台州市第一人民医院：基于流调与影像相互集成的人工智能的肺癌一站式筛查项目

　　2024年医院新兴技术创新应用典型案例征集活动经行业专家背靠背盲审以及终审，共选出20篇典型案例，将陆续刊登出来，以飨读者。

1 案例概要

　　根据《“健康中国2030”规划纲要》中提出的优化健康服务、提高人民健康水平的要求，台州市卫生健康委联合台州市财政局发布了《关于印发肺癌筛查项目实施方案的通知》(台卫发〔2022〕39号)文件，将40-70岁肺癌高危人群免费筛查项目列为2022年市政府民生实事项。黄岩区也出台相应文件，对区域内40-70岁肺癌高危人群进行免费筛查。黄岩区区域内符合条件的人员约有20余万人，环境复杂，医疗资源相对有限，如果全部进行CT筛查工作量太大、费用太高，再加上肺癌没有其他比较特异的血液指标，因此前期进行高危因素的筛查，再结合CT检查，可实现对肺癌高危人群的快速识别与风险评估，从而有效提高工作效率，节约成本。

　　项目建设基于流调与影像相互集成的人工智能的肺癌一站式筛查人工智能平台，定制开发了肺癌流行病学调查系统和CT诊断报告辅助系统，创建了肺癌筛查数据库，通过开发实用性、可操作性的数字化流调软件，将需要流调对象智能化分区划给基层社区中心和个性化分层管理，由各个卫生服务中心流调医师按村居进行40-70岁全人群的流行病学调查，使用智能手机或平板，采用电话、面调上门、移动App等流调随访方式，实现快捷、准确、高效的流调。然后根据危险因素的程度进行分类排序，筛选出部分需要进行CT检查的人群，应用肺结节临床性能动态追踪系统，智能识别CT肺结节和诊断肺结节良恶性，实现对于可疑影像片智能检出提示，为医生提供更全面、准确和详细的影像数据，帮助医生提高阅片速度，做出更精准的治疗决策。

　　项目在开展肺癌筛查同时，同步涉及慢阻肺和冠心病流调筛查，创新性结合国家级“心肺护航”项目指南和共识，基于可信度、效度和反应度的量表对人群进行筛查，提供在线电子知情同意书签订服务，对流调内容和值域进行质控和核查算法，流调人员手机登录后可以直接查询流调任务以及流调人员，实现一站式完成肺癌、慢阻肺、冠心病三大疾病的流调筛查。截至2024年3月底，项目已完成119855例流行病学调查，9741例肺结节结构化报告书写。这个项目目前还在继续，检出120例早期癌症患者，有3071例持续跟踪随防者。

　　区卫生健康委可通过数字化监管平全程对所有流调及状况进行任务部署、查询、统计、质控检查，通过基础流调内容的综合分析，对区域疾病的预防和保障进行提前研判。

　　基于流调与影像相互集成的人工智能的肺癌一站式筛查项目有很好的社会效益和经济效益，可以提高患者救治率，提升社会肺癌防治服务保障水平，具用较好的社会效益和可推广性。

2 服务对象

　　台州市黄岩区40-70岁常驻居民人口，覆盖黄岩区19个乡镇，4442家社区、村镇，约20余万人。

3 数据分析

　　（1）数据收集与整理

　　1）数据来源

　　本项目数据来源为制定的三大疾病一站式筛查流调问卷，如“40-70岁肺癌高危人群问卷调查样本”，及CT筛查影像分析定量结构化报告。

　　2）数据质控

　　本项目数据内容均采取结构化数据存储到数据库中。另完成所有流调居民CT影像定量分析，除常规文件报告外，还包含肺癌结构化报告及肺结节定量、定量分析指标。

图1 肺结节定量、定性分析结构化数据指标

　　另根据流调过程要求制定精细化数据合规性、完整性校验规则，且采用量表维护管理时制定数据质控规则和函数验证方式，支持是否非空验证、数据正确性验证、数据完整性验证、上下文关联验证等质控逻辑。主要包括：

　　第一，数据项内容完整性控制：年龄、手机号、身份证号、就诊号不能为空；失访病例，失访原因不能为空；死亡病例，死亡时间不能为空。

　　第二，数据合理性正确性、完整性规则：手机号，长度须为11位；身份证号，长度须为18或15位；年龄，不能小于40岁，不能大于70岁。

　　第三，数据项上下文合理规则：发病时间不能早于随访时间，检查日期不能晚于检查时间。

　　（2）数据分析

　　基于流调筛查平台软件提供的统计分析功能，可实时查询统计各社区/街道、村镇流调工作进度和工作量，统计分析流调高危目标人群。利用均值、中位数、众数、标准差等统计量，描述数据的分布和特征。

　　（3）数据可视化呈现

　　流调筛查平台软件提供统计分析功能和展示，涵盖进度/工作量统计、肺癌高危人群汇总等。

图2 肺癌流调高危筛人群统计

4 应用效果

　　（1）完成工作

　　本项目自2022年7月启动，至2024年3月底，共完成119855例流行病学调查、9741例CT报告，覆盖社区、街道、村镇、乡村等4442家，医疗卫生机构22家，流调医生4930名。流调筛查确诊新发肺结节患者5000余例，开展肺结节宣传公益讲座、培训课堂等活动10余场，检出120例早期癌症患者，对3071例患者进行持续跟踪随防。

　　（2）应用创新

　　基于影像与流调相互集成创新应用模式，入选2023年“心肺护航”赋能基层优秀典型案例。

5 覆盖范围

　　项目覆盖台州市黄岩区东城、南城、西城、北城、澄江、新前、江口、高桥8个街道，宁溪、北洋、头陀、院桥、沙埠5个镇，富山、上郑、上垟、平田、茅畲、屿头6个乡，共19个乡级行政区，以及36个社区居民委员会、533个村民委员会。项目覆盖流调筛查居民20余万名。

6 服务内容

　　（1）肺癌筛查流行病学调查平台搭建

　　肺癌筛查流行病学调查平台的服务内容旨在整合并优化肺癌筛查的流行病学调查流程，为社区医疗工作者提供高效、准确的数据支持。平台通过收集并分析肺癌筛查相关的流行病学数据，包括患者基本信息、生活习惯、遗传因素等，为筛查工作提供科学依据。同时，平台还具有数据可视化功能，将复杂的流行病学数据转化为直观易懂的图表和报告，帮助用户快速掌握流行病动态和趋势。此外，平台还提供定制化服务，根据用户需求进行数据分析和解读，为政策制定和科研提供有力支持。通过肺癌筛查流行病学调查平台的服务，方便相关人员更好地了解肺癌的流行病学特征，提高筛查工作的针对性和有效性。

图3 黄岩区肺结节等胸部重大慢病筛查与流调平台系统架构图

　　（2）人工智能肺结节CT影像辅助诊断系统

　　人工智能肺结节CT影像的辅助诊断系统的主要功能模块和应用有：

　　1）自动检出识别肺结节，自动定位结节所在的影像层面与解剖位置。

　　2）自动测量病灶结节关键参数，如最大径、最小径、体积、CT值等信息。

　　3）智能多维度MPR显示，横轴位、冠状位、矢状位之间的联动展示，分析一个病灶在三个不同平面的位置和形态以及与周围组织结构的关系。

　　4）自动对结节种类进行分型，自动预测结节病灶的恶性概率。

　　5）结节病灶征象自动检出并提示，如边缘模糊、毛刺、胸膜牵拉、血管集束等。

　　6）通过分析结节的密度和影像组学特征，进行多维度的影像分析。

　　7）自动发现患者历史信息，自动关联病灶，显示结节的随访变化。

　　8）一键生成结构化报告。

　　（3）肺癌筛查流调方案制定

　　根据《台州市40-70岁肺癌高危人群免费筛查项目实施方案》拟定筛查方案为：基础流调->识别高危->胸部CT+专项流调+(肿瘤标记物)->多学科会诊/个性化诊疗随访干预->年度随访。参考国际主流肺癌筛查指南以及我国肺癌筛查相关标准与专家共识。

图4 CT基线筛查流程

　　（4）CT影像肺癌结构化报告应用

　　对CT一站式筛查的定量分析结果、以及对关键图像的重建处理，自动对肺结节/肺癌、慢阻肺/肺大泡、冠脉钙化积分进行结构化报告的处理，生成图文并茂的专病筛查、随访的定量结构化报告。通过专病数据库和知识库，还可以生成个性化的胸部三大疾病的一体化筛查报告与健康评估报告。

　　（5）肺癌筛查专病库构建与研究支撑

　　对肺癌流调和影像数据进行数据治理，形成可供医学科研所用的高质量肺癌筛查数据库。针对不同课题研究，提供隐私匿名、入组智能筛选、动态表单数据采集、智能核查、统计分析等共性服务。信息模型和质量评估贯穿数据从抽取、治理、存储到应用全过程，前者提供了数据管理和共享的基础，后者保障平台中数据的质量，提供高质量研究数据支撑。

7 关键技术

　　（1）流调随访量表可视化设计技术

　　流调随访量表可视化设计技术是一种将复杂的流行病学调查数据，以直观、易懂的可视化形式展现出来的创新方法。通过流调随访量表、图像等视觉元素，将流调随访量表中的流调方案设计、量表设计与周期规划等进行整合、分析和呈现，使数据解读更加高效和准确。可以将原本繁琐的流调随访量表设计转化为易于理解和实现的拖拽式设计方案，还具备一定的交互性，用户可以根据自身需求进行数据的筛选、排序和对比分析。

　　（2）流调数据探索与挖掘技术

　　流调数据探索与挖掘技术是一种深度分析和利用流行病学调查数据的重要方法。通过对流调数据进行挖掘和分析，能够发现隐藏在数据中的有价值信息和知识，为疾病发展与预防研究提供科学依据。运用一系列手段对原始数据进行质量分析、特征提取等操作，以揭示数据的内在规律和结构。结合先进的影像人工智能处理算法和模型，从流调数据及影像定量指标中提取出新的信息和模式，如病例的发病归类、高风险人群的特征等。

　　这些技术不仅提高了数据处理的效率和准确性，还为决策者提供了更加全面和深入的信息支持。

图5 流调数据数据分析与挖掘功能界面

　　（3）CT影像胸部三大疾病一站式筛查技术

　　CT一站式筛查是指通过一次胸部CT平扫检查，基于影像处理与定量分析引擎，自动化完成对肺结节的定量分析、分级分层和结构化报告，并同步得到慢阻肺、冠心病(冠脉钙化积分)的定量分析、分级分层和结构化报告。

图6 胸部三大疾病一站式筛查结构化报告

图7 胸部三大疾病一站式健康评估报告

8 成果分享

　　（1）技术成果

　　台州市黄岩区肺癌及胸部重大慢病流调项目流调筛查平台软件是一款高效的流调平台软件，集成了大数据分析和人工智能算法，实现了对肺癌流调数据的快速收集、整理和分析。能够及时收集并展示最新的流调信息，包括病例分布、流调工作进度、高危分层等关键数据。同时，软件还提供强大的数据可视化功能，以图表形式直观展示流调态势，便于决策者快速掌握项目动态。提高了流调工作的效率和准确性。为本民生工程的顺利完工提供了有力的技术支持和保障。

　　（2）应用成果

　　1）基于流调与影像相互集成的人工智能的肺癌一站式筛查项目通过集成先进的医学影像学、大数据分析技术，成功开展实施流调结合影像的精准肺癌筛查工作。覆盖黄岩区40-70岁全人群，通过个性化的筛查方案，肺癌高危人群的快速识别与风险评估，提高早期肺癌的检出率，为肺癌防治工作提供有力支持。

　　2）肺癌筛查与医疗信息系统集成、流调与影像相互集成的项目的设计与组织实施为标准化肺癌筛查流程开展积累宝贵的经验和新进的应用模式。

　　3）加快推进健康台州建设，进一步规范和指导肺癌早诊早治工作，降低人群肺癌危险因素水平，预防肺癌发生，提高肺癌患者管理率和控制率，减少肺癌患者的死亡率，提高人群健康水平和生活质量。

图8 肺癌筛查与医疗信息系统集成

　　（3）科研成果

　　聚焦于肺癌流调筛查领域，创新肺癌筛查模型，研发出胸部三大疾病一站式筛查模型。该模型结合大数据分析和影像机器学习算法，能够准确预测肺癌风险，提高早期肺癌的检出率。同时完成慢阻肺、冠脉钙化积分分析。同时，台州市第一人民医院还对肺癌筛查过程中的关键技术进行了优化和创新，提高了筛查的准确性和效率。这一科研成果的取得，不仅为肺癌防治工作提供了新的思路和方法，也为推动肺癌筛查技术的进步和发展做出了重要贡献。

9 机遇挑战

　　随着医疗技术的不断发展和人们健康意识的提高，各项疾病流调筛查项目既面临着重要机遇，也面临着诸多挑战。台州市第一人民医院需要抓住机遇，应对挑战，不断推动疾病防治、宣推教育事业的发展，为人们的健康福祉贡献力量。

10 下一步发展规划

　　第一，稳步推进流调工作如期开展，按计划如期完成项目既定要求和工作内容。

　　第二，对流调发现肺癌高危居民开展早期干预、治疗，延缓肺癌病程进展，医院组织专职随访科室持续跟踪。

　　第三，继续加强肺癌等胸部重大呼吸疾病预防、早期筛查宣传教育，提高居民健康意识，了解疾病发生、进展知识，积极主动配合完成治疗与康复工作。

　　第四，深入分析挖掘流调数据，完成流调病例调查报告，对政府决策提出有力数据支撑和决策依据。

　　第五，深入科研研究，探索沿海地区肺癌等胸部疾病发病规律、高危因素和预防手段等相关研究，输出高质量研究成果和论文报告。

　　申报单位：

　　台州市第一人民医院

　　案例赛道：

　　应用场景和技术创新

　　业务领域：

　　患者服务