结核病是由结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,MTB)感染所引起的一种慢性呼吸道传染病[1,2,3],以肺结核最常见[4,5]。免疫功能低下与营养不良是导致结核病发生的五大危险因素之一。据世界卫生组织(WHO)估计，2021年我国可归因于营养不良的结核病发病例数仍居第三位，仅次于吸烟和酗酒[6]。老年人因消化功能减退，机体免疫功能降低、营养状况变差。因此，老年人是肺结核的易感人群之一[7,8],应尽早开展肺结核主动筛查工作。此外，MTB感染者从症状出现到肺结核确诊往往需经历较长时间[9],加上基层医疗卫生机构资源有限，特异、准确的早期筛查方法将有助于工作人员尽快发现MTB潜伏感染者，提高肺结核的早期诊断效率。本研究应用AI系统在柳州市老年人中开展肺结核主动筛查工作，初步评估AI系统的应用价值，为其在全区范围内基层医疗卫生机构的推广与应用提供一定的基础数据与参考依据。

1、对象与方法

1.1研究对象

根据《广西遏制结核病行动计划实施方案(2019—2022年)》的有关要求[10],自2021年9月—2022年5月柳州市基层医疗卫生机构应用AI系统对老年人开展肺结核主动筛查。纳入标准：①年龄≥65岁；②居住半年及以上的广西壮族自治区柳州市户籍或非户籍者。剔除标准：①基本信息遗漏或错误；②图像上传失败或质量不佳。

1.2方法

1.2.1研究指标

研究对象的性别、年龄、筛查机构名称、AI系统和影像专家的诊断结果。

1.2.2指标的定义与计算

1.2.2.1 AI系统及其诊断结果表示

AI系统是由深圳智影医疗科技有限公司自主研发，融合了人工智能、互联网、大数据、云计算前沿科技的医学影像处理软件；基于B/S架构的云端服务模式，采用DICOM 3.0的socket通讯，有传输速度快、响应快，并能与医学影像系统(picture archiving and communication systems, PACS)或影像设备实现无缝对接的特点[11]。2020年，宁夏回族自治区43家医疗机构通过AI系统实现了“互联网+医疗”的管理模式，极大促进了当地的结核病防治工作[12]。

基层医疗卫生机构的影像医(技)师将研究对象所拍摄的胸部数字X线摄影(digital radiography, DR)图像上传至AI系统云端，系统通过自主识别并作出诊断。在各基层医疗卫生机构所辖偏远地区，启用“5G+AI”移动DR体检车进行肺结核主动筛查。

AI系统的诊断结果以肺结核疑似度表示，记为AI诊断百分值，取值在0%～100%。其中，AI诊断百分值等于“100%”时定义为“肺结核”;等于“0%”时定义为“非肺结核”;其余情况则定义为“疑似肺结核”。

1.2.2.2影像专家的诊断及其结果表示

基层医疗卫生机构的影像医(技)师结合AI系统的诊断结果与《结核病分类》(WS 196—2017)[13]、《肺结核诊断》(WS 288—2017)[14]于24h内进行初步阅片与诊断，而后在AI系统内提交其诊断结果至柳州市结核病定点医院影像科。

柳州市各县区结核病定点医院各推荐1名具备副高及以上职称的影像主任组成影像专家小组，每1位影像专家负责审核其辖区范围内由基层医疗卫生机构影像医(技)师提交的胸片。影像专家须于24h内对AI系统与影像医(技)师的初步诊断进行复核。随后，AI系统可自动生成由影像专家签名的影像诊断报告单。

研究对象最终诊断以结核病定点医院影像专家复核后的诊断结果为准，根据其影像学描述与结论，将影像专家的诊断结果分为肺结核、疑似肺结核、非结核。各基层医疗卫生机构影像医(技)师须在胸片提交后的24h内查看影像专家的审核情况及结果，及时联系由基层单位影像医(技)师、定点医院影像主任和AI系统均诊断为“疑似肺结核”的研究对象，并建议其尽快到定点医院进行更进一步的筛查；对于AI系统诊断与人工诊断不一致者，柳州市疾病预防控制中心结核病防制所专业技术人员负责定期拷贝其胸片并及时向AI系统维护工程师进行反馈。研究的技术路线见图1。

图1技术路线图

1.3统计分析

应用SPSS 22.0软件进行分析。定量变量采用Q-Q图(quantile-quantile plots, Q-Q plots)和K-S检验(Kolmogorov-Smirnov test, K-S test)考察其分布特征，根据正态性检验结果，采用均数±标准差

或中位数M(P25,P75)进行统计描述；定性变量采用占比(%)进行统计描述。采用配对χ2检验考察AI系统与影像专家诊断结果的差异；采用Kappa分析考察诊断结果的一致性。除其他特殊说明外，以P<0.05为差异有统计学意义。检验水准α=0.05。

1.4质量控制

成立柳州市结核病定点医院影像会诊专家组，由其承担区域内的远程诊断与质控工作，以实现肺结核的规范化诊疗。此外，柳州市疾病预防控制中心结核病防制所专业技术人员、AI系统维护工程师等组成的专业技术团队，每2个月组织结核病定点医院的影像专家、基层医疗卫生机构的影像医(技)师参加AI系统的使用培训，并于每半年对其开展督导工作。

2、结 果

2.1研究对象基本特征

2021年9月—2022年5月柳州市鹿寨县7家、鱼峰区2家、柳江区9家基层医疗卫生机构共筛查研究对象6 357名；其中，37名图像上传失败或质量不佳而被剔除，最终纳入6 320名研究对象。

研究对象的年龄在65～98岁，中位年龄为70(67,75)岁(D=0.127,P<0.001),男女比例约为1∶1.21;主要来自鹿寨县、柳江区、鱼峰区3个重点县区，各基层医疗卫生机构的筛查情况见表1。

表1各基层医疗卫生机构的筛查情况

2.2 AI系统和影像专家的诊断结果

研究对象的AI诊断百分值在0%～99.50%,中位值为0%(0%,1.30%)(D=0.423,P<0.001)。AI系统和影像专家的诊断结果[13,14]分别为肺结核者占5.44%(344/6 320)与4.49%(284/6 320);疑似肺结核者占6.27%(396/6 320)与5.70%(360/6 320);非肺结核者占88.29%(5 580/6 320)与89.81%(5 676/6 320)。见表2。

表2 AI系统和影像专家的诊断结果

2.3诊断结果比较

配对χ2检验结果显示，χ2=59.759,P<0.001;AI系统识别(疑似)肺结核者的灵敏度约为95.19%,识别非肺结核者的特异度约为97.76%,约登指数约为0.93;Kappa分析结果显示，Kappa=0.861,P<0.001。以影像专家的最终诊断结果作为参照，AI系统的假阳性率约为2.24%(127/5 676)。

3、讨 论

结核病是严重危害公众健康的重大公共卫生问题之一，自2014年起始终是单一致病原导致死亡的传染病头号杀手[9]。因此，从源头上控制结核病的发生与传播，实现MTB潜伏感染者的早期发现、快速诊断和精准管理，是促进WHO“终止结核病”战略目标[15]的重要保障。在众多MTB潜伏感染者中，针对老年人的结核病主动筛查显得尤为重要。一方面原因是我国人口老龄化进程的不断推进[16],且在众多结核病发病者中，老年人占据一定的比重。据WHO发布的《2021年全球结核病报告》显示，2020年我国结核病发病者在712 000～973 000例，其中老年男性为720 00～217 000例，女性为31 000～94 000例；分别占总发病例数的7.40%～30.48%和3.19%～13.20%[17]。另一方面老年人机体由于年龄的增长而发生不可逆转的衰老，消化和免疫系统等功能也将逐渐减退[18],因此老年人群更易发生感染甚至患病，其晚年生活质量将会受到严重影响。

相关研究显示，广西壮族自治区部分地区由于医疗资源缺乏或者当地影像医(技)师专业技术水平有限等原因，肺结核患者的精准化管理受到一定的影响。据统计，全区2020年结核病防治相关医务人员在岗人数较2015年下降了28.12%[19]。柳州市仍是结核病疫情高发地，2021年肺结核报告发病率为87.35/10万，63.00%的患者来自农村，而老年人则占到30.00%。根据《广西重点地区老年人等重点人群结核病主动筛查工作实施方案》的有关要求，自治区卫健委计划在2021—2023年完成辖区范围内全部65岁以上老年人群的结核病主动筛查。其中，2021年计划筛查91.6万人，截至2021年底仅筛查28.4万人，占目标任务数的31.00%[19]。AI影像筛查充分融合了机器视觉与大数据挖掘技术，可对医疗影像进行智能化、信息化处理；通过不断学习经人工标注的影像学样本，AI系统可逐步构建并完善其智能化识别方案，从而实现对DR图像中的肺结核影像特征进行自动化识别与诊断[20]。AI系统算法不仅具备便捷、高效的优点，其在促进肺结核的精准诊疗方面也有较大的潜力与优势，有望解决基层医疗卫生机构缺乏影像医师的难题。因此，有必要将AI系统应用于老年人肺结核主动筛查工作中并考察其应用价值。

本次研究结果显示，AI系统的灵敏度、特异度和约登指数均较高，与新疆维吾尔自治区、山东省、青海省、宁夏回族自治区等的相关研究结果相似[12,21,22,23],说明AI系统能较准确地发现肺结核患者；此外，本研究的Kappa值较高，说明AI系统的诊断结果与柳州市结核病定点医院影像专家的诊断结果有较高的一致性，其在老年人肺结核主动筛查工作中有较高的诊断价值。本次研究发现AI系统和定点医院影像专家的诊断结果间仍存在一定的差异。尽管AI系统的假阳性率较低，但本研究是以影像专家的最终诊断结果作为参照，因此研究结果存在一定的偏倚，AI系统诊断尚且不能完全取代结核病定点医院影像专家的诊断，但其仍可作为基层医疗卫生机构开展大规模结核病筛查的重要辅助措施。而AI系统的结核病胸部DR图像资源库也应定期更新，相关负责人仍需定期接受系统使用的培训与工作督导，从而提高其诊断水平，为实现结核病的精准防控打下坚实的基础。

本次研究存在较多优点，一是首次在广西壮族自治区将AI系统应用于老年人肺结核主动筛查工作，通过技术创新加强该地区结核病“防治管”综合能力，提升结核病主动筛查的效率和基层医疗卫生机构影像医(技)师的阅片能力，从而在一定程度上保证结核病诊断的同质化水平，对尽早发现患者、尽快明确诊断，以及推动柳州市创建“无结核社区试点”[24,25]等工作都将有十分积极的意义；二是在本次主动筛查工作中启用了“5G+AI”移动DR体检车对偏远地区出行不便的老年人开展肺结核主动筛查，最大化保证此类人群享有更优质医疗服务的可及性，与此同时，工作人员也能充分利用筛查契机，进一步加强结核病防治方面的健康宣教工作；三是结核病定点医院影像专家在完成最终阅片审核后，AI系统可自动生成较为完善的影像诊断报告，从一定程度上解决了部分基层医疗卫生机构无法提供结核病影像诊断证明的难题。综上所述，本研究不仅有较高的社会效益，也有一定经济的效益。

本研究也存在一定局限，肺结核的临床确诊还需综合考虑患者的临床表现和实验室检查结果等信息[13,14],本研究只限于胸部影像学诊断，尚未收集AI系统诊断为(疑似)肺结核者转诊至定点医院后的最终诊断结果，此外也并未对研究对象进行动态观察。因此，未来有必要开展更进一步的研究，追踪此类患者的后续转诊与治疗情况，并联合其他基层医疗卫生机构的应用结果进行分析，从而进一步明确AI系统在广西壮族自治区内肺结核主动筛查工作中的应用价值。

综上所述，针对柳州市老年人的肺结核主动筛查，AI系统的诊断结果和柳州市结核病定点医院影像专家的诊断结果有较高的一致性，AI系统在柳州市老年人肺结核主动筛查中有较高的诊断价值。

利益冲突无

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基金资助:广西医疗卫生重点学科建设项目(桂卫教科[2022]4号);广西壮族自治区卫生健康委员会自筹经费科研课题(Z-B20221605);柳州市科技计划项目(柳科计字[2023]3号);

文章来源:黄宝杨,吴世幸,周丽芳,等.人工智能影像诊断系统在老年人肺结核主动筛查中的应用[J].医学动物防制,2024,40(06):618-622.