OMOM胶囊内镜辅助阅片模式的临床应用评估与一种新型辅助阅片模式的探索

发布时间：2018-03-21 03:13

本文选题：胶囊内镜　切入点：OMOM胶囊内镜相似图片筛除胶囊内窥镜自动分析系统归一化互信息自动调速模式　出处：《南方医科大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：背景与目的胶囊内镜自2001年应用于临床以来,凭借其方便、无痛、敏感性高等优点,目前已成为小肠疾病的一线检查手段,广泛用于不明原因消化道出血、克罗恩病、慢性腹痛、慢性腹泻等疾病的诊断。然而,一例胶囊内镜检查将会产生大约50000张图片,阅读这些图片是一个很耗时的工作。据文献报道,大约需要50-120min。长时间阅片也会使医生疲劳,导致漏诊等情况发生。同时由于胶囊内镜随机、被动的运动模式,使它并不能保证拍摄到全部的肠粘膜,因此存在漏诊的可能。为了解决这个问题,有不少研究希望通过增加拍摄频率、增加摄像头、以及制造能主动运动的胶囊机器人来减少漏诊的发生。然而,这样则会使胶囊内镜的阅片工作更加耗时。因此,如何减少阅片时间是胶囊内镜的一个研究热点。有不少研究建议,可以由有经验的护士先进行阅片,并挑选出有意义图片,随后再由内镜医师进行阅片诊断。这种方法虽然可以在检出率不受影响的前提下,节约内镜医师的阅片时间,但是它实质上并没有解决胶囊内镜阅片耗时的问题,人工阅片的工作量并未减少。而通过研发软件,在软件帮助下缩短阅片时间,辅助医生诊断则是更合适的方法。近年来越来越多的辅助读片功能加入到胶囊内镜的图像工作站中。以色列Given Imaging公司的Rapid胶囊内镜系统,作为世界范围内最广泛使用的系统,加入了automatic mode和quickview mode两种模式。其中automatic mode可以筛除相似的图片,而quickview mode通过分析图片的颜色和纹理,选择最有意义的图片供医生阅片。两者均能辅助医生减少阅片时间。然而这两个功能的可靠性仍然存在争议。Olympus公司的Endocapsule系统,最近则加入了一些新的辅助读片功能,如express-view模式,auto-speed-adjusted模式等。Express-view模式可以把相似冗余的图片筛除,而auto-speed-adjusted模式则可以增加相似冗余的图片播放速度。在中国广泛使用以及在亚洲、欧洲及其他地方大部分国家使用的,中国重庆金山科技集团公司生产的OMOM胶囊内镜系统,它的图像工作站也含有相似图片筛除功能,并且含有3个等级。它也可以筛除相似的图片,从而减少医生阅片的时间。然而关于这个功能的可靠性目前尚未有文献报道。相似图片筛除的模式已成为目前胶囊内镜系统研究、改进、优化的一个热点。但由于此类方法对病例图片进行了删减,因此不可避免的有误删病变图片而导致漏诊的可能性,使此类方法不能让每一位阅片医生都放心使用。因此设计一种既能减少阅片时间,又能避免客观上漏诊的方法极为必要。本研究的目的就是,通过与常规阅片方法比较,评价OMOM胶囊内镜系统相似图片筛除功能的敏感性与特异性。并设计一种既能减少阅片时间,又能避免客观上漏诊的新型的胶囊内镜阅片方法,并对此方法进行初步的临床应用评价。方法 1.在2012年4月-2012年7月南方医科大学南方医院200名连续的接受OMOM胶囊内镜检查的病人中,根据实验目的,排除未到达结肠、小肠准备不佳,以及数据不全的病人后,纳入148例胶囊内镜病例。在OMOM胶囊内镜系统中,使用4种阅片方法对这些病例的小肠部分(第一张小肠图片至第一张结肠图片)进行回顾性阅片：A.常规模式进行阅片；B.等级Ⅰ相似图片筛除模式阅片；C.等级Ⅱ相似图片筛除模式阅片；D.等级Ⅲ相似图片筛除模式阅片。每一种方法将会随机平分给4名有一定经验而且水平相当的医生(阅片经验均大于100例)进行阅片。然后比较4种模式的阅片时间、发现病灶的数目以及敏感性、特异性。 2.从2011年1月-2011年12月在南方医科大学南方医院接受OMOM胶囊内镜检查的病例中,随机选择29例肠道准备良好,并到达结肠的病例。以系统抽样的方法在这些病例中抽取相邻的图片。由2位胶囊内镜医生对所抽取的相邻图片按其相似程度分为高度相似组、中度相似组、低度相似组。统计三组中相邻图片的归一化互信息量。使用ROC曲线探索各组的归一化互信息量的截断值。 3.根据各组归一化互信息量的截断值,在本课题组研发的胶囊内窥镜图像分析系统的基础上,利用QT语言构建一种基于相邻图片归一化互信息量的自动调速的胶囊内镜辅助阅片模式。 4.从2010年1月-2012年1月在南方医科大学南方医院接受OMOM胶囊内镜检查的病例中,选择81例肠道准备良好,到达结肠,含有典型病变的病例。在本课题组研发的胶囊内窥镜图片分析系统中,使用常规模式和自动调速模式分别对这些病例进行回顾性阅片。每一种模式将会随机平分给2名有一定经验而且水平相当的医生(阅片经验均大于100例)进行阅片。然后比较常规模式和自动调速模式的阅片时间和病变检出率。 5.统计学方法：阅片时间用均数(±标准差)表示,敏感性、特异性用百分数(95%可信区间)表示。我们使用配对t检验来比较阅片时间的差异；敏感性和特异性以百分比(95%可信区间)来表示。对高度相似组、中度相似组,低度相似组的NMI值比较采用Kruskal-Wallis H检验。使用Mac Nemar检验来测试等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ与常规模式敏感性、特异性之间的差异以及自动调速模式与常规模式检出率之间的差异。统计学过程将使用SPSS16.0版本(Chicago, Illinois, USA)实现。P0.05认为有统计学差异。结果 1. OMOM胶囊内镜相似图片筛除功能的等级Ⅰ、等级Ⅱ、等级Ⅲ的平均阅片时间均比常规模式短。其中常规模式为32.25(±12.40)min,等级Ⅰ为24.90(±10.02)min,等级Ⅱ为20.54(±8.35)min,等级Ⅲ为14.96(±6.93)min。P0.001。 2.参考标准中一共发现282个病灶,其中常规模式发现272(96.5%),等级Ⅰ检出268(95.3%),等级Ⅱ发现253(89.7%),等级Ⅲ检出245(86.9%)。在4种模式中,炎症、肿物、糜烂的检出率较低；淋巴滤泡增生和寄生虫中都取得了100%的检出率。 3.常规模式的敏感性、特异性为93.8%,100%；等级工模式的为87.7%,100%；等级Ⅱ模式的为77.8%,98.5%；等级Ⅲ模式的为70%,98.5%。常规模式与等级Ⅰ模式的敏感性无统计学差异(P=0.073),常规模式与等级Ⅱ、等级Ⅲ的敏感性有统计学差异(p0.05)。等级Ⅰ,等级Ⅱ,等级Ⅲ与常规模式的特异性无统计学差异(p0.05)。 4.在29例入选病例的图片中,一共挑选出1818组相邻图片。经过2位内镜医生的分组,其中高度相似组占36.3%,中度相似组占56.6%,低度相似占7.04%。 5.高度相似组、中度相似组、低度相似组的平均归一化互信息量值分别为0.496±0.026,0.404±0.051,0.315±0.028,三组的平均NMI值有统计学差异(p0.001)。应用ROC曲线法探索高度相似组与非高度相似组,低度相似组与非低度相似组的截断值,结果显示以0.4645作为高度相似与非高度相似图片的截断值最接近左上角,此时敏感性为0.947,特异性为0.869,敏感性与特异性之和最大；以0.3585作为低度相似与非低度相似图片的截断值最接近左上角,此时敏感性为0.938,特异性为0.868,敏感性与特异性之和最大。 6.利用QT语言在胶囊内窥镜图片分析系统中成功构建一种基于相邻图片归一化互信息量的自动调速的胶囊内镜辅助阅片模式。该模式在阅片医生选择的初始速度基础上根据相邻图片的相似度自动调整播放速度,实现高度相似的图片快速播放,低度相似的图片慢速播放的功能。该模式的图像预处理时间4.72±0.89min。 7.常规模式和自动调速模式的平均阅片时间分别为47.82(±17.43)min,39.22(±14.42)min。自动调速模式的阅片时间比常规模式的短(p0.001)。 8.常规模式的病变检出率为97.5%,自动调速模式的检出率为96.3%,两者的检出率没有统计学差异(p0.05) 结论 1.OMOM胶囊内镜相似图片筛除功能等级Ⅰ能够有效减少阅片时间,而且敏感性、特异性与常规模式相仿,因此可以代替常规阅片模式。而等级Ⅱ和等级Ⅲ,虽然可以减少更多的阅片时间,但其漏诊率较高,不推荐使用。 2.高度相似图片与低度相似图片在小肠的图片中分别占36.3%和7.04%。归一化的互信息量可以作为相邻图片相似度的度量方法；基于相邻图片归一化互信息量自动调整播放速度的方法,对图像的预处理时间短,稳定性好,可以应用与临床。 3.自动调速模式在保留全部图像数据的基础上,与常规阅片模式相比能减少约18%的阅片时间,同时病变检出率与常规模式相比无统计学差异,因此是一种安全可靠的辅助阅片模式,在临床中可以代替常规模式。
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【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R574

【参考文献】