甲状腺及甲状旁腺专题论著
深度学习技术识别喉返神经在经腋窝腔镜甲状腺手术中的探索
中华内分泌外科杂志, 2022,16(1) : 5-11. DOI: 10.3760/cma.j.cn.115807-20211213-00384
摘要
目的

喉返神经(recurrent laryngeal nerve,RLN)是腔镜甲状腺手术中需重点识别和保护的结构。本研究旨在探索深度学习技术识别RLN在经腋窝入路腔镜甲状腺手术中的应用价值。

方法

收集2020年7月1日至2021年5月1日在北京协和医院基本外科操作的,留存了完整视频资料的经腋窝入路腔镜甲状腺手术录像。两位资深甲状腺外科医师选取其中包含RLN的视频片段,经过训练的标注人员对RLN的轮廓进行描绘标注,并经两位甲状腺外科医师审校确认。视频资料用随机数方法按照5∶1的比例分为训练集及测试集,并根据RLN与周围组织的辨识度分为高、中、低辨识度。采用基于PSPNet的语义分割模型进行训练,使用ResNet50作为主干网络提取特征,同时结合金字塔池化模型融合多尺度特征,最终根据交并比(insertion over union, IOU)评判深度学习神经网络对RLN具体位置预测的能力。所有资料使用R 4.0.2版本分析。

结果

共38个视频中累计35 501帧图像纳入本研究,其中32个视频共29 704帧图像作为训练集,6个视频共5 797帧图像作为测试集。当IOU阈值设为0.1时,模型在高、中、低辨识度组中的灵敏度和精确率分别达到了100.0%/92.1%、95.8%/80.2%及81.0%/80.6%。而当IOU阈值提高到0.5时(代表有效定位RLN),灵敏度和精确率则分别为92.6%/85.3%、71.7%/60.5%及38.1%/37.9%。这说明本模型在辨识度中高时可很好地提示RLN的位置和走行。漏检通常因目标过小、边界不明确所致。

结论

基于深度学习的人工智能RLN识别在腔镜甲状腺手术视频中是可行的,有潜在的应用价值,有可能帮助外科医生降低手术中误损伤风险,提高手术安全性。

引用本文: 花苏榕, 王智弘, 高俊义, 等.  深度学习技术识别喉返神经在经腋窝腔镜甲状腺手术中的探索 [J] . 中华内分泌外科杂志, 2022, 16(1) : 5-11. DOI: 10.3760/cma.j.cn.115807-20211213-00384.
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近10年来,甲状腺癌发病率逐年上升[1,2],患者常需接受手术治疗。甲状腺相关疾病预后良好,术后生存时间长,腔镜甲状腺手术凭借切口隐蔽、美容效果好等优点得到了广泛的应用[3]。喉返神经(recurrent laryngeal nerve,RLN)是甲状腺手术中的重要神经,损伤后可致患者术后一过性或永久性的声嘶,甚至气管切开,严重影响生活质量。文献报道RLN损伤率在1.1%~6.1%[4],保护RLN是甲状腺手术中的重要问题。

 
 
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