人工智能助力超声心动图报告自动化生成:革新心血管诊断的新突破

【字体: 时间:2025年04月01日 来源:The International Journal of Cardiovascular Imaging 1.5

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  为解决超声心动图解读复杂且依赖临床医生专业知识、易产生观察者间差异的问题,研究人员开展了利用大语言模型(LLM)如 ChatGPT 自动生成超声心动图报告的研究。结果显示 LLM 表现良好,这对辅助临床工作、优化临床流程意义重大。

  心血管疾病(CVDs)堪称全球健康的 “头号杀手”,每年约 1790 万人因它失去生命。准确及时地诊断心血管疾病,对患者治疗和管理至关重要。超声心动图作为心血管诊断的 “基石”,能帮助医生了解心脏的结构和功能,像心力衰竭、心脏瓣膜病、心肌病等病症都能借助它评估。但超声心动图的解读可不简单,特别依赖医生的专业水平,不同医生解读结果可能差异很大,这就影响了诊断的一致性和治疗效果。
随着人工智能(AI)技术的发展,它在医学领域逐渐崭露头角。基于机器学习和深度学习算法的 AI 系统,处理医学图像的能力超强,速度快还精准,能减少人工解读图像的差异。不过,把 AI 融入临床工作也面临不少难题。比如临床医生对 AI 工具的接受度不高,担心它不够可靠、不够透明,还怕影响现有的工作模式。而且 AI 工具要和现有的系统,像电子健康记录系统兼容也不容易。

在众多 AI 工具中,自然语言处理(NLP)模型潜力巨大。ChatGPT 作为热门的大语言模型,在生成医学文本方面表现出色。但它基于原始测量数据生成超声心动图报告的应用,还没被深入研究。于是,德国慕尼黑技术大学医学院的研究人员开展了这项研究,想看看 ChatGPT 能不能根据超声心动图测量数据和临床信息,生成准确的报告、做出正确诊断,还能给出合适的治疗建议 。研究成果发表在《The International Journal of Cardiovascular Imaging》上。

研究人员为开展这项研究,采用了以下几个关键技术方法:
首先是数据收集,精心挑选了 13 个虚构病例和 8 个临床病例,这些病例涵盖各种心血管疾病情况,每个病例都包含全面的超声心动图测量数据和临床信息。然后,把这些数据输入到 ChatGPT 中,让它完成生成超声心动图报告、诊断心血管疾病、给出进一步检查和治疗建议等任务。最后,由两位经验丰富的临床医生,按照专门的评分系统,评估 ChatGPT 的输出结果 。

下面来看看研究结果:

  1. 评分结果:虚构病例组(Group 1)平均总分为 6.54(SD = 1.13) ,临床病例组(Group 2)平均总分为 7.38(SD = 0.92) 。虽然两组分数有差异,但经检验没有统计学意义,说明总体表现相当。从报告分层来看,“完全可接受报告” 占 85.7%(18/21) ,“边缘可接受报告” 占 14.3%(3/21) ,没有 “不可接受报告”。
  2. 错误分析:在评估的 299 个参数中,ChatGPT 的错误率为 5.3%(16/299) ,主要有三种错误类型。一是对异常值缺乏具体分级,占 2.0%(6/299) ,像室间隔肥厚、左心室(LV)功能障碍和 LV 扩张等没具体分级;二是误判临界值,占 1.3%(4/299) ,比如室间隔肥厚或三尖瓣环平面收缩期位移(TAPSE)分级错误;三是孤立值假设错误,占 2.0%(6/299) ,像三尖瓣反流、下腔静脉可塌陷性和主动脉瓣狭窄的估计错误。
  3. 不同病例表现:对于健康病例,ChatGPT 能准确生成报告,正确判断心脏结构和功能正常,还给出合理建议,得分为 7 分。遇到故意设置的不合逻辑病例,它能发现测量数据的矛盾之处,建议复查数据,符合临床最佳实践。在病理病例方面,它生成报告的准确性较高,能正确诊断大多数病例,还给出合适的进一步检查、治疗和随访建议,像心力衰竭病例建议药物治疗和密切随访,心脏瓣膜病病例建议进一步检查或手术评估 。

研究结论和讨论部分意义重大。ChatGPT 能生成高标准的临床报告,对超声心动图测量数据的解读总体正确,结合临床信息还能给出诊断和治疗建议。这表明 AI 在心血管诊断中潜力巨大,有望优化临床工作流程。不过,AI 也有局限性,比如可能出现错误解读,决策过程不透明,难以考虑临床细节。所以 AI 应该辅助人类专家,而不是取代他们。而且研究样本量较小,只研究了 ChatGPT 这一个模型,未来需要更大规模的研究,验证这些发现。总之,这项研究为 AI 在心血管诊断领域的应用提供了重要参考,让我们看到了 AI 辅助医疗的希望,也明确了未来研究的方向 。
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