的低强度辐射影响下工作的医务人员的眼球晶状体和手部皮肤的辐射防护建议。

Digital Diagnostics. 2023;4(2):142-155
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临床病例及临床病例的系列

放射治疗方法在原发性和复发性恶性卵巢甲状腺肿诊断中的应用:临床病例

Nudnov N.V., Ivashina S.V., Aksenova S.P.

摘要

本文介绍了一个罕见的原发性和复发性恶性卵巢甲状腺肿的临床诊断观察。

右侧卵巢的恶性甲状腺肿是在左侧卵巢的原发性良性甲状腺肿手术治疗2年后发现的。6 个月后,患者出现了只有放射性同位素技术数据才能观察到的疾病复发。在抗肿瘤治疗的第四年,超声检查发现了复发的腹膜病灶。根据超声检查,在全体盆腔腹膜上可以看到多个等渗及低回声结构的实体肿瘤病灶,存在低到中等速度的血流病灶,即使是小病灶:血流速度(peak systolic velocity,PS)在2到9cm/s之间,最大血管阻力指数(resistivity index,RI max)为0.53。患者曾接受放射性碘治疗131I,活性为6.0GBq,治疗了4年。在治疗的背景下,患者的情况是令人满意的。

Digital Diagnostics. 2023;4(2):214-225
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Abernethy畸形:临床病例

Panyukova A.V., Sinitsyn V.E., Mershina E.A., Rucheva N.A.

摘要

先天性肝外门腔分流是与部分或全部门静脉血转入全身血液有关的罕见血管异常。先天性肝外门腔分流被称为Abernethy畸形。由于发病率低并临床表现多样,这种病理的识别是一个诊断问题。

本文描述了一个15岁患者的Ib型Abernethy畸形的临床病例,该患者长期有高血压、反复鼻出血、胸痛、头晕、呼吸困难、运动耐力低下、便血、上腹痛、恶心和瘙痒等病史。经过全面检查,患者被诊断为门静脉系统异常:门静脉导管扩张,直接流入下腔静脉。还发现了肝实质中的多个结节、扩张的心腔、心肌肥厚和肺动脉高压。鉴于症状的严重性以及分流的大小和类型,一个多学科科联合会诊建议进行肝移植。

我们在本文中讨论了门静脉系统异常的诊断算法和其他可能的治疗方案。

Digital Diagnostics. 2023;4(2):226-237
pages 226-237 views

Editorials

使用R语言进行研究假设检验

Blokhin I.A., Kodenko M.R., Shumskaya Y.F., Gonchar A.P., Reshetnikov R.V.

摘要

对于现代科学家来说,统计数据处理的能力越来越重要。用于统计分析的开源软 件(open-source software)的明显优势是可用性和多功能性。在免费的解决方案中, R语言和相关软件大有可为,可作为一个最简控制台界面或作为一个完全合格的开发环境RStudio/Posit。

我们提供一份使用R语言工具比较两组数据的实用指南,以COVID-19的标准电子计算机断层扫描和低剂量电脑断层扫描的有效剂量比较为例。本指南简略地总结了医学数据处理的理论方法,以及正确制定研究目标和选择最佳统计分析方法的建议。

本实用指南的主要目的是通过一个解决真实医学问题的实际例子向读者介绍Posit界面和R语言的基本功能。所介绍的材料在借助R语言工具掌握统计分析的初始阶段可以有益处。

Digital Diagnostics. 2023;4(2):238-247
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