An Ensemble Deep Learning Model for Risk Stratification of Invasive Lung Adenocarcinoma using Thin-Slice CT

发布时间:2024-04-23浏览量:

该研究主要提出了一种集成多视野的三维卷积神经网络(EMV-3D-CNN)模型用来对肺癌风险进行分级。肺癌一直是全球威胁人类健康最常见的癌症之一,它也是导致癌症相关死亡的主要原因,约占全部癌症相关死亡的18%。在中国,2020年肺癌发病率和癌症相关死亡率在所有癌症中位居第一位,总体5年生存率约为30%。近年来,随着低剂量计算机断层扫描(Computed Tomography, CT)在肺癌筛查中的普及,更多早期肺癌被发现。而快速发展的人工智能技术,可以让研究人员基于大量历史CT数据,通过设计新颖的深度学习模型来判断肺结节的病灶类型。本研究从实际的临床问题出发,系统解决了在临床实践中,肺结节诊断的三个重要问题。分别是:

1、结节良恶性鉴别?该问题的解决主要回答患者要不要进行手术的问题。

2、可疑恶性结节是否为浸润性肺癌?该问题的解决主要回答患者何时做手术的问题。

3、浸润性肺癌的病理风险分级?该问题的解决能回答患者采取何种手术方式,需要切除多大范围。

研究团队将以上三个问题称之为肺结节诊断的3W问题(Whether,When and Which),为了解决以上问题,本研究提出了一个三阶段的EMV-3D-CNN模型。模型在诊断良/恶性结节和浸润前病变/浸润性病变方面分别获得了91.3%和92.9%的AUC。尤其值得注意的是,模型在浸润性腺癌的风险分级预测方面要优于影像科医生的判断,准确率达到了77.6%(即对浸润性腺癌进行的高、中、低分化三个分类)。最后,为了方便医生和患者访问,团队将提出的模型实现为基于Web的系统(https://seeyourlung.com.cn)。