人工智能在子宫颈癌筛查中的应用
DL在医学图像分析中的应用已被多次总结和讨论［5‐8］。概括来说，其研究任务包括分类、检测定位、分割，现已在肿瘤、心脑血管疾病、眼科疾病、皮肤病等方面有所应用［9］。但是，成像原理差异大，缺乏大规模的训练数据集，监督学习中临床专家标注的工作量大且质量要求高等，是目前技术方面仍需解决的问题。
三、我国医学AI的现状
四、AI在子宫颈脱落细胞学检查中的应用
自动化阅片大多经过数字图像获取、图像预处理（滤波、去噪、锐化等）、图像分割（非重叠或重叠细胞分割，以得到每个细胞的细胞核、细胞质、背景区域）、特征提取和组合（颜色、形态、纹理等）、分类（二分类或多分类）几个步骤，最后得出诊断。该智能分析系统经过十几年的不断改进，已经取得一定的进展。最近，William等［10］总结了15年来30篇有关图像分析和ML应用于子宫颈脱落细胞自动化诊断和分类的文献，发现现有各种算法都可使得机器阅片取得较高的诊断准确率：使用CHAMP分割算法时，大多数结果的准确率接近93.78%；使用K最近邻（K‐nearestneighbor，KNN）和支持向量机（supportvectormachine，SVM）算法进行二分类时，准确率可达99.27%和98.50%。
目前，临床上有3种具有代表性的检测设备已投入使用并取得成功，分别为PapNet（美国NeruomedicalSystems公司产品）、AutoPap（美国TriPathImaging公司产品）、ThinPrep（美国Hologic公司产品）。PapNet用于传统的巴氏涂片，包括扫描和复诊两部分，从每张涂片上找出最可疑的128个细胞，由细胞学专家进行复验，有可疑异常细胞时借助自动定位系统在原始涂片上找到该细胞，进一步评估。该方法的敏感度低于细胞学专家，但可以找到人工检测阴性涂片中的变异细胞，降低漏诊率。AutoPap既可以用于传统巴氏涂片，也可以用于单层细胞涂片，根据涂片中不同细胞的组成给出0~1间的分数，反映变异细胞出现的可能性，然后与预设阈值比较，决定该涂片是否由细胞学专家复验，该方法可以检出34.5%的假阴性涂片［11］。2003年的1项临床研究表明，AutoPap读片的敏感度与人工读片几乎一致，特异度稍高［12］。ThinPrep用于单层细胞涂片，扫描整个涂片，确定22个包含异常细胞的观察区域，由细胞学专家确认，如无异常细胞则为阴性无需重检，如任一区域有异常细胞则需重检整个涂片，既提高了诊断性能，又提高了筛选效率。
CytoProcessor（法国DATEXIM公司产品）是1种新的子宫颈细胞学筛查系统，与其他方法不同，其可以对涂片中的异常细胞逐一记录，并且将异常细胞按照巴氏分级由高到低排列。Crowell等［13］发现，CytoProcessor在保证特异度的同时，提高了诊断的敏感度，并极大地提高了工作效率。具体来说，在57例未明确诊断意义的不典型鳞状上皮细胞（ASCUS）及更高级别病变中，传统人工显微镜读片方法的漏诊率为2.0%，而CytoProcessor的漏诊率为1.4%，且可节省时间（1.86h/100张涂片）。此外，CytoProcessor完全使用数字图像，这使远程诊断成为可能。
在我国，AI应用于子宫颈细胞学筛查的优势尤为显著，应用前景广阔。美国妇产科医师协会（ACOG）指南推荐，25~65岁无高危因素的妇女每3年进行1次子宫颈细胞学筛查。而现实情况是，我国的注册病理科医师不足20000名，据国家统计局第6次人口普查，适龄筛查女性人数为380352945例。也就是说，除外因高危因素复查产生的额外片源，每个病理科医师全年无休地工作，每天仅妇产科的子宫颈细胞学涂片就需阅17余张，任务繁重。AI辅助阅片的优势便更好地体现出来，其可同时处理数百张涂片，将病理科医师从繁重的重复劳动中解放出来，最终提高临床工作的整体效率；与此同时，其阴性预测值高，可有效降低漏诊率。
但是，由于子宫颈细胞的形态结构复杂、实际子宫颈细胞图像的特点以及现有智能分析系统各环节的方法存在局限性，AI在子宫颈细胞学筛查中的应用仍有待发展。另外，选择何种液基细胞制片设备也有待商榷。2017年，荷兰的1项研究表明，相对于传统细胞学检查方法，SurePath设备制片后结果阴性的妇女3年内发生子宫颈癌的风险降低19%，而ThinPrep设备制片后结果阴性的妇女3年内发生子宫颈癌的风险升高15%［14］。
五、AI在阴道镜中的应用
阴道镜可放大观察子宫颈和阴道穹隆处的表面血管和上皮，发现肉眼不能发现的微小病变，确定活检部位，进一步行组织学诊断，其准确率直接影响着子宫颈癌筛查的质量。然而，阴道镜不仅受醋酸溶液、复方碘溶液、光源等众多客观因素的影响，检查医师的能力这一主观因素对筛查准确率的影响更大，尤其在中、低经济发展地区，医疗设施资源和医师资源不足，阴道镜诊断的质量参差不齐。国际癌症研究机构的1项研究表明，在印度和非洲地区，阴道镜检查的敏感度和特异度分别为56.1%~93.9%和74.2%~93.8%［15］；在我国，中国医学科学院肿瘤医院既往开展的17项子宫颈癌人群筛查研究表明，在HPV阳性且细胞学结果为ASCUS的人群中，有1/3的子宫颈上皮内瘤变（CIN）Ⅲ及以上级别病变在阴道镜检查中漏诊［16］。
AI阴道镜辅助诊断系统是将阴道镜与AI相结合，为解决上述问题提供了新的手段。该系统对阴道镜图像中的病变区域做出判断，帮助阴道镜检查医师确定活检部位，对提高阴道镜诊断的准确率有极大帮助。
六、AI在子宫颈癌光电筛查系统中的应用
子宫颈癌筛查系统初善仪（TruScreen，TS）是基于AI的便携式精密光电传感器，于2007年获我国国家食品药品监督管理局批准使用。
TS的操作简便，用窥器暴露子宫颈后，拭去子宫颈表面分泌物，以探头接触子宫颈表面的每一点，完整采集子宫颈上皮的光电信息。该方法应用了不同组织电阻抗不同，以及对光的反射、透射、吸收及散射不同，对收集的光电信号进行分析，并与标准化数据库中的样本数据进行比对，从而输出“正常”（包括正常鳞状上皮、正常柱状上皮、上皮化生、单纯的HPV感染改变）或“异常”（包括CIN、子宫颈癌）的诊断结果，实现实时诊断。
至今，已有多个团队对该方法进行了评价。2003年，Singer等［20］发表了TS在英国651例妇女中进行的临床研究，结果显示，检出CINⅠ、CINⅡ和Ⅲ的敏感度分别为67%和70%。2010年，Pruski等［21］在波兰对250例妇女进行了临床研究，结果显示，检出CINⅠ的敏感度为81%，检出CINⅡ和Ⅲ以及子宫颈鳞癌的敏感度为100%。在我国，2017年，李卫平等［22］的研究表明，在55例TCT结果为阴性的患者中，有17例病理检查结果为阳性，TS可以检出14例，有3例漏诊，敏感度达到82.4%，特异度达到86.8%。2018年，1项包括2730例患者的荟萃分析显示，TS检出CIN的敏感度和特异度分别为76%和69%［23］。2019年，齐伟宏等［24］对468例患者进行的研究表明，TS检出CINⅡ及以上级别病变的敏感度（90.3%）高于细胞学检查（82.0%），特异度（57.0%）同样高于细胞学检查（36.5%）；HPV+TS联合方案与HPV+细胞学联合方案的敏感度相当，均达到100%，但前者的特异度更高。2019年，王宝金等［25］对315例妇女进行的研究表明，TS无论单独应用还是与HPV或TCT联合应用，均能提高特异度和与病理检查结果的一致性。
鉴于操作简单、结果可即时取得、主观干扰因素少等优点，TS作为筛查方法的另一种选择，在医疗资源缺乏的地区可替代子宫颈细胞学检查，而在医疗资源丰富的地区可与其他筛查方法联合应用，提高筛查准确率。需要指出的是，对于鳞柱交界区位于子宫颈管内的绝经后患者，不推荐单独使用该方法。
综上所述，在子宫颈脱落细胞学检查中，AI辅助的筛查效率高、漏诊率低、可实现远程诊断，可以部分替代人类智能；在阴道镜检查中，AI可帮助阴道镜检查医师确定活检部位，提高阴道镜诊断的准确率；而AI光电筛查系统更具有操作简单、敏感度和特异度高、实时诊断的优点，有望替代细胞学检查或与其他方法联合应用。因此，AI在子宫颈癌筛查中有一定的应用前景。但是，AI在医疗领域中的应用还处于尝试阶段，面临诸多技术和监管等方面的挑战。AI终究只是由人类创造的1项技术手段，缺乏人类特有的情感与责任，不能取代能够同时给予患者医学指导和人文关怀的临床医师。因此，将不断发展的AI与人类智能相结合，才是对患者及医师最明智的选择。
利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突
参考文献：略
本文编辑：姚红萍
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手把手教你看懂宫颈癌筛查报告 — TCT检查
标准的报告单包括以下几个重点板块：样本满意度、上皮细胞分析（鳞状上皮细胞&腺上皮细胞分析）、镜下所见细胞图、医师诊断结果及意见。
当然，很多医院也会出示这种报告，简化理解难度，其实大体意思都差不多。
三、报告单中的小方块是什么意思？
从报告上可以看见很多小方块，当病理医师观察细胞时，发现对应的症状，就会在相应栏目前的小方块打勾。观察到相应症状，就打“√”；没有，就不打“√”。
四、“鳞状上皮细胞分析”和“腺上皮细胞分析”
医生在女性宫颈口采集的标本中含有多种细胞，病理医师主要对宫颈鳞状上皮细胞和宫颈腺上皮细胞进行观察分析。
那，他们为什么要重点分析这两种细胞呢？
因为宫颈癌主要分两种：鳞癌和腺癌。鳞癌就是宫颈鳞状上皮细胞癌变所致，腺癌就是宫颈腺上皮细胞癌变所致。目前发病率较高的是鳞癌，大概占宫颈癌的75-85%。腺癌发病率低，但治疗难度相对较大。
所以，你拿到的标准报告是用竖线分成两块的，左边部分是鳞状上皮细胞分析情况，右边分析部分是腺上皮细胞分析情况。
前面我们谈及了报告的主要板块，下面我们就每个板块的意义做详细的解读。（通俗易懂，大家没医学知识也不要怕，很容易理解！）
五、每个板块有何意义？
我们上文提到TBS报告单几个板块，即：样本满意度、上皮细胞分析（鳞状上皮细胞&腺上皮细胞分析）、镜下所见细胞图、医师诊断结果及意见。一一分解！
【板块一】样本满意度
该板块包括4个指标：满意、颈管细胞、化生细胞、不满意四个栏目。不同医院栏目不同，但主要项目指标大致差不多。
为什么要列出这个栏目呢？我们先看下医生是怎样取宫颈细胞的。
医生先将你的阴道撑开，再用专业的“小刷子”在宫颈口采集脱落的细胞。然后将采集到的细胞标本转移到细胞保存液中，送至实验室制片、染色，最后由专业医师在显微镜下观察细胞形态变化。
所以，细胞学检查做得好不好，也跟采集的细胞标本关系密切。如果报告提供的病人资料、标本等不合格，就在不满意那一栏打“√”；合格，就在满意那一栏打“√”。不满意的标本需要退回重新采集。
【版块二】上皮细胞分析
病理医师将载有样本的玻片放在显微镜下观察，然后主要观察鳞状上皮细胞、腺上皮细胞有没有病变。所以，这部分是整个报告的精华所在，值得重点阅读。
上皮细胞分析分鳞状上皮细胞分析和腺状上皮细胞分析两块，我们主要对前者进行分析（鳞癌比例大）。
我们从上面这张图片可以看到很多项目，但它所反映的意义其实很简单。
1.未见上皮内病变或恶性病变
医生在小方块打“√”，表明一切正常。
2.微生物
本栏目主要针对外来入侵物进行的检测，比如：病毒、细菌、滴虫等微生物，医生在哪一栏小方块打“√”，表明受到哪种致病原微生物感染，需要及时治疗。
3.反应性细胞改变（主要指炎性改变）
炎症会改变细胞形态，有时显微镜观察视野中会出现白细胞。通过计算白细胞数量，可以判别炎症程度。
图：重度炎症反应
4.非典型鳞状细胞
全称叫ASC-US不能明确意义的非典型鳞状细胞，它是介于正常与癌前病变之间的一种临界状态。主要是指宫颈表面的鳞状细胞在很多理化因素的影响下，在形态、排列等方面发生了一些不太典型的变化。
图：非典型鳞状细胞
这种不典型的变化可能是恶性病变（ASC-H）引起的，也可能是其他原因造成的，医生无法做出明确判断，需要进一步借助其他方式诊断。（通俗说，就是它长得既不像正常细胞，又不像恶性病变的细胞，所以病理医师不能给出明确判断）
5.低度鳞状上皮内病变
指鳞状上皮细胞发生轻度病变
6.高度鳞状上皮内病变
指鳞状上皮细胞发生中度、重度病变
7.鳞状细胞癌
指确诊为宫颈癌——鳞癌
补充：腺上皮细胞分析
腺上皮细胞的分析和鳞状上表细胞的分析类似。（绝大多数宫颈癌为鳞癌，所以我们仅重点分析鳞状上皮细胞）
图：腺上皮细胞分析
【板块三】镜下所见细胞图
这个是给医生看的，我们不需理解。
【板块四】医师诊断结果及意见
这个是我们需要重点关心的。分析完毕后，病理医师会在最下面给出明确的诊断结果和意见。
（1）TBS报告一般会出现以下几种结果（主要分析鳞癌）：
未见上皮内病变及恶性病变
微生物感染
反应性细胞性改变（通常为炎症反应）
意义不明的非典型鳞状细胞（ASCUS）
低度鳞状上皮内病变（LSIL）
高度鳞状上皮内病变（HSIL）
鳞状细胞癌（SCC）
未见上皮内病变及恶性病变
微生物感染
反应性细胞性改变（通常为炎症反应）
意义不明的非典型鳞状细胞（ASCUS）
低度鳞状上皮内病变（LSIL）
高度鳞状上皮内病变（HSIL）
鳞状细胞癌（SCC）
（2）哪些结果表示正常？
大家查TCT就是为了检查宫颈细胞是否发生癌变或癌前病变，以下结果均表示无癌变或癌前病变的诊断结果：
未见上皮内病变及恶性病变
反应性细胞性改变（通常为炎症反应）
微生物感染
未见上皮内病变及恶性病变
反应性细胞性改变（通常为炎症反应）
微生物感染
病理医师会给出的意见为：
①一切正常，则建议1年之后复查。
②如果有炎症，建议先治疗好炎症，3-6个月后复查。
因为TCT采集的是宫颈脱落细胞，然后进行观察。如果炎性背景太重，会影响观察视野，继而影响病理医生对脱落细胞的客观分析。
图：无上皮内病变或恶性病变及医师意见
（3）哪些结果表示异常
意义不明的非典型鳞状细胞（ASCUS）
低度鳞状上皮内病变（LSIL）
高度鳞状上皮内病变（HSIL）
鳞状细胞癌（SCC）
意义不明的非典型鳞状细胞（ASCUS）
低度鳞状上皮内病变（LSIL）
高度鳞状上皮内病变（HSIL）
鳞状细胞癌（SCC）
病理医师会给出的意见为：
①意义不明的非典型鳞状细胞（ASCUS），建议HPV检测，结合高危型HPV检查进行判断。
☞如果高危HPV阳性，建议病理活检
☞如果高危HPV阴性，建议3-6个月后细胞学复查
图：不典型鳞状上皮细胞及医师意见
②低度鳞状上皮内病变（LSIL）&高度鳞状上皮内病变（HSIL），建议病理活检
③鳞状细胞癌（SCC），确诊为癌症
六、举个图例！
以下是不同医院的TCT检查报告案例，虽然所写栏目不同，但本质大体一样。
七、讨论
TCT检查报告有异常，就会得宫颈癌吗？
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