张龙江、卢光明教授团队在基于深度学习模型的颅内动脉瘤影像检测研究领域取得进展

中国人群颅内动脉瘤发病率7%破裂导致蛛网膜下腔出血24小时死亡率高达37%。早期精准检出颅内动脉瘤的临床管理和预后重要意义。CT血管成像CT angiographyCTA)是一种无创、方便、可靠的颅内动脉瘤检测手段,然而诊断性能到多种因素影响,如设备、工作经验等导致不同研究诊断敏感出现较大差异近年来,深度学习技术基于医学影像进行病变检测方面显示出了巨大潜力,利用深度学习有望提高CTA图像上颅内动脉瘤的检测效能并对临床实践产生积极的影响南京大学医学院附属金陵医院(东部战区总医院)放射诊断科张龙江、卢光明教授团队就此开展了基于人工智能的颅内动脉瘤自动化分割与检测研究的多中心研究工作。

张龙江、卢光明教授团队联合天津市第一中心医院、连云港市第一人民医院、南京脑科医院和北京深睿博联科技有限责任公司开展深入合作研究团队基于1177例经过金标准脑血管造影验证的CTA图像数据进行深度学习模型的训练,在深度学习算法方面,设计了基于编码器和解码器结构的分割模型,并融合空间信息和通道注意力模型,使用全局语义特征建模增强网络对图像的分割效果,模型检测颅内动脉瘤的敏感高达97.3%假阳性率低至0.29个动脉瘤/例,每个病例处理时间仅为17.6秒在独立内部验证数据敏感性为94.4%,在外部数据集中敏感84.6%。该模型对于图像质量的影响具有较高的容忍度。在和6名不同年资放射科医生及2名高年资神经外科医生的诊断对比实验中,该模型显示出了更高的诊断敏感(敏感性平均提高12.8%)和更快的诊断速度(耗时平均减少7.5秒)。在CTA的另一常用临床场景——急性缺血性脑卒中患者的验证中该模型展示了卓越的筛查能力阴性预测值高达99.0%可作为排除脑动脉瘤患者的可靠工具

图:基于CTA图像数据的深度学习模型

该研究在较大程度上实现了颅内动脉瘤智能化影像检测优化动脉瘤检测流程,有望患者及时处理和预后改善产生积极的影响。目前,该模型的头颈CTA智能化影像后处理平台正在包括东部战区总医院在内10家医院运行

该研究成果近日在国际顶尖期刊Nature Communications (IF 12.121)在线发表,文章题目为A Clinically Applicable Deep Learning Model for Detecting Intracranial Aneurysm in Computed Tomography Angiography Images(用于检测CT血管成像上颅内动脉瘤的临床应用型深度学习模型)张龙江、卢光明教授提供了研究的设计思路,时刻关心课题进展,不断提出改良意见,大力推进实验进展,为论文的共同通讯作者南京大学医学院2017级硕士研究生施昭(导师:张龙江教授)为论文第一作者。该研究受到国家自然科学基金重点项目科技部国家重点研发计划数字专项基金的资助。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-020-19527-w