盆底超聲智能識別及自動測量在量化膀胱后壁脫垂的可行性研究.pdf

1、目的:本研究通過比較經(jīng)會陰盆底超聲自動測量與手動測量的脫垂最大距離及相應(yīng)分度結(jié)果，以驗(yàn)證盆底超聲智能識別及自動測量在量化膀胱后壁脫垂的可行性，同時(shí)對盆底手動測量的可重復(fù)性加以驗(yàn)證，為盆底超聲智能識別及自動測量軟件在臨床上的推廣應(yīng)用提供依據(jù)，以更好的簡化超聲操作流程、縮短檢查時(shí)間及降低操作難度，推動盆底超聲的普及與應(yīng)用。
　　方法:隨機(jī)選取2015年06月至2015年10月在深圳市第二人民醫(yī)院行盆底超聲檢查并能完成有效Valsalv

2、a動作的170例女性患者為研究對象，均存儲有效Valsalva動作的前盆腔超聲動態(tài)圖以供離線脫機(jī)分析，將170例動態(tài)圖隨機(jī)分為訓(xùn)練組和測試組各85例。（1）離線標(biāo)記訓(xùn)練組：訓(xùn)練組85例由1名經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)的生物醫(yī)學(xué)工程研究員離線使用MATLAB軟件進(jìn)行圖像處理，對圖像中的恥骨聯(lián)合后下緣、恥骨聯(lián)合中軸線及膀胱輪廓進(jìn)行標(biāo)記。計(jì)算機(jī)通過“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，并歸納出恥骨聯(lián)合和膀胱的識別規(guī)律，獲得盆底超聲智能識別及自動測量軟

3、件；（2）盆底智能識別及自動測量測試組篩查：應(yīng)用上述獲得的盆底超聲智能識別及自動測量軟件，對未標(biāo)記測試組圖像的恥骨聯(lián)合及膀胱進(jìn)行智能識別，并根據(jù)幾何關(guān)系定位膀胱后壁最低點(diǎn)并自動測出該點(diǎn)至參考線的垂直距離；（3）盆底手動測量測試組：測試組由3名（E1、E2、E3）具有1年盆底檢查經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生分別離線應(yīng)用MATLAB軟件進(jìn)行圖像處理，手動標(biāo)記出恥骨聯(lián)合后下緣、恥骨聯(lián)合中軸線及膀胱后壁最低點(diǎn)，并測量膀胱后壁最低點(diǎn)至參考線的垂直距離。3位手動測量

4、者上述的離線手動標(biāo)記均進(jìn)行兩次，兩次標(biāo)記至少間隔2周以上，并且進(jìn)行第二次標(biāo)記時(shí)確保已清除第一次標(biāo)記的痕跡，手動測量者間進(jìn)行標(biāo)記時(shí)相互獨(dú)立，避免討論及相互干擾；（4）將測試組圖像應(yīng)用上述軟件自動測量所得的測值及分度結(jié)果與盆底手動測量的結(jié)果進(jìn)行比較，應(yīng)用κ值、組內(nèi)相關(guān)系數(shù)ICC及Pearson相關(guān)系數(shù)r來檢驗(yàn)盆底自動測量與手動測量在量化膀胱后壁脫垂的一致性；應(yīng)用κ值、組內(nèi)相關(guān)系數(shù)ICC及進(jìn)行Bland-Altman一致性分析來檢驗(yàn)盆底手動測

5、量的可重復(fù)性，并分析脫垂分度不一致的原因。
　　結(jié)果:
　　1.通過“機(jī)器學(xué)習(xí)算法”所獲得的盆底超聲智能識別及自動測量軟件能夠智能識別出測試組圖像的恥骨聯(lián)合后下緣、恥骨聯(lián)合中軸線及膀胱輪廓，并能根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的幾何關(guān)系定位參考線、膀胱后壁最低點(diǎn)且自動測出該最低點(diǎn)至參考線的垂直距離。
　　2.測試組85例圖像中，通過盆底自動測量得出的脫垂程度為0、I、II、III度的例數(shù)分別為4、18、48、15例；通過盆底手動測量得出的

6、脫垂程度為0、I、II、III度的例數(shù)分別為：3、19、48、15例；兩種測量方法的分度結(jié)果均顯示大多數(shù)病例被判定為膀胱后壁II度脫垂，然后依次為I度、III度、無脫垂。
　　3.對3位手動測量者分別兩次測量測試組共得到的6組脫垂最大距離結(jié)果進(jìn)行單因素方差分析得出F=0.539，P＞0.05（0.746），得出手動測量結(jié)果無顯著差異。
　　4.比較同一手動測量者兩次測量的可重復(fù)性：3位手動測量者兩次測量的分度一致百分比約83

7、.53％~87.06%，對應(yīng)的κ值約0.72~0.78，ICC值約0.980~0.990，上述結(jié)果及三者前后兩次測值的Bland-Altman分析均說明同一手動測量者兩次測量的測值及分度一致性均好。
　　5.比較不同手動測量者間在量化膀胱脫垂的一致性：不同手動測量者間分度一致百分比77.65%~84.71%，對應(yīng)的κ值約0.65~0.75，ICC值約0.985~0.992，上述結(jié)果及兩兩間Bland-Altman圖均示不同手動測量

8、者間一致性均較好。
　　6.比較同一手動測量者兩次測量與不同手動測量者間的分度一致情況及相應(yīng)κ值，得出同一手動測量者重復(fù)測量的分度結(jié)果比手動測量者間的結(jié)果重復(fù)性好，測量結(jié)果更為穩(wěn)定。
　　7.盆底自動測量與手動測量在量化膀胱后壁脫垂的一致性：盆底自動測量與3位手動測量者間分度一致百分比為78.82%~80.00%，對應(yīng)κ值為0.63~0.67，ICC值為0.967~0.969， Pearson相關(guān)系數(shù)r約0.936~0.94

9、3。盆底自動測量與平均手動測量的分度一致百分比為82.35%，對應(yīng)κ值為0.70，ICC值為0.972，Pearson相關(guān)系數(shù)r約0.947。即兩種測量方法的分度結(jié)果的一致性較高、測值一致性好、相關(guān)性極強(qiáng)，且盆底自動測量與手動測量者的平均結(jié)果一致性更高。
　　結(jié)論:
　　1.通過“機(jī)器學(xué)習(xí)算法”所獲得的盆底超聲智能識別及自動測量軟件能夠智能識別出測試組圖像的恥骨聯(lián)合后下緣、恥骨聯(lián)合中軸線及膀胱輪廓，并能根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的幾何關(guān)系

10、定位參考線、膀胱后壁最低點(diǎn)且自動測出該最低點(diǎn)至參考線的垂直距離。
　　2.本研究所有盆底手動測量結(jié)果均無顯著差異且測量及分度的可重復(fù)性較高，即同一手動測量者兩次測量及不同手動測量者之間的測值及分度結(jié)果一致性均較高，且同一手動測量者自身兩次測量結(jié)果的平均重復(fù)性稍好于不同手動測量者之間，測量結(jié)果相對更加穩(wěn)定，不受個(gè)體因素影響。
　　3.盆底自動測量與手動測量在量化膀胱后壁脫垂的一致性好，即應(yīng)用盆底超聲智能識別及自動測量軟件所得結(jié)