中山六院吴小剑/范德军及北理莫斯科大学梁锋团队:AI“读片”诊断克罗恩病,INTELCAPE系统准确率媲美专家,速度提升10倍
2026-03-29 来源:IBD Daily
关键词: 克罗恩病


INTELCAPE:一种用于克罗恩病诊断的人工智能辅助胶囊内镜分析系统

INTELCAPE: An Artificial Intelligence–Assisted Capsule Endoscopy Analysis System for Crohn’s Disease Diagnosis

Clinical Gastroenterology and Hepatology

DOI: 10.1016/j.cgh.2026.02.026 [IF=12.2]


通讯作者

吴小剑,中山大学附属第六医院院长、党委副书记,二级教授,一级主任医师,博士生导师。现任广东省胃肠病研究所所长、胃肠肛门外科学部主任。入选首届“国家杰出医师”、广东省医学领军人才。主持国家863计划等重大课题,作为主要研究者获国家科技进步二等奖。担任广东省医学会结直肠肛门外科分会主委、《中华炎性肠病杂志》主编等。


胡健聪,中山大学附属第六医院消化内镜科副主任 (主持工作),副主任医师,硕士生导师。从事结直肠外科、消化内镜工作10余年,擅长胃肠道早期肿瘤内镜诊断与微创治疗。研究方向为结直肠癌筛查、吻合口狭窄机制及内镜人工智能。主持科研项目5项,发表高水平论文40余篇,其中以通讯/一作在Endoscopy等期刊发表20余篇。现任中国抗癌协会、中国医师协会相关专业委员会委员。


高峰,中山大学附属第六医院、广东省胃肠病学研究所研究员,博士生导师,中山大学“百人计划”引进人才。研究方向为人工智能驱动的多模态生物医学数据分析,开发精准医学技术与系统。发表论文50余篇,开发DeepCC等工具,获授权发明专利16项。曾获中山大学第六届“芙兰奖”、WILEY中国开放科学2022年度作者奖。


李冠彬,中山大学计算机学院教授,博士生导师,国家优秀青年科学基金获得者。研究方向为跨模态视觉感知、理解与生成。发表CCF A类/一区论文180余篇,引用超14600次。曾获中国图象图形学学会青年科学家奖、吴文俊人工智能优秀青年奖等。担任广东省图象图形学会计算机视觉专委会主任、VALSE执行副主席,主持国自然优青等10余项科研项目。


来源:IBD Daily


背景





克罗恩病 (CD) 是一种慢性、进展性炎症性肠病,小肠是最常受累部位之一。约80%的CD患者存在小肠受累,其中约30%为单纯小肠病变。传统回结肠镜虽是重要检查手段,但对大部分小肠区域难以完整覆盖,容易形成诊断盲区。胶囊内镜因其无创、可可视化全小肠黏膜的优势,已成为小肠CD诊断与评估的重要工具。


然而,胶囊内镜检查往往会产生海量图像 (一次检查可生成数万张图像),医生需要在数万帧画面中逐一甄别病变,耗时长、劳动强度高,且容易因病灶隐匿、形态细微或经验差异而出现漏判、误判。尤其在基层医院或年轻医生主导阅片的场景中,这一问题更加突出。因此,亟需一种能够自动化、标准化分析胶囊内镜视频的智能系统,以提高诊断效率和准确性。


方法





为解决上述难题,研究团队围绕胶囊内镜全流程分析中的多个关键瓶颈,开展了一系列技术攻关,最终研发了INTELCAPE多任务深度学习系统。该系统并非只完成单一病灶识别,而是打通了从原始视频到疾病判断的关键链条,可自动完成:


1.小肠区域分割:从完整胶囊内镜视频中精准提取小肠片段,减少无关画面干扰。该模块采用ResNet-Transformer混合架构,通过多帧融合与注意力机制实现高精度解剖分段。


2.病灶检测识别:自动识别溃疡、糜烂等与克罗恩病相关的8类可疑病灶,并定位病灶区域。该模块基于EfficientNet与背景感知弱监督定位机制 (B-CAM),在保证高精度的同时降低了标注成本。


3.克罗恩病辅助诊断:综合病灶模式与分布特征,对是否提示克罗恩病作出智能判断。该模块采用双层Transformer结构,对全小肠段病灶帧进行时空特征聚合,最终输出视频级诊断概率。


在技术路径上,INTELCAPE融合了ResNet、Transformer和EfficientNet等深度学习架构,形成分层处理能力,既关注局部病灶细节,也重视全局病变分布模式。针对不同中心、不同设备分辨率 (360×360和576×576) 和真实世界数据差异,团队还进行了跨中心训练与微调:首先在中山六院的大规模数据集 (n=757) 上训练基础模型,然后在瑞金医院的数据集 (n=115) 上进行微调,提升了系统在不同临床环境中的泛化能力。这种从“单点识别”走向“全流程辅助决策”的设计,是团队攻克临床转化难题的关键所在。


研究为多中心、回顾性设计,纳入2015年1月至2023年9月期间接受胶囊内镜检查的患者,最终872例视频 (中山六院757例,瑞金医院115例) 进入分析。所有数据均由两名资深消化内镜科医生进行双盲标注,并经共识确认。研究还采用多读者多病例 (MRMC) 框架,评估了20名不同年资医生在INTELCAPE辅助前后的诊断表现。


图片

结果





➤小肠区域分割准确可靠


模型在中山六院与瑞金医院数据中的IoU分别达到94.82% (95% CI: 93.28%-96.36%) 和96.87% (95% CI: 94.63%-99.12%)。胃、小肠、大肠三部位识别的AUC值均超过0.92,在中山六院数据中整体AUC达0.928,瑞金医院达0.952。模型处理单视频平均耗时78.3秒,显著快于专科医生 (217.2秒)、主治医生 (278.5秒) 和住院医师 (354.2秒)。


图片


➤病灶检测性能突出


病灶识别AUC在中山六院与瑞金医院数据中分别达到0.993 (95% CI: 0.99-0.99) 和0.980 (95% CI: 0.96-0.99)。在1800张图像的测试集中,INTELCAPE的分类准确率达到99.33%,显著高于住院医师的91.05% (p<0.001),与专科医生的97.83%无统计学差异。单帧图像处理时间仅20毫秒,远快于人类医生 (数秒)。


图片


➤疾病诊断能力强


克罗恩病诊断AUC在中山六院与瑞金医院数据中分别达到0.982 (95% CI: 0.95-1.00) 和0.984 (95% CI: 0.93-1.00),总体诊断准确率达到90%,与专科医生的93.33%水平相当。模型完成克罗恩病诊断的速度较医生快10倍 (265秒vs. 2632秒)。


图片


➤AI辅助显著提升医生表现


在MRMC研究中,20名医生 (包括专科医师、主治医师、住院医师和进修医师) 在INTELCAPE辅助下:


整体诊断准确率由76.7% 提升至94.8%,绝对提升18.2个百分点 (95% CI: 14.8-21.5 pp);整体阅片时间由67.9分钟缩短至22.5分钟,降幅65.7% (95% CI: -66.6%至-64.8%)。住院医师和进修医师提升幅度最大,准确率提升超过20个百分点,时间缩短近70%。专科医师在AI辅助下也有6.8个百分点的准确率提升和30.9%的时间缩短。


图片


结论





INTELCAPE系统通过多任务深度学习框架,实现了对胶囊内镜视频的全自动分析,涵盖小肠分割、病灶检测与CD诊断三大核心任务。该系统在多个中心数据上均表现稳定,诊断精度媲美专科医生,处理速度显著提升,尤其在辅助低年资医生方面具有重要临床价值。未来需在前瞻性队列中进一步验证其普适性与稳定性,以推动其在临床实践中的落地应用。


展望





INTELCAPE的重要意义,在于它有望把优质、小肠导向的克罗恩病诊断能力,从少数经验丰富的专科中心,进一步推广到更广泛的基层医院中。


一方面,系统可显著减轻胶囊内镜阅片负担,提升诊断流程标准化水平,帮助医生更快锁定可疑病灶,减少人为疏漏。另一方面,对于经验相对不足的临床医生,INTELCAPE提供了具有实用价值的决策支持,有望帮助其达到更接近专科医生的判断水平。这对于早期识别小肠克罗恩病、缩短诊断延迟、尽早制定治疗策略,具有非常突出的现实意义。


尤其是在优质消化专科资源仍相对集中的现实背景下,这项成果展示了人工智能技术真正服务临床、服务患者的潜力。它不只是让胶囊内镜“更智能”,更有望让克罗恩病诊断及复发监测“更可及”。

参考文献
1.Dejun FAN, Yize Mao, Feng Liang, Zheng Liu, Huayu Li, Jian Tang, Yanan Liu, Mingjie Wang, Yuting Qian, Jie Chen, Neng Wang, Tao Yang, Shuangyi Tan, Guanbin Li, Feng Gao, Jiancong Hu, Xiaojian Wu. INTELCAPE: A Deep Learning-Powered System for Automated, High-Accuracy Crohn’s Disease Diagnosis via Capsule Endoscopy. Clinical Gastroenterology and Hepatology. DOI: 10.1016/j.cgh.2026.02.026

(本网站所有内容,凡注明来源为“医脉通”,版权均归医脉通所有,未经授权,任何媒体、网站或个人不得转载,否则将追究法律责任,授权转载时须注明“来源:医脉通”。本网注明来源为其他媒体的内容为转载,转载仅作观点分享,版权归原作者所有,如有侵犯版权,请及时联系我们。)

0
收藏 分享