宫颈细胞学中人工智能的应用:系统性综述

《Surgical and Experimental Pathology》:Artificial intelligence use in the routine of cervical-vaginal cytology: a systematic review

【字体: 时间:2026年02月19日 来源:Surgical and Experimental Pathology

编辑推荐:

  本文综述系统评估了人工智能在宫颈细胞学中的应用,聚焦其诊断效能(如灵敏度、特异性)及对宫颈癌筛查项目的影响。分析显示,基于深度学习(如卷积神经网络CNN)的AI系统在检测鳞状上皮内病变和浸润癌方面展现出高灵敏度,有助于减少假阴性、标准化诊断并提升筛查效率。然而,特异性在不同研究间差异较大,其广泛应用仍需与人类专家协同,并依赖前瞻性、多中心研究的验证。

  
宫颈癌仍然是全球重大的公共卫生问题,每年导致数十万新发病例和死亡。尽管通过人乳头瘤病毒(HPV)疫苗接种和有组织的筛查可以很大程度上预防,但宫颈细胞学作为历史悠久的筛查方法,存在依赖观察者、存在观察者内和观察者间差异以及诊断服务负担重等局限。
在此背景下,人工智能(AI)脱颖而出,成为自动化和标准化细胞学分析的有前景工具。近年来,数字病理学和人工智能的进步,特别是基于深度学习(Deep Learning)的算法,如卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN),已被应用于宫颈细胞学数字图像分析。这些系统根据Bethesda系统对样本进行自动分类,能够识别复杂的形态学模式。
方法论
本系统性综述严格遵循PRISMA 2020指南,在PubMed/MEDLINE数据库中检索了近五年的相关文献,最终纳入了30项研究。研究涵盖了不同的设计、人群、细胞学类型(传统或液基)和AI架构,重点关注AI在宫颈细胞学中的诊断性能,如准确度、灵敏度、特异性等。
综述发现
综合分析表明,AI辅助的宫颈细胞学在检测鳞状上皮内病变(Squamous Intraepithelial Lesion)和浸润癌方面普遍展现出高灵敏度,其性能常可与传统细胞学阅片相媲美甚至更优。这对于以假阴性结果为主要缺陷的人群筛查尤为重要。AI能够识别包括低度病变在内的细微细胞形态学变化,这些在人工筛查中可能被遗漏。
然而,特异性在不同研究间表现出广泛变异。这反映了研究方法学的异质性、所用数据集的差异以及与外部验证相关的局限性。旨在最大化灵敏度的策略可能导致假阳性增加,从而影响诊疗流程的效率。研究质量的评估也显示,结果的稳健性与研究设计直接相关,多中心、前瞻性或基于大人群的研究通常偏倚风险更低。
值得注意的是,AI最大的临床影响未必是取代细胞病理学家,而在于标准化诊断解读、减少观察者间差异,并作为决策支持工具。研究表明,AI辅助阅片能显著提高观察者(尤其是区分低度与高度病变时)的诊断一致性和整体表现。这支持了人机协同的混合模型,即AI充当预筛、质控或辅助角色,保留人类专家的临床判断。
从技术角度看,将AI应用于细胞学面临独特挑战。细胞样本的形态复杂性、细胞重叠和染色差异直接影响算法性能,需要先进的图像分割和预处理策略。此外,对数字病理基础设施的依赖,尤其是在中低收入国家,是实现广泛应用的现实障碍。
尽管如此,部分研究已开始探索将AI整合到实际的筛查流程中,包括用于质量控制和自动化初筛。这些工作提示,AI与HPV分子检测结合,可能有助于优化宫颈癌筛查项目的组织,优先处理高风险病例,并优化专业人力资源的利用。
结论
总而言之,人工智能应用于宫颈细胞学展现出显著潜力,能够提升宫颈癌筛查的灵敏度、标准化和效率。现有证据支持其作为细胞学实践的补充工具,用于预筛和决策支持。然而,特异性的可变性、方法学局限和实施挑战表明,AI应逐步融入临床实践,与人类专业知识相结合,并适应本地实际情况。其在临床实践中地位的巩固,将依赖于开展具有稳健外部验证和现实场景影响评估的前瞻性、多中心研究。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号