AI在腎腫瘤影像學(xué)診斷及治療中有巨大的價值和廣闊的應(yīng)用空間

近年來隨著計算機硬件及軟件的快速發(fā)展，計算機的運算能力得到了極大的提高，這使得沉寂了多年的人工智能（artificial intelligence，AI）再一次登上了舞臺。AI已在多個領(lǐng)域取得了突破和進展，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也不例外。AI與醫(yī)學(xué)影像相結(jié)合是其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究的重點方向之一，尤其是腫瘤影像領(lǐng)域。腎腫瘤是臨床常見的腫瘤病變之一，AI在腎腫瘤影像學(xué)診斷及治療中有巨大的價值和廣闊的應(yīng)用空間。

AI是指研究開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門信息科學(xué)。當前AI在醫(yī)學(xué)影像中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在使用以深度學(xué)習(xí)為代表的方法對影像大數(shù)據(jù)進行挖掘，搜索和提取相關(guān)信息，而影像組學(xué)則是此類工作模式的代表。

AI在醫(yī)學(xué)影像中的應(yīng)用可以概括為以下3個方面。① 疾病篩查檢出：使用AI的方法快速識別及檢出病灶，提高病變檢出效率，降低漏診率，減少放射科醫(yī)師尋找病灶所耗費的時間；② 協(xié)助放射科醫(yī)師診斷：對病灶進行分析，給放射科醫(yī)師提供額外的影像診斷信息，使醫(yī)師可以做出更為精確的臨床診斷；③ 提供具有附加價值的工作：AI可以輔助影像數(shù)據(jù)處理，如使用AI軟件進行腫瘤邊界分割重建、病變體積測量等，輔助臨床和研究工作。

AI在醫(yī)學(xué)影像中的研究和應(yīng)用已取得了一定的進展，包括肺部病變、視網(wǎng)膜病變、骨骼病變及神經(jīng)系統(tǒng)病變等。其中AI在肺結(jié)節(jié)方面的研究和應(yīng)用進展最為迅速，取得了大量成果，包括肺結(jié)節(jié)的檢出、分割和性質(zhì)判斷等。在其他腫瘤影像領(lǐng)域，AI也取得了不俗的研究成果，如Bahl等回顧性收集1 006例乳腺高危病灶，發(fā)現(xiàn)基于隨機森林機器學(xué)習(xí)建立的模型能有效預(yù)測乳腺高危病灶進展為乳腺癌的風(fēng)險，從而改善了高風(fēng)險乳腺病灶患者的臨床管理。Chang等運用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（convoluTIonal neural network，CNN）分析496例膠質(zhì)瘤（Ⅱ~Ⅳ級）的MRI影像特征，建立預(yù)測模型，對腫瘤的異檸檬酸脫氫酶（isocitrate dehydrogenase，IDH）突變情況進行預(yù)測，在驗證組中的準確率達89.1%。

盡管影像學(xué)檢查在腎腫瘤診斷和臨床管理中具有重要價值，但目前腎腫瘤臨床影像存在部分腎腫瘤良惡性鑒別困難、晚期腎細胞癌療效評價困難等問題。這些通過傳統(tǒng)影像學(xué)方法難以有效解決的問題雖然還未引起AI研究領(lǐng)域的足夠重視，但AI在腎腫瘤影像局部領(lǐng)域已有所應(yīng)用，包括鑒別診斷、機制研究及治療預(yù)后評價等。

2.1 腎細胞癌與腎良性腫瘤的鑒別診斷

目前，病理診斷是腎腫瘤確診的金標準。盡管腎細胞癌在影像上具有較為明確的特征，如對比劑增強掃描時腎透明細胞癌快進快出的強化特點和乳頭狀腎細胞癌在磁共振T2WI上的低信號表現(xiàn)，但在日常臨床工作中，醫(yī)師憑借現(xiàn)有的影像檢查技術(shù)（包括CT和MRI檢查）常難以實現(xiàn)腎細胞癌與某些腎良性腫瘤的術(shù)前鑒別診斷，如乏脂肪血管平滑肌脂肪瘤。此類良性腫瘤在大多數(shù)情況下只需保守治療或隨訪，因此實現(xiàn)腎細胞癌與腎良性腫瘤的術(shù)前準確診斷尤其重要。

Lee等回顧性收集39例乏脂肪血管平滑肌脂肪瘤和41例腎透明細胞癌患者，通過在腹部CT增強圖像上提取腫瘤相關(guān)特征（包括hand crafted features和deep features）并結(jié)合這些特征形成深度特征自動分類方法以區(qū)分腎透明細胞癌與乏脂肪血管平滑肌脂肪瘤，準確率達76.6%。Feng等嘗試通過深度學(xué)習(xí)的方法區(qū)分?。?