盆底超聲智能識(shí)別及半自動(dòng)測(cè)量泌尿生殖裂孔的實(shí)用性研究.pdf

1、【目的】
　　本研究通過(guò)比較經(jīng)會(huì)陰盆底超聲智能識(shí)別及半自動(dòng)測(cè)量與手動(dòng)測(cè)量泌尿生殖裂孔（urogenital hiatus，UH）的一致性，以驗(yàn)證盆底超聲智能識(shí)別及半自動(dòng)測(cè)量在泌尿生殖裂孔中的實(shí)用性，最終達(dá)到簡(jiǎn)化盆底超聲測(cè)量步驟、縮短檢查時(shí)間、減少人為誤差的目的，以推動(dòng)盆底超聲的學(xué)習(xí)交流及更廣泛的普及應(yīng)用。
　　【方法】
　　隨機(jī)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(duì)象，共獲取286幅滿(mǎn)意的UH三維圖像，均存儲(chǔ)于超聲診斷儀中。將286幅已后處理的UH三維圖隨機(jī)分為學(xué)習(xí)組100幅和測(cè)試組186幅。將學(xué)習(xí)組的100幅UH三維圖從超聲診斷儀中導(dǎo)出至MATLAB圖像處理軟件供離線(xiàn)脫機(jī)分析。
　　（1）離線(xiàn)標(biāo)記學(xué)習(xí)組：由3名（D1、D2、D3）盆底超聲經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生分別應(yīng)用MATLAB軟件離線(xiàn)手動(dòng)標(biāo)記出UH的4個(gè)重要輪廓點(diǎn)，即恥骨聯(lián)合后下緣點(diǎn)、兩側(cè)肛提肌附著點(diǎn)、恥骨直腸肌底部前緣點(diǎn)，MATLAB軟件

3、會(huì)根據(jù)輪廓點(diǎn)的位置信息自動(dòng)生成UH輪廓，后續(xù)可添加更多輪廓點(diǎn)微調(diào)至滿(mǎn)意的結(jié)果。取三位醫(yī)生的平均結(jié)果，讓“機(jī)器學(xué)習(xí)算法”學(xué)習(xí)并分析上述標(biāo)記的位置信息，同時(shí)結(jié)合圖像的灰度和對(duì)比度，最終歸納出識(shí)別UH輪廓的規(guī)律，獲得盆底超聲智能識(shí)別及半自動(dòng)測(cè)量軟件，即手動(dòng)確定尿道中心點(diǎn)及恥骨直腸肌底部前緣點(diǎn)這兩個(gè)解剖點(diǎn)后即可得到UH前后徑、左右徑、面積、周長(zhǎng)、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(yàn)豐富的醫(yī)生分別用盆底智能識(shí)

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

5、Altman圖分析來(lái)檢驗(yàn)盆底手動(dòng)測(cè)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(lái)檢驗(yàn)盆底智能識(shí)別及半自動(dòng)測(cè)量與手動(dòng)測(cè)量的一致性，并分析影響測(cè)量結(jié)果不一致的原因。
　　【結(jié)果】
　　1.通過(guò)“機(jī)器學(xué)習(xí)算法”獲得的盆底超聲智能識(shí)別及半自動(dòng)測(cè)量軟件能夠智能識(shí)別出測(cè)試組圖像的泌尿生殖裂孔輪廓，并根據(jù)手動(dòng)確定的尿道中心點(diǎn)及恥骨直腸肌底部前緣點(diǎn)這兩個(gè)解剖點(diǎn)智能識(shí)別并得到泌尿生殖裂孔的

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

7、，說(shuō)明4組UH參數(shù)測(cè)值的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　4.兩種測(cè)量方法的可重復(fù)性分析：
　?。?）兩位測(cè)量者自身兩次測(cè)量：手動(dòng)測(cè)量的ICC值為0.903～0.992。智能識(shí)別及半自動(dòng)測(cè)量的ICC值為0.931～0.994。說(shuō)明同一測(cè)量者兩次測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性均好。
　?。?）兩位測(cè)量者間：手動(dòng)測(cè)量的ICC值為0.896～0.985，Bland-Altman圖顯示一致性好。智能識(shí)別及半自動(dòng)測(cè)量的ICC值為0.931～0.994

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

9、量者間的可重復(fù)性均好且非常接近。
　　6.盆底智能識(shí)別及半自動(dòng)測(cè)量UH的可信度：取兩位測(cè)量者的手動(dòng)測(cè)量結(jié)果平均值作為手動(dòng)測(cè)量對(duì)照與半自動(dòng)測(cè)量比較。
　?。?）相關(guān)性：兩位測(cè)量者半自動(dòng)測(cè)量結(jié)果與手動(dòng)測(cè)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(shuō)明兩種方法的測(cè)量結(jié)果相關(guān)性極強(qiáng)；
　　（2）一致性：兩位測(cè)量者半自動(dòng)測(cè)量與手動(dòng)測(cè)量的ICC分別為0.846～0.985、

10、0.843～0.979，說(shuō)明兩種測(cè)量方法測(cè)量結(jié)果的一致性好；
　?。?）Bland-Altman圖：兩種測(cè)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(shí)別及半自動(dòng)測(cè)量與手動(dòng)測(cè)量泌尿生殖裂孔的相關(guān)性及一致性均好，兩種測(cè)量方法的測(cè)量結(jié)果顯著相關(guān)。
　　【結(jié)論】
　　1.通過(guò)“機(jī)器學(xué)習(xí)算法”所獲得的盆底超聲智能識(shí)別及半自動(dòng)測(cè)量軟件能夠智能識(shí)別出測(cè)試組圖像的泌尿生殖裂孔輪廓，并根據(jù)手動(dòng)確定的尿道中心點(diǎn)及恥骨直腸肌底部

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

12、靠性高。同時(shí)，該軟件可以簡(jiǎn)化測(cè)量步驟、縮短檢查時(shí)間。因此，可以在臨床工作中推廣應(yīng)用。
　　4.影響測(cè)量結(jié)果一致性的原因：圖像清晰度、偽影以及主觀識(shí)別均會(huì)影響尿道中心點(diǎn)和兩側(cè)肛提肌附著點(diǎn)的識(shí)別，使左右徑及兩側(cè)肛提肌尿道間隙測(cè)值的一致性比面積、周長(zhǎng)、前后徑低。加上盆底超聲智能識(shí)別及半自動(dòng)測(cè)量軟件的研發(fā)是基于手動(dòng)測(cè)量，手動(dòng)測(cè)量本身就存在這種一致性的差異。為了提高測(cè)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(cè)量者盆底超聲水平。此