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本期內(nèi)容邀請中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院徐大寶教授團(tuán)隊(duì)分享一篇2024年6月1日發(fā)表在《International
Journal of Surgery》（影響因子：12.5 中科院1區(qū)）上名為《Multimodal learning system
integrating electronic medical records and hysteroscopic images for
reproductive outcome prediction and risk stratification of endometrial
injury：a multicenter diagnostic
study》的文章，該研究開發(fā)了一個(gè)基于宮腔鏡圖像和電子病例的多模態(tài)學(xué)習(xí)應(yīng)用系統(tǒng)來預(yù)測宮腔粘連患者的妊娠結(jié)局。讓我們一起跟隨徐大寶教授團(tuán)隊(duì)的視角，深入了解這項(xiàng)研究的臨床價(jià)值。
徐大寶教授推薦
本研究提出的多模態(tài)預(yù)測模型在一定程度上可降低如美國生育協(xié)會（AFS）、歐洲婦科內(nèi)窺鏡學(xué)會（ESGE）和中國婦科內(nèi)窺鏡學(xué)會（CSGE）等臨床評分系統(tǒng)的主觀性導(dǎo)致準(zhǔn)確性的顯著差異，使用多中心數(shù)據(jù)集來減輕與單中心研究相關(guān)的潛在數(shù)據(jù)偏倚，并能幫助實(shí)現(xiàn)術(shù)后輔助生殖分流和風(fēng)險(xiǎn)分層。該研究的多模態(tài)學(xué)習(xí)模型代表了醫(yī)療AI發(fā)展的最新重要方向，通過整合電子病歷和宮腔鏡圖像，客觀、全面地評估患者病情，從而有效提高預(yù)測準(zhǔn)確性，并在患者結(jié)局、時(shí)間考慮和成本之間取得平衡，從而顯示出廣闊的臨床應(yīng)用潛力。未來期待進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量，以全面評估模型的泛化性。
文章簡述
宮腔粘連（IUA）是由子宮內(nèi)膜基底層損傷和（或）感染所致的宮腔內(nèi)病變，可表現(xiàn)為月經(jīng)量減少、閉經(jīng)、不孕、反復(fù)流產(chǎn)等不同的臨床癥狀，嚴(yán)重者可影響女性的生育力乃至身心健康。提高中度至重度宮腔粘連患者宮腔鏡下宮腔粘連分離術(shù)后的活產(chǎn)率、改善妊娠結(jié)局仍是目前研究中的重點(diǎn)。該文章研究團(tuán)隊(duì)基于多模態(tài)學(xué)習(xí)應(yīng)用系統(tǒng)可以有效預(yù)測一年內(nèi)自然受孕的可能性，開發(fā)一個(gè)集成電子病歷和宮腔鏡圖像的多模態(tài)學(xué)習(xí)應(yīng)用系統(tǒng)，用于宮腔粘連患者的生殖結(jié)局預(yù)測和風(fēng)險(xiǎn)分層，平衡高齡或自然受孕存在困難的人群的成本、療效和時(shí)間。
01 研究方法
前瞻性納入2018年12月至2020年1月期間712例來自北京和304例來自浙江兩個(gè)研究中心的1016例經(jīng)宮腔鏡證實(shí)的粘連患者，共有753人符合標(biāo)準(zhǔn)。隨訪期為1年，終點(diǎn)定義為實(shí)現(xiàn)持續(xù)妊娠，主要研究結(jié)局是1年內(nèi)受孕的預(yù)后。將研究隊(duì)列隨機(jī)分為三個(gè)數(shù)據(jù)集，分別用于構(gòu)建初始預(yù)測模型、優(yōu)化預(yù)測模型參數(shù)、外部驗(yàn)證。通過單變量分析來篩選電子病歷中臨床預(yù)測指標(biāo)，通過MobilenetV3框架的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取標(biāo)準(zhǔn)宮腔鏡圖像，將重要的臨床預(yù)測特征與提取的圖像特征相結(jié)合。使用XGBoost建立多模態(tài)學(xué)習(xí)模型，并系統(tǒng)地進(jìn)行超參數(shù)調(diào)整，并構(gòu)建一個(gè)用戶友好的AI預(yù)測應(yīng)用程序。
02 多模態(tài)學(xué)習(xí)應(yīng)用程序的使用
使用時(shí)輸入10個(gè)臨床特征及宮腔鏡圖像，每位患者的平均分析時(shí)間僅為3.7±0.8s，自動分析并反饋生育預(yù)測評分、建議的受孕方式、受孕結(jié)果、預(yù)計(jì)可能受孕時(shí)間。并在宮腔鏡圖像上顯示了與受孕困難的可能性較高相關(guān)或較高受孕可能相關(guān)的區(qū)域。
03 與單模態(tài)模型、臨床評分系統(tǒng)的預(yù)測結(jié)局對比
訓(xùn)練數(shù)據(jù)集及測試數(shù)據(jù)集中多模態(tài)學(xué)習(xí)模型在預(yù)測1年內(nèi)受孕的曲線下面積均顯著高于AFS和CSGE評分（均P＜0.05），它也優(yōu)于基于宮腔鏡圖像或單獨(dú)電子病例的單模學(xué)習(xí)模型（均P＜0.05）。使用測試數(shù)據(jù)集對多模態(tài)學(xué)習(xí)應(yīng)用程序行外部驗(yàn)證時(shí)，其在一年內(nèi)預(yù)測受孕的曲線下面積高達(dá)0.965（95%CI；0.935-0.994），顯著高于傳統(tǒng)宮腔粘連的臨床評分[AFS評分的曲線下面積為0.610，95%CI：0.488-0.732；CSGE評分的曲線下面積為0.606，95%CI：0.469-0.743（均P＜0.05）]。
04 預(yù)測結(jié)果與實(shí)際受孕結(jié)果的一致性
12個(gè)月、24個(gè)月和48個(gè)月的實(shí)際受孕結(jié)果與多模態(tài)學(xué)習(xí)模型的預(yù)測高度一致，大多數(shù)點(diǎn)與45度線緊密對齊。同時(shí)通過分析校準(zhǔn)圖的C指數(shù)，在驗(yàn)證和測試數(shù)據(jù)集中，與其他兩個(gè)單模學(xué)習(xí)模型相比，多模態(tài)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的預(yù)測能力也明顯更高。
05 凈收益分析
在閾值概率下治療或無治療相比，基于多模態(tài)學(xué)習(xí)選擇患者進(jìn)行干預(yù)導(dǎo)致凈收益顯著改善，凈收益在訓(xùn)練、驗(yàn)證和測試數(shù)據(jù)集中為0.176到0.208不等。此外，多模態(tài)學(xué)習(xí)的凈收益均超過了單模學(xué)習(xí)模型和IUA臨床評分（AFS和CSGE）的凈收益。
06 輔助生殖獲益比分層
根據(jù)多模態(tài)學(xué)習(xí)應(yīng)用程序的臨界值以及AFS和CSGE評分對患者進(jìn)行分層。多模態(tài)模型應(yīng)用分層后，中高?；颊咧?，比值比為6（95%CI：1.27?27.8），即生育能力評分較低的患者，自然受孕潛力降低，表明該組患者接受輔助生殖的話，受孕的可能性顯著增加（P=0.02）。而在表現(xiàn)出良好自然受孕潛力的低風(fēng)險(xiǎn)患者中或使用傳統(tǒng)臨床評分系統(tǒng)（包括AFS和CSGE評分）進(jìn)行分層時(shí)，輔助生殖對其受孕可能性未在統(tǒng)計(jì)學(xué)上發(fā)現(xiàn)顯著優(yōu)勢。
07 結(jié)論
該研究開發(fā)了一個(gè)基于宮腔鏡圖像和電子病例的多模態(tài)學(xué)習(xí)應(yīng)用系統(tǒng)來預(yù)測宮腔粘連患者的妊娠結(jié)局。該系統(tǒng)準(zhǔn)確預(yù)測患者自然受孕并為這種情況提供精確的術(shù)后風(fēng)險(xiǎn)分層。當(dāng)該多模態(tài)學(xué)習(xí)模型預(yù)測的生育評分為＜0.9時(shí)，建議主動進(jìn)行輔助生殖干預(yù)。這有可能為術(shù)后宮腔粘連的精準(zhǔn)管理提供有價(jià)值的參考，在患者結(jié)局、時(shí)間考慮和成本之間取得平衡，從而顯示出廣闊的臨床應(yīng)用潛力。
推薦專家簡介
徐大寶 教授
中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院
醫(yī)學(xué)博士，二級主任醫(yī)師，婦產(chǎn)科學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院婦產(chǎn)科教研室主任，婦科主任
?中國醫(yī)師協(xié)會婦產(chǎn)科分會常委
?全國衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)企業(yè)管理協(xié)會婦科智能診療分會會長
?婦科智能診療裝備產(chǎn)品湖南省工程研究中心主任
?湖南省芙蓉實(shí)驗(yàn)室婦科疾病與生殖健康研究中心主任
?湖南省婦科醫(yī)療質(zhì)量控制中心主任
?湖南省婦產(chǎn)重大疾病防治聯(lián)盟主席
從事婦產(chǎn)科臨床、教學(xué)、科研30年，在婦科及生殖健康領(lǐng)域擁有豐富的臨床經(jīng)驗(yàn)和手術(shù)技巧。主持國自2項(xiàng)，發(fā)表SCI論文90余篇，獲專利29項(xiàng)，獲省廳級科研成果獎(jiǎng)8項(xiàng)，2009年、2014-2015年分別在美國耶魯大學(xué)和貝勒醫(yī)學(xué)院留學(xué)訪問。首創(chuàng)冷刀犁田式宮腔粘連分離技術(shù)、宮腔鏡手術(shù)治療PCSD、無損傷處女膜宮腔鏡技術(shù)及宮腔鏡4mm勺型鉗宮角妊娠物清除術(shù)等手術(shù)技巧。并自主研發(fā)靈寶一體式宮腔鏡和Z型宮腔鏡、宮腔支架、無泵膨?qū)m機(jī)、水中毒監(jiān)測儀、子宮內(nèi)膜腺體開口密度評估系統(tǒng)、量化形態(tài)學(xué)宮頸癌篩查系統(tǒng)等相關(guān)醫(yī)療裝備及器械。曾獲2016年美國婦科內(nèi)鏡醫(yī)師協(xié)會（AAGL）全球年會“最佳宮腔鏡手術(shù)視頻獎(jiǎng)”，被中國宮腔鏡之母夏恩蘭教授贊譽(yù)為“宮腔鏡冷刀翹楚”。宮腔鏡冷刀技術(shù)已推廣至全國大部分省份，受邀在全國10多個(gè)高校附屬三甲醫(yī)院現(xiàn)場手術(shù)演示教學(xué)。2022年獲中國“健康衛(wèi)士”稱號。
文獻(xiàn)分享者
粟文秀 醫(yī)生
中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院
中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院婦產(chǎn)科碩士研究生
責(zé)編：孫雯
