人工智能超声CT在前列腺癌早期诊断中的应用课件

人工智能超声CT在前列腺癌早期诊断中的应用人工智能超声CT在前列腺癌早期诊断中的应用前列腺癌早期诊断《中国前列腺癌诊治指南》前列腺癌早期诊断直肠指检（DRE）前列腺特异性抗原（PSA）经直肠超声检查（TRUS）前列腺穿刺活检（Prostatebiopsy)磁共振检查（MRI)初筛确诊分期前列腺癌早期诊断《中国前列腺癌诊治指南》初筛确诊分经直肠超声（TRUS)

早期诊断价值：外周带的低回声结节（典型征象）引导价值：引导经直肠或经会阴前列腺穿刺活检

磁共振（MRI/MRS）

显示前列腺包膜完整性，肿瘤是否侵犯周围组织，显示盆

腔淋巴结和骨转移，在临床分期上有较重要的作用MRS根据前列腺癌组织中枸橼酸，胆碱和肌酐的代谢与前列腺增生中的差异，在前列腺癌诊断中有一定价值前列腺癌早期诊断-影像学检查经直肠超声（TRUS)前列腺癌早期诊断-影像学检查前列腺癌早期诊断中问题肿瘤识别困难是唯一依靠非靶向穿刺活检确诊的实质性器官肿瘤

Dr.PatrickWalsh:这项发现将极大影响我们的领域，那就是发展局限于前列腺内肿瘤的准确影像技术前列腺癌早期诊断中问题肿瘤识别困难经直肠超声（TRUS)

灰度

gray-scaleTRUS多普勒ColorDopplerTRUSPowerDopplerTRUS超声造影contrast-enhancedTRUS(CE-TRUS)

弹性超声成像transrectalelastosonography(TRES)

前列腺癌早期诊断-超声检查血流硬度经直肠超声（TRUS)前列腺癌早期诊断-超声检查血流gray-scaleTRUS

典型图像：外周带的低回声结节

17~57%为恶性

(Frauscheretal,2002)

缺点：敏感性低，39%前列腺癌

为等回声，1%高回声(Shinoharaetal,1989)

鉴别：BPH，正常前列腺，PIN，

前列腺炎前列腺癌早期诊断-超声检查gray-scaleTRUS前列腺癌早期诊断-超声检查Color&PowerDopplerTRUS前列腺癌早期诊断-超声检查例数敏感性特异性PD-TRUS25114.6%93.9%

HalpernandStrup(2000)Color&PowerDopplerTRUS前列腺癌早前列腺癌早期诊断-超声检查弹性超声成像（TRES)例数DCR敏感性特异性TRUS17569（39.4%）15%92.3%

TRES17891（51.1%）60.8%68.4%2012JU前列腺癌早期诊断-超声检查弹性超声成像（TRES)例数DCR前列腺癌早期诊断-超声检查弹性超声成像（TRES)和超声造影（CE-TRUS)例数DCR敏感性特异性TRES8656（65.1%)49%73.6%例数高灌注低灌注正常灌注CE-TRUS5626（48.2%）26（48.2%）4（7.1%）前列腺癌早期诊断-超声检查弹性超声成像（TRES)和超声造影前列腺癌早期诊断-超声检查弹性超声成像和超声造影(CE-TRUS)前列腺癌早期诊断-超声检查弹性超声成像和超声造影(CE-TR

弹性超声成像（TRES)

16项研究(2278例)优点：TRES技术似乎提高前列腺癌检出率缺点：缺乏标准化技术论文质量差结果变异度大

AboumarzoukOM1Diagnosticaccuracyoftransrectalelastosonography(TRES)imagingforthediagnosisofprostatecancer:asystematicreviewandmeta-analysis.BJUInt.2012Nov;110(10):1414-23;.

弹性超声成像（TRES)

16项研究(2278例)前列腺癌早期诊断-MR检查MultiparametricMR

结构形态：T1WI前列腺形态T2WI高信号的外周带内见低信号缺损区功能成像方面动态增强扫描(dynamiccontrast-enhancedMRI，DCE-MRI)

弥散成像(diffusion-weightedimaging，DWI)信号增高表观弥散系数(apparentdiffusioncoefficient，ADC)

降低MR波谱成像（MRspectroscopy，MRS）

枸橼酸盐（Cit）峰

降低，胆碱（Cho）峰升高

前列腺癌早期诊断-MR检查MultiparametricM前列腺癌早期诊断DCE-MRI

Meanvolumedetectedcancers2.44mL(0.02-14.5)Missed0.16mL(0.005-2.4)JU2009例数DCR敏感性特异性DCE-MRI8352（66%)86%94%前列腺癌早期诊断DCE-MRIJU2009例数D前列腺癌早期诊断MRSI缺点：costtimeandlittleimpactonoverallCDR

2011urologiconcology前列腺癌早期诊断MRSI缺点：costtimeandmp-MRI诊断价值288例，168例PCa检出率58%AllPC69.1%

(95%CI:67.1-70.9%)Gleasonscore≥772.6%

(95%CI:69.8-75.8%)Gleasonscore≥887.1%

95%CI:78.3-95.7%在Gleasonscoreof≥7前列腺癌中具有比较好的诊断价值mp-MRI诊断价值288例，168例PCa前列腺癌早期诊断

mp-MRI66岁，PSA6.8ng/mlDRE阴性.MRI右侧尖部，外周带旁正中病灶T2WI(a)低信号DWrawimages(b)高信号ADCmap(c)低信号DCEimaging(d)早期增强穿刺结果Gleason7前列腺癌早期诊断mp-MRI66岁，PSA6.8前列腺癌早期诊断-MR检查

MRI是目前诊断前列腺癌的最佳影像学检查对体积大于0.2cm3的局限性前列腺癌具有重要的诊断价值。对中高级别前列腺癌的阳性及阴性预测值大于90%。MRI靶向穿刺与标准的12针穿刺技术相比，能够将中高级别的前列腺癌诊断率提高27.7%。局限性：MRI在诊断低级别前列腺癌及小于5mm的肿瘤中存在一定局限性。

小结前列腺癌早期诊断-MR检查小结ANNA/C-TRUS=ComputerizedTransrectalUltrasoundwithArtificialNeuralNetworkAnalysis人工智能超声CT这种方法的开发是为了解决目前的困境---在TRUS图像上良性和恶性病灶之间难以视觉鉴别良性恶性低回声等回声Prostate1999NewtechniquefromProfessorTillmannLoch

--ANNA/C-TRUSANNA/C-TRUS=ComputerizedTran前列腺癌早期诊断ANNA/C-TRUSTransparentProjection透明映射技术将病理大切片和超声图像融合。计算机数字化分析（ComputerDigitalization），对超声图像进行数字化标记（参数：E,g,L,l,D,d）前列腺癌早期诊断ANNA/C-TRUSTransparen前列腺癌早期诊断ANNA/C-TRUS图中红色区域为肿瘤可疑区。ANNA关联

图解ANNA结果前列腺癌早期诊断ANNA/C-TRUS图中红色区域为肿瘤可前列腺癌早期诊断ANNA/C-TRUSTRUS病理大切片透明映射技术超声图像上标记病理阳性点ANNA计算机数字化分析超声图像（产生输入参数）验证500样本训练建模50样本技术路线前列腺癌早期诊断ANNA/C-TRUSTRUS病理大切片透ANNA/C-TRUS验证结果敏感性79%，特异性99%ANNA/C-TRUS验证结果敏感性79%，特异性99%人工神经网络式分析技术能够提高TRUS图像对于肿瘤的辨识度。图像智能分析，包括图像辨识及基于神经网络式分析的TRUS图像分析，能够发现人眼不能辨识的肿瘤，具有重要的临床应用价值。前列腺癌早期诊断ANNA/C-TRUSANNA/C-TRUS=ComputerizedTransrectalUltrasoundwithArtificialNeuralNetworkAnalysis权威评价人工神经网络式分析技术能够提高TRUS图像对于肿瘤的辨识度。将超声图像进行数字化存储。利用计算机软件特殊算法评估超声信号。标记肿瘤可疑区域，叠加到原始静态图像（红色区域）。靶向穿刺。ComputerizedTransrectalUltrasoundwithArtificialNeuralNetworkAnalysis(ANNA/C-TRUS)

标准化的工作流程将超声图像进行数字化存储。ComputerizedTran前列腺癌早期诊断ANNA/C-TRUSC-TRUS-MS（多中心工作流程）前列腺癌早期诊断ANNA/C-TRUSC-TRUS-MS（前列腺癌早期诊断ANNA/C-TRUS42%62%2007年单中心结果2011年多中心结果前列腺癌早期诊断ANNA/C-TRUS42%62%2007NewtechniquefromProfessorTillmannLoch

--ANNA/C-TRUSNewtechniquefromProfessorTEAUBestPostersEAUBestPostersComputerizedTransrectalUltrasoundwithArtificialNeuralNetworkAnalysis(ANNA/C-TRUS)

TillmannLochDiakonissenkrankenhausFlensburgAkademisches

LehrkrankenhausChristian-Albrechts-Universität

zuKielGermanyLiping

XieTheFirstAffiliatedHospitalSchoolofMedicineZhejiangUniversityP.R.ChinaInternationalInnovativeUrologicalCancerDiagnosticNetworkComputerizedTransrectalUltra与德国TillmanLoch教授开展ANNA/C-TRUS合作研究合作意向书与德国TillmanLoch教授开展ANNA/C-TRUS人工智能超声CT在前列腺癌早期诊断中的应用课件InvitationFromChinaInvitationFromChina浙江省重大科技专项重大国际科技合作项目对ANNA/C-TRUS进行了进一步的资助（2015年~2017年）国际合作项目浙江省重大科技专项重大国际科技合作项目对ANNA/C-TRU工作流程患者取左侧卧位，自前列腺尖部起，至精囊水平止，每隔5mm留取超声影像。将图像发往ANNA/C-TRUS中心（德国）。在线实时分析。根据结果评估穿刺必要性及指导靶向穿刺。ANNA/C-TRUS在中国工作流程ANNA/C-TRUS在中国AgePSA(ng/ml)Volumn(g)HistoryGleasonscorePatient16415.53217.1None3+3=6Patient2696.53837.0None4+3=7Patient36839.09133.0Twicebefore4+4=8典型病例AgePSA(ng/ml)Volumn(g)HistoryG2A2B2C3A3B3C1A1B1C典型病例2A2B2C3A3B3C1A1B1C典型病例NumberReceivedbiopsy40Waitingforbiopsy0Followup3Diagnosedprostatecancer18(45.0%)Clinicalinformationofthe43patientsintheinitialcooperation研究结果NumberReceivedbiopsy40WaitingNumberGleasonscore6(3+3)6Gleasonscore7(3+4)6Gleasonscore7(4+3)3Gleasonscore8(4+4)2Gleasonscore9(5+4)1GleasonscoreofprostatecanceridentifiedbyANNA/C-TRUS研究结果NumberGleasonscore6(3+3)6GleNumberReceivedbiopsy21Diagnosedprostatecancer11(52.4%)Clinicalinformationofthepatientswithoutpreviousbiopsy研究结果NumberReceivedbiopsy21DiagnosNumberGleasonscore6(3+3)5Gleasonscore7(3+4)2Gleasonscore7(4+3)2Gleasonscore7(4+4)1Gleasonscore9(5+4)1Gleasonscoreofpatientswithoutpreviousbiopsy研究结果NumberGleasonscore6(3+3)5GleNumberReceivedbiopsy19Diagnosedprostatecancer7(36.8%)Clinicalinformationofthepatientswithpreviousbiopsy研究结果NumberReceivedbiopsy19DiagnosNumberGleasonscore6(3+3)1Gleasonscore7(3+4)4Gleasonscore7(4+3)1Gleasonscore8(4+4)1Gleasonscoreofpatientswithpreviousbiopsy研究结果NumberGleasonscore6(3+3)1Gle系统穿刺靶向穿刺年龄63.9±7.263.3±8.8PSA（ng/ml）14.0±11.610.5±8.5穿刺针数126穿刺人数3333穿刺阳性数12（36.4%）16（48.5%）首次穿刺人数3218首次穿刺阳性数12（37.5%）10（55.6%）系统穿刺VS靶向穿刺研究结果系统穿刺靶向穿刺年龄63.9±7.263.3±8.8PSA（

穿刺技术的发展

随机系统靶向？1.02.03.04.0指南：前列腺系统性穿刺活检是诊断前列腺癌最可靠的检查TRUS标准技术C-TRUSMRI前沿技术手指淘汰技术

穿刺技术的发展

随机系统靶向？1.02.03.04.0指南系统穿刺（12针）C-TRUS穿刺（6针）MRI/TRUS融合穿刺（6针）浙医一院(1881例)穿刺阳性率38%52.4%（首次）36.8%（重复）55%42%漏诊率32%-26%-靶向穿刺在减少穿刺针数，降低穿刺并发症，能够明显提高穿刺阳性率。我们已开展C-TRUS引导靶向穿刺技术，初步结果与国际水平相符合。各种穿刺技术比较系统穿刺（12针）C-TRUS穿刺（6针）MRI/TRUS融ANNA/C-TRUS的评价评估活检必要性主动监测指导靶向穿刺（减少穿刺针数）更易于发现低级别前列腺癌ANNA/C-TRUS的评价Takehomemessagesmp-MRI目前诊断前列腺癌的最佳影像学方法在中高级别前列腺癌诊断中具有重要价值ANNA/C-TRUS利用影像智能分析技术提高TRUS前列腺癌检出率指导靶向穿刺在低级别前列腺癌诊断中具有独特价值Takehomemessagesmp-MRI谢谢谢谢人工智能超声CT在前列腺癌早期诊断中的应用人工智能超声CT在前列腺癌早期诊断中的应用前列腺癌早期诊断《中国前列腺癌诊治指南》前列腺癌早期诊断直肠指检（DRE）前列腺特异性抗原（PSA）经直肠超声检查（TRUS）前列腺穿刺活检（Prostatebiopsy)磁共振检查（MRI)初筛确诊分期前列腺癌早期诊断《中国前列腺癌诊治指南》初筛确诊分经直肠超声（TRUS)

早期诊断价值：外周带的低回声结节（典型征象）引导价值：引导经直肠或经会阴前列腺穿刺活检

磁共振（MRI/MRS）

显示前列腺包膜完整性，肿瘤是否侵犯周围组织，显示盆

腔淋巴结和骨转移，在临床分期上有较重要的作用MRS根据前列腺癌组织中枸橼酸，胆碱和肌酐的代谢与前列腺增生中的差异，在前列腺癌诊断中有一定价值前列腺癌早期诊断-影像学检查经直肠超声（TRUS)前列腺癌早期诊断-影像学检查前列腺癌早期诊断中问题肿瘤识别困难是唯一依靠非靶向穿刺活检确诊的实质性器官肿瘤

Dr.PatrickWalsh:这项发现将极大影响我们的领域，那就是发展局限于前列腺内肿瘤的准确影像技术前列腺癌早期诊断中问题肿瘤识别困难经直肠超声（TRUS)

灰度

gray-scaleTRUS多普勒ColorDopplerTRUSPowerDopplerTRUS超声造影contrast-enhancedTRUS(CE-TRUS)

弹性超声成像transrectalelastosonography(TRES)

前列腺癌早期诊断-超声检查血流硬度经直肠超声（TRUS)前列腺癌早期诊断-超声检查血流gray-scaleTRUS

典型图像：外周带的低回声结节

17~57%为恶性

(Frauscheretal,2002)

缺点：敏感性低，39%前列腺癌

为等回声，1%高回声(Shinoharaetal,1989)

鉴别：BPH，正常前列腺，PIN，

前列腺炎前列腺癌早期诊断-超声检查gray-scaleTRUS前列腺癌早期诊断-超声检查Color&PowerDopplerTRUS前列腺癌早期诊断-超声检查例数敏感性特异性PD-TRUS25114.6%93.9%

HalpernandStrup(2000)Color&PowerDopplerTRUS前列腺癌早前列腺癌早期诊断-超声检查弹性超声成像（TRES)例数DCR敏感性特异性TRUS17569（39.4%）15%92.3%

TRES17891（51.1%）60.8%68.4%2012JU前列腺癌早期诊断-超声检查弹性超声成像（TRES)例数DCR前列腺癌早期诊断-超声检查弹性超声成像（TRES)和超声造影（CE-TRUS)例数DCR敏感性特异性TRES8656（65.1%)49%73.6%例数高灌注低灌注正常灌注CE-TRUS5626（48.2%）26（48.2%）4（7.1%）前列腺癌早期诊断-超声检查弹性超声成像（TRES)和超声造影前列腺癌早期诊断-超声检查弹性超声成像和超声造影(CE-TRUS)前列腺癌早期诊断-超声检查弹性超声成像和超声造影(CE-TR

弹性超声成像（TRES)

16项研究(2278例)优点：TRES技术似乎提高前列腺癌检出率缺点：缺乏标准化技术论文质量差结果变异度大

AboumarzoukOM1Diagnosticaccuracyoftransrectalelastosonography(TRES)imagingforthediagnosisofprostatecancer:asystematicreviewandmeta-analysis.BJUInt.2012Nov;110(10):1414-23;.

弹性超声成像（TRES)

16项研究(2278例)前列腺癌早期诊断-MR检查MultiparametricMR

结构形态：T1WI前列腺形态T2WI高信号的外周带内见低信号缺损区功能成像方面动态增强扫描(dynamiccontrast-enhancedMRI，DCE-MRI)

弥散成像(diffusion-weightedimaging，DWI)信号增高表观弥散系数(apparentdiffusioncoefficient，ADC)

降低MR波谱成像（MRspectroscopy，MRS）

枸橼酸盐（Cit）峰

降低，胆碱（Cho）峰升高

前列腺癌早期诊断-MR检查MultiparametricM前列腺癌早期诊断DCE-MRI

Meanvolumedetectedcancers2.44mL(0.02-14.5)Missed0.16mL(0.005-2.4)JU2009例数DCR敏感性特异性DCE-MRI8352（66%)86%94%前列腺癌早期诊断DCE-MRIJU2009例数D前列腺癌早期诊断MRSI缺点：costtimeandlittleimpactonoverallCDR

2011urologiconcology前列腺癌早期诊断MRSI缺点：costtimeandmp-MRI诊断价值288例，168例PCa检出率58%AllPC69.1%

(95%CI:67.1-70.9%)Gleasonscore≥772.6%

(95%CI:69.8-75.8%)Gleasonscore≥887.1%

95%CI:78.3-95.7%在Gleasonscoreof≥7前列腺癌中具有比较好的诊断价值mp-MRI诊断价值288例，168例PCa前列腺癌早期诊断

mp-MRI66岁，PSA6.8ng/mlDRE阴性.MRI右侧尖部，外周带旁正中病灶T2WI(a)低信号DWrawimages(b)高信号ADCmap(c)低信号DCEimaging(d)早期增强穿刺结果Gleason7前列腺癌早期诊断mp-MRI66岁，PSA6.8前列腺癌早期诊断-MR检查

MRI是目前诊断前列腺癌的最佳影像学检查对体积大于0.2cm3的局限性前列腺癌具有重要的诊断价值。对中高级别前列腺癌的阳性及阴性预测值大于90%。MRI靶向穿刺与标准的12针穿刺技术相比，能够将中高级别的前列腺癌诊断率提高27.7%。局限性：MRI在诊断低级别前列腺癌及小于5mm的肿瘤中存在一定局限性。

小结前列腺癌早期诊断-MR检查小结ANNA/C-TRUS=ComputerizedTransrectalUltrasoundwithArtificialNeuralNetworkAnalysis人工智能超声CT这种方法的开发是为了解决目前的困境---在TRUS图像上良性和恶性病灶之间难以视觉鉴别良性恶性低回声等回声Prostate1999NewtechniquefromProfessorTillmannLoch

--ANNA/C-TRUSANNA/C-TRUS=ComputerizedTran前列腺癌早期诊断ANNA/C-TRUSTransparentProjection透明映射技术将病理大切片和超声图像融合。计算机数字化分析（ComputerDigitalization），对超声图像进行数字化标记（参数：E,g,L,l,D,d）前列腺癌早期诊断ANNA/C-TRUSTransparen前列腺癌早期诊断ANNA/C-TRUS图中红色区域为肿瘤可疑区。ANNA关联

图解ANNA结果前列腺癌早期诊断ANNA/C-TRUS图中红色区域为肿瘤可前列腺癌早期诊断ANNA/C-TRUSTRUS病理大切片透明映射技术超声图像上标记病理阳性点ANNA计算机数字化分析超声图像（产生输入参数）验证500样本训练建模50样本技术路线前列腺癌早期诊断ANNA/C-TRUSTRUS病理大切片透ANNA/C-TRUS验证结果敏感性79%，特异性99%ANNA/C-TRUS验证结果敏感性79%，特异性99%人工神经网络式分析技术能够提高TRUS图像对于肿瘤的辨识度。图像智能分析，包括图像辨识及基于神经网络式分析的TRUS图像分析，能够发现人眼不能辨识的肿瘤，具有重要的临床应用价值。前列腺癌早期诊断ANNA/C-TRUSANNA/C-TRUS=ComputerizedTransrectalUltrasoundwithArtificialNeuralNetworkAnalysis权威评价人工神经网络式分析技术能够提高TRUS图像对于肿瘤的辨识度。将超声图像进行数字化存储。利用计算机软件特殊算法评估超声信号。标记肿瘤可疑区域，叠加到原始静态图像（红色区域）。靶向穿刺。ComputerizedTransrectalUltrasoundwithArtificialNeuralNetworkAnalysis(ANNA/C-TRUS)

标准化的工作流程将超声图像进行数字化存储。ComputerizedTran前列腺癌早期诊断ANNA/C-TRUSC-TRUS-MS（多中心工作流程）前列腺癌早期诊断ANNA/C-TRUSC-TRUS-MS（前列腺癌早期诊断ANNA/C-TRUS42%62%2007年单中心结果2011年多中心结果前列腺癌早期诊断ANNA/C-TRUS42%62%2007NewtechniquefromProfessorTillmannLoch

--ANNA/C-TRUSNewtechniquefromProfessorTEAUBestPostersEAUBestPostersComputerizedTransrectalUltrasoundwithArtificialNeuralNetworkAnalysis(ANNA/C-TRUS)

TillmannLochDiakonissenkrankenhausFlensburgAkademisches

LehrkrankenhausChristian-Albrechts-Universität

zuKielGermanyLiping

XieTheFirstAffiliatedHospitalSchoolofMedicineZhejiangUniversityP.R.ChinaInternationalInnovativeUrologicalCancerDiagnosticNetworkComputerizedTransrectalUltra与德国TillmanLoch教授开展ANNA/C-TRUS合作研究合作意向书与德国TillmanLoch教授开展ANNA/C-TRUS人工智能超声CT在前列腺癌早期诊断中的应用课件InvitationFromChinaInvitationFromChina浙江省重大科技专项重大国际科技合作项目对ANNA/C-TRUS进行了进一步的资助（2015年~2017年）国际合作项目浙江省重大科技专项重大国际科技合作项目对ANNA/C-TRU工作流程患者取左侧卧位，自前列腺尖部起，至精囊水平止，每隔5mm留取超声影像。将图像发往ANNA/C-TRUS中心（德国）。在线实时分析。根据结果评估穿刺必要性及指导靶向穿刺。ANNA/C-TRUS在中国工作流程ANNA/C-TRUS在中国AgePSA(ng/ml)Volumn(g)HistoryGleasonscorePatient16415.53217.1None3+3=6Patient2696.53837.0None4+3=7Patient36839.09133.0Twicebefore4+4=8典型病例AgePSA(ng/ml)Volumn(g)HistoryG2A2B2C3A3B3C1A1B1C典型病例2A2B2C3A3B3C1A1B1C典型病例NumberReceivedbiopsy40Waitingforbiopsy0Followup3Diagnosedprostatecancer18(45.0%)Clinicalinformationofthe43patientsintheinitialcooperation研究结果NumberReceivedbiopsy40WaitingNumberGleasonscore6(3+3)6Gleasonscore7(3+4)6Gleasonscore7(4+3)3Gleasonsc