人工智能內鏡在胃腸鏡教學中的應用

郭佳念 謝婷婷 賈 琳 楊 輝

（廣州醫科大學附屬第二醫院，廣東 廣州 510126）

消化內鏡是用于消化系統疾病診斷及治療的一項重要的技術，消化內鏡對消化系統相關疾病的診治具有積極意義。 我國的癌癥發病率及死亡率逐年增高，在發病率前五位里，胃癌及結直腸癌占了兩席。近年來，消化道腫瘤的早診早治是消化道疾病診療的熱點。隨著對發現消化道早期腫瘤的迫切性，與之對應的消化內鏡診療設備也迅猛發展，其相關診治技術也日益更新、突飛猛進。在消化內鏡中最常用及最基礎的是胃鏡及結腸鏡，消化內科醫生應當具備胃腸鏡操作的技能。此外，內鏡醫生除了要會熟練操作內鏡之外，也必須提高對早期病灶的識別能力、對圖像的辨別能力。但內鏡操作屬于侵入性操作，具備風險高、操作難、學習曲線長的特點，因此對內鏡培訓正規化、標準化的要求也越來越高。如何在更短的時間內，更高效地培養高素質、高水平的內鏡技術人才是各大內鏡中心一直關注的課題[1]。

近年來， 以人工智能為技術基礎的內鏡技術開始應用于消化內鏡的診療，并引起國內外的強烈關注。人工智能（Artificial intelligence，AI）是指由人工制造出來的系統所表現出來的智能，是在計算機科學、控制論、信息論、決定論、神經心理學、哲學、語言學等多學科研究基礎上發展起來的一門交叉學科[2]。人工智能在消化領域的應用，主要表現為提高內鏡檢查的效率和質量、協助對常見胃腸道疾病的診斷和預后判斷以及對消化系統腫瘤的預測和早期消化道腫瘤的識別判斷等。人工智能內鏡是一款消化內鏡人工智能質控輔助診斷系統，其可有效實現胃腸道影像中的盲區監測，實時輔助提示可疑病灶，提高內鏡檢查質量，提升胃腸道癌癥病變的檢出率，是同時具有上、下消化道培訓、質控和輔助診斷功能于一體的全功能的人工智能內鏡設備。我院內鏡中心自2019年年底開始使用人工智能內鏡，并將其運用在對學生胃腸鏡操作的培訓中， 獲得了良好效果，現將教學經驗及方法總結如下。

1 對學生講解人工智能內鏡在胃腸鏡中的使用方法

（1）人工智能內鏡在胃鏡的檢查過程中可以實時監測內鏡到達的部位，其在胃內有26 個監測點，內鏡對監測點進行觀察后會獲得分值， 總分100 分，100分為“超神”級別，90 分以上為“優秀”級別，80 分以上為“良好”級別，80 分以下無法評級。操作醫生需要完整觀察所有監測點后才能獲得內鏡操作評分及分級。同時，對于病灶的觀察方面，人工智能內鏡可以提示病灶為“高風險”“低風險”病灶或“高度懷疑癌”病灶，操作醫生根據人工智能內鏡提示對病灶進行活組織檢查或進行相應治療。

（2）人工智能內鏡在腸鏡檢查過程中可以識別到達回盲部的時間，同時顯示退鏡的時間，在退鏡過程中實時監測退鏡的速度和內鏡視野丟失的情況，同時可以對可疑病灶進行提示。

2 指導學生在胃腸鏡檢查過程中應用人工智能內鏡

學生在胃腸鏡檢查中同時使用人工智能內鏡，實時了解內鏡檢查的質量及可疑病灶的性質，并對操作進行細化調整。在胃鏡檢查過程中，根據實時的內鏡評分， 學生能了解操作的遺漏部位并及時補全觀察，對可疑病灶的提示能讓學生對病灶更加著重觀察，進行必要的染色、放大及活檢。在腸鏡檢查過程中，讓學生使用人工智能內鏡了解退鏡的時間長以及退鏡的速度，從而讓退鏡時間保持在6 分鐘以上，同時勻速螺旋式退鏡，保持內鏡視野的清晰和完整，對可疑病灶的提示讓學生學會發現腸道的微小病灶，提高腸鏡的腺瘤檢出率。

3 學習后期采用盲法教學

在學習后期，讓學生操作時熟記操作要點，先不觀看人工智能內鏡顯示的信息，到操作臨近結束時再要求學生對照人工智能內鏡顯示的監測結果，了解操作中未檢查的部位、遺漏的可疑病灶、腸鏡退鏡的時長是否足夠及視野丟失的比率。 通過這種培訓方法，指導學生操作的規范性及對病灶的識別能力，利用評分及提示信息及時調整操作細節并不斷改進。

通過應用人工智能內鏡結合普通內鏡進行教學以后發現， 學生對胃腸鏡操作的規范性明顯提高，對胃腸鏡下微小病變的發現能力及識別能力較前增強，學生借助人工智能內鏡的提示逐漸養成了細致規范的內鏡操作技術，同時鍛煉了臨床的診斷能力。

隨著對消化道早期腫瘤的“早診早治”工作的不斷進展，內鏡技術的不斷發展，消化內鏡的教學也面臨著越來越高的要求。伴隨著國家衛健委宣布將正式在內鏡診療領域實施技術準入制度，內鏡培訓隨之開始步入了規范化管理的階段，而規范化的管理需要規范化、標準化的教學手段[3]。學習消化內鏡不再單純地掌握控鏡技巧，而是在學習如何操控內鏡的同時掌握對病灶，特別是早期癌癥病灶的識別能力。消化內鏡操作有許多區別于其他操作的自身特點，如內鏡操作學習曲線相對較長，要求學生要有較強的操作能力和抽象思維能力，同時內鏡操作本身是一項侵入性的醫療活動，有一定的操作風險，所以要求學生要有較強的分辨能力和較快的反應能力[4]。現有的大部分內鏡教學模式是以病例為基礎，以教師為中心，由教師帶教學生，學生先看老師操作，給出診斷及治療方案，了解內鏡操作后進階可在老師的指導下進行操作。但是，受帶教老師操作及教學水平的影響及學生學習能力的限制，學生的教學效果會有參差，如何評價及檢驗學生的內鏡教學效果目前仍沒有一個統一的標準。另外， 傳統的消化內鏡醫師培訓只注重基礎操作技能， 需要學生在有限的時間內掌握內鏡操作的方法，然而學生在掌握了內鏡操作的方法之后離能做出臨床診斷的要求還有相當的差距，大部分學生在掌握胃腸鏡操作的初期主要犯的錯誤是對胃鏡檢查部位的遺漏、對可疑高風險病灶識別能力較弱、腸鏡退鏡時間過快、對腸道小病灶的遺漏及較低的息肉檢出率。

人工智能內鏡是以現有的消化內鏡設備和數據系統為平臺，結合人工智能技術，構建內鏡圖像樣本數據集，開發訓練可以辨認內鏡下解剖學部位的深度學習模型， 在不干擾原有內鏡設備正常工作的前提下，研發的一款新型人工智能無盲區消化道早癌篩查診斷儀器，實時監測內鏡下的畫面。在醫生做檢查的同時，主動提示并輔助診斷病灶，監測醫生操作質量，避免內鏡下漏診誤診。 其優點主要體現在兩方面，消化內鏡人工智能的快速發展有望解決這兩大痛點，主要體現在兩方面:一是提高效率；二是提高早癌診斷率。提高效率，通過部位監測和速度監測，確保檢查的全面，培養醫生全面的檢查，形成習慣；病灶的檢出高度依賴內鏡醫師水平，由于認知和技術因素，醫師對早期胃癌的特性識別差異很大。在認知領域，早期胃癌難以識別， 因為黏膜通常僅表現出細微的變化，這就要求內鏡醫師必須接受良好的培訓并掌握全面的知識。人工智能技術的輔助可以有效降低對人的依賴性，縮小內鏡醫師檢查水平，盡可能實現早發現、早診斷、早治療，降低醫療成本。人工智能內鏡一項新興的內鏡診療技術， 其普及推廣到各家醫院中尚需要時間，所以在教學中，在教學前期讓學生通過人工智能內鏡的協助及提示來掌握操作的要點及熟知病灶的特殊，在學生熟悉了以后再獨立操作，操作后再根據人工智能內鏡的提示改進操作中的不足，到最后形成操作習慣及診斷思路。

因此在新時代，如何把內鏡教學與前沿內鏡技術相結合，更好地使其前沿技術服務于內鏡技能培訓是在內鏡教學培訓中應不斷思考的問題。筆者在內鏡培訓教學中， 使用人工智能內鏡融入內鏡教學培訓中，讓學生更好地了解標準化內鏡操作的要點，提高了學生內鏡操作的規范化程度，同時提高了學生對病灶的識別能力。