盆底超聲智能識別及半自動測量泌尿生殖裂孔的實用性研究.pdf

1、【目的】
　　本研究通過比較經(jīng)會陰盆底超聲智能識別及半自動測量與手動測量泌尿生殖裂孔（urogenital hiatus，UH）的一致性，以驗證盆底超聲智能識別及半自動測量在泌尿生殖裂孔中的實用性，最終達到簡化盆底超聲測量步驟、縮短檢查時間、減少人為誤差的目的，以推動盆底超聲的學習交流及更廣泛的普及應(yīng)用。
　　【方法】
　　隨機選取2016年05月至2017年2月在深圳市第二人民醫(yī)院行盆底超聲檢查的180例女性患者為研

2、究對象，共獲取286幅滿意的UH三維圖像，均存儲于超聲診斷儀中。將286幅已后處理的UH三維圖隨機分為學習組100幅和測試組186幅。將學習組的100幅UH三維圖從超聲診斷儀中導出至MATLAB圖像處理軟件供離線脫機分析。
　?。?）離線標記學習組：由3名（D1、D2、D3）盆底超聲經(jīng)驗豐富的醫(yī)生分別應(yīng)用MATLAB軟件離線手動標記出UH的4個重要輪廓點，即恥骨聯(lián)合后下緣點、兩側(cè)肛提肌附著點、恥骨直腸肌底部前緣點，MATLAB軟件

3、會根據(jù)輪廓點的位置信息自動生成UH輪廓，后續(xù)可添加更多輪廓點微調(diào)至滿意的結(jié)果。取三位醫(yī)生的平均結(jié)果，讓“機器學習算法”學習并分析上述標記的位置信息，同時結(jié)合圖像的灰度和對比度，最終歸納出識別UH輪廓的規(guī)律，獲得盆底超聲智能識別及半自動測量軟件，即手動確定尿道中心點及恥骨直腸肌底部前緣點這兩個解剖點后即可得到UH前后徑、左右徑、面積、周長、兩側(cè)肛提肌尿道間隙的結(jié)果。
　?。?）2名（D1、D2）盆底超聲經(jīng)驗豐富的醫(yī)生分別用盆底智能識

4、別及半自動測量軟件和手動描跡法對測試組的186幅三維圖進行UH的參數(shù)測量：兩位測量者的半自動測量和手動測量均進行兩次，且兩次測量間隔的時間至少2周以上，且每次測量的圖像都已清除前面的測量痕跡。測量者間避免討論，獨立測量，不干擾對方。同時分別記錄各自的測量耗時，并采用獨立樣本t檢驗比較兩種測量方法耗時的差異性。
　?。?）將測試組圖像半自動測量軟件所得的測值與兩位測量者的手動測量平均測值進行比較。應(yīng)用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)ICC及Bland-

5、Altman圖分析來檢驗盆底手動測量的可重復(fù)性，應(yīng)用Pearson相關(guān)系數(shù)r、組內(nèi)相關(guān)系數(shù)ICC及Bland-Altman一致性分析來檢驗盆底智能識別及半自動測量與手動測量的一致性，并分析影響測量結(jié)果不一致的原因。
　　【結(jié)果】
　　1.通過“機器學習算法”獲得的盆底超聲智能識別及半自動測量軟件能夠智能識別出測試組圖像的泌尿生殖裂孔輪廓，并根據(jù)手動確定的尿道中心點及恥骨直腸肌底部前緣點這兩個解剖點智能識別并得到泌尿生殖裂孔的

6、前后徑、左右徑、面積、周長、兩側(cè)肛提肌尿道間隙的測值。
　　2.盆底智能識別及半自動測量耗時：D1為7.49±1.51s，D2為7.52±1.37s。手動測量耗時：D1為42.42±11.08s，D2為43.45±9.09s，經(jīng)獨立樣本t檢驗分析，P值為0.00（＜0.05）即兩種測量方法的耗時有顯著性差異。
　　3.對兩位測量者分別兩次手動測量測試組圖像共獲得的4組UH參數(shù)進行單因素方差分析，6個參數(shù)相應(yīng)的P值均＞0.05

7、，說明4組UH參數(shù)測值的差異均無統(tǒng)計學意義。
　　4.兩種測量方法的可重復(fù)性分析：
　?。?）兩位測量者自身兩次測量：手動測量的ICC值為0.903～0.992。智能識別及半自動測量的ICC值為0.931～0.994。說明同一測量者兩次測量結(jié)果的重復(fù)性均好。
　?。?）兩位測量者間：手動測量的ICC值為0.896～0.985，Bland-Altman圖顯示一致性好。智能識別及半自動測量的ICC值為0.931～0.994

8、。說明同一測量者兩次測量的重復(fù)性均好。因此，兩種測量方法的可重復(fù)性均好。
　　5.比較兩種測量方法的測量者自身及測量者間重復(fù)性：
　?。?）手動測量：測量者自身的ICC值為0.903～0.992，測量者間的ICC值為0.896～0.985，同一測量者的可重復(fù)性較不同測量者間稍高，但是相差甚微。
　?。?）半自動測量：測量者自身的ICC值為0.931～0.994，測量者間的ICC值為0.931～0.994，測量者自身及測

9、量者間的可重復(fù)性均好且非常接近。
　　6.盆底智能識別及半自動測量UH的可信度：取兩位測量者的手動測量結(jié)果平均值作為手動測量對照與半自動測量比較。
　?。?）相關(guān)性：兩位測量者半自動測量結(jié)果與手動測量的Pearson相關(guān)系數(shù)r分別為0.857～0.985、0.853～0.979，P值均小于0.01，說明兩種方法的測量結(jié)果相關(guān)性極強；
　　（2）一致性：兩位測量者半自動測量與手動測量的ICC分別為0.846～0.985、

10、0.843～0.979，說明兩種測量方法測量結(jié)果的一致性好；
　?。?）Bland-Altman圖：兩種測量方法的結(jié)果一致性好，可以相互替換。綜上，盆底超聲智能識別及半自動測量與手動測量泌尿生殖裂孔的相關(guān)性及一致性均好，兩種測量方法的測量結(jié)果顯著相關(guān)。
　　【結(jié)論】
　　1.通過“機器學習算法”所獲得的盆底超聲智能識別及半自動測量軟件能夠智能識別出測試組圖像的泌尿生殖裂孔輪廓，并根據(jù)手動確定的尿道中心點及恥骨直腸肌底部

11、前緣點這兩個解剖點智能識別并得到泌尿生殖裂孔的前后徑、左右徑、面積、周長、兩側(cè)肛提肌尿道間隙的測值。
　　2.盆底手動測量泌尿生殖裂孔的6個參數(shù)測值的差異均無統(tǒng)計學意義，手動測量的可重復(fù)性及一致性均好。同一測量者兩次手動測量的重復(fù)性均好，不同測量者間手動測量的一致性高。同一測量者兩次手動測量結(jié)果的可重復(fù)性較不同測量者間稍高，但是相差不大。
　　3.盆底智能識別及半自動測量泌尿生殖裂孔與手動測量的一致性好，即該軟件的測量結(jié)果可

12、靠性高。同時，該軟件可以簡化測量步驟、縮短檢查時間。因此，可以在臨床工作中推廣應(yīng)用。
　　4.影響測量結(jié)果一致性的原因：圖像清晰度、偽影以及主觀識別均會影響尿道中心點和兩側(cè)肛提肌附著點的識別，使左右徑及兩側(cè)肛提肌尿道間隙測值的一致性比面積、周長、前后徑低。加上盆底超聲智能識別及半自動測量軟件的研發(fā)是基于手動測量，手動測量本身就存在這種一致性的差異。為了提高測量結(jié)果的一致性，首先要獲取更高質(zhì)量的圖像，其次是提高測量者盆底超聲水平。此