放射学实践２０１７年１１月第３２卷第１１期垦 —ｏｌ Ｐｒａｃｔｉｃｅ，Ｎｏｖ ２０—１７，Ｖｏ１ ３２，Ｎｏ．１１ １１８３ 腹部影像学 特征’’的预测 效能 泌尿系结石患者手术方式的选择 ：“临床信息＋ＣＴ 吴静云，米悦，刘义，马帅，李作峰，施雅慧，李俊博，魏娟，王霄英 【摘要】 目的：探讨泌尿系结石手术前的临床信息（症状、体征等）和ＣＴ报告与手术方式的相关性。方法：选取因泌 尿系结石住院治疗的患者的病例资料，导出有完整术前资料的患者文档，以自然语言处理（ＮＬＰ）技术对文档进行分析，提 取加工其中的关键信息，研究术前关键信息与手术方式的相关性。结果：收集连续患者资料３７１例，行输尿镜碎石术 （ＵＲＬ）患者１９０例，行经皮肾镜碎石取石术（ＰＮＬ）患者１４２例，行输尿管软镜碎石术（ＲＩＲＳ）患者３９例。利用ＮＬＰ比较 临床信息、ＣＴ报告与手术方式的相关性，单纯“ＣＴ报告”分类符合率为０．４５６，ＲＯＣ曲线下面积为０．６０８；“ＣＴ报告＋临 床信息”分类符合率为０．４６１，ＲＯＣ曲线下面积为０．６１８。增加临床信息后，ＮＬＰ模型的分类符合率未见明显变化，但决 策树路径变长，节点变多，规则复杂，不利于临床使用。结论：对于拟行手术的泌尿系结石患者，手术前的ＣＴ报告与手术 方式具有相关性，可为手术方式的临床决策提供直接有效的信息。增加症状和体征的临床信息，不能提高预测手术方式 的符合率。 【关键词】 自然语言处理；临床决策；泌尿系统结石；影像信息学 【中图分类号】Ｒ８１４．４２；Ｒ６９３．４【文献标识码】Ａ【文章编号】１０００—０３１３（２０１７）１１—１１８３—０４ Ｄ０Ｉ：１Ｏ．１３６Ｏ９／ｊ．ｃｎｋｉ．１０００—０３１３．２Ｏ１７．１１．０１８ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｌｉｎｉｃａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＣＴ ｓｉｇｎｓ ａｎｄ ｓｕｒｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ｏｆ ｕｒｉｎａｒｙ ｃａｌｃｕｌｕｓ：ｎａｔｕｒａｌ ｌａｎｇｕａｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｒｅ— ｓｅａｒｃｈ ｗＵ Ｊｉｎｇ—ｙｕｎ，ＭＩ Ｙｕｅ，ＬＩＵ Ｙｉ，ｅｔ ａ１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ，Ｐｅｋｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｆｉｒｓｔ Ｈｏｓｐｉｔａｌ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００３４， Ｃｈｉｎａ ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ：Ｔｏ ｅｘｐｌｏｒｅ ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｃｌｉｎｉｃａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ（ｓｙｍｐｔｏｍ￣ｓｉｇｎ）ａｎｄ ＣＴ ｆｉｎｄｉｎｇｓ ｏｆ ｕｒｉｎａｒｙ ｃａｌｃｕ— ｌｕｓ ｉｎ ｃｌｉｎｉｃａｌ ｄｅｃｉｓｉｏｎ—ｍａｋｉｎｇ ｏｆ ｓｕｒｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ．Ｍｅｔｈｏｄｓ：Ｍｅｄｉｃａｌ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｒｅｔｒ０ｓｐｅｃｔｉｖｅ１ｙ ａｒｃｈｉｖｅｄ ｆｒｏｍ ＨＩＳ ｆｏｒ ｐａｔｉｅｎｔｓ ｗｈｏ ｈａｄ ＣＴ ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｕｒｉｎａｒｙ ｃａｌｃｕｌｕｓ ａｎｄ ｓｕｒｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｈｏｓｐｉｔａ１．Ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｄｉｆｆｅｒ— ｅｎｔ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ＮＬＰ ｍｏｄｅｌ，ａｌｌ ｔｈｅ ｉｍａｇｉｎｇ ａｎｄ ｃｌｉｎｉｃａｌ ｄａｔａ ｗｅｒｅ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ ｆｏｒ ｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒｓ ｏｆ ＣＴ ｆｅａｔｕｒｅｓ，ｓｙｍｐｔｏｍｓ ａｎｄ ｓｉｇｎｓ．Ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒｓ ｗｉｔｈ ｓｕｒｇｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓ：３ ７ １ ｃｏｎｓｅｃｕｔｉｖｅ ｄａｔａ ｗｅｒｅ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ（１４２ ｐｅｒｃｕｔａｎｅｏｕｓ ｎｅｐｈｒｏｌｉｔｈｏｔｒｉｐｓｙ，１９０ ｕｒｅｔｅｒｏｓｃｏｐｉｅ ｌｉｔｈｏｔｒｉｐｓｙ，ａｎｄ ３９ ｒｅｔｒｏｇｒａｄｅ ｉｎｔｒａｒｅｎａ１ ｓｕｒｇｅｒｙ， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ）．Ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ”ＣＴ ｒｅｐｏｒｔ”ｗａｓ ０．４５６（ＡＵＣ ０．６０８）．Ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ”ＣＴ ｒｅｐｏｒｔ＋ｃｌｉｎｉｃａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ” ｗａｓ ０．４６４（ＡＵＣ ０．６１８）．Ｗｉｔｈ ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｌｉｎｉｃａｌ ｄａｔａ，ｔｈｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ＮＬＰ ｗａｓ ｎｏｔ ｉｍｐｒｏｖｅｄ， ｂｕｔ ｌｅａｄｉｎｇ ｔｏ ｌｏｎｇｅｒ ｐａｔｈ ｏｆ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｔｒｅｅ，ｍｏｒｅ ｎｏｄｅｓ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｒｕｌｅｓ．Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ：Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ＣＴ ｒｅｐｏｒｔ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｄｉｒｅｃｔ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｃｌｉｎｉｃａｌ ｄｅｃｉｓｉｏｎ—ｍａｋｉｎｇ ｏｆ ｓｕｒｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ Ｎａｔｕｒａｌ ｌａｎｇｕａｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；Ｃｌｉｎｉｃａｌ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｍａｋｉｎｇ；Ｕｒｉｎａｒｙ ｃａｌｃｕｌｕｓ；Ｉｍａｇｉｎｇ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ 泌尿系结石是泌尿系统的常见病和多发病，在结 石患者就诊过程中，通常在先有临床症状（以血尿、腹 痛为主），有时可有查体的阳性发现，在此基础上行 ＣＴ检查可做出结石的确定诊断，同时提供指导治疗 １．研究对象 材料与方法 选取住院病例系统中诊断为“泌尿系结石”、并行 手术治疗的连续病例，均有完整的症状、体征、ＣＴ报 告资料。将上述资料导出为Ｅｘｃｅｌ文件，存储并汇总 后进行ＮＩ Ｐ分析。 ２．ＮＩ Ｐ分析 的信息口］。本研究按照泌尿系结石患者最终进行的手 术方式进行分类，利用自然语言处理（ｎａｔｕｒａｌ ｌａｎ— ｇｕａｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ＮＬＰ）决策树方法来探究患者的临 床信息（症状、体征）和ＣＴ报告内容与手术方式的相 关性，研究各种信息在临床医生决策过程中的价值。 首先进行文档预处理，手工修正有错误、缺失信息 的数据，对不能用于分析的文档删除，形成ｒａｗｔｅｘｔ 作者单位：１０００３４北京，北京大学第一医院医学影像科（吴静云、 刘义、马帅、王霄英），泌尿外科（米悦）；２００２３３上海，飞利浦中国研究 院（李作峰、施雅慧、李俊博、魏娟） 作者简介：吴静云（１９８５一），女，广西桂林人，博士，主治医师，主要 从事。肾脏功能ＭＲ成像、对比剂研究及医学数据库研究。 通讯作者：王霄英，Ｅ ｍａｉｌ：ｃｊ ｒ＿ｗａｎｇｘｉａｏｙｉｎｇ＠ｖｉｐ．１６３．ｃｏｒｎ 格式。 然后进行ＣＴ特征的提取和加工，分词、形成向 量，统计词频、以高频词汇构建特征向量，进行语义分 析，最终得到描述ＣＴ特征的关键词。 放射学实践２０１ ７年１１月第３２卷第１１期Ｒａｄｉｏｌ Ｐｒａｃｔｉｃｅ，Ｎｏｖ ２０１ ７，Ｖｏ１ ３２，Ｎｏ．１１ 再进行临床信息的提取和加工，从出院小结中删 除包含最终手术方案部分的描述，利用正则表达式识 痛、血尿，偶伴恶心、睾丸疼痛、膀胱刺激症状Ｅ 等，不 仅影响患者生活质量 而且其引起的泌尿系梗阻可危 害肾功能甚至继发严重感染。多排螺旋ＣＴ检查是泌 别“人院后”“行ＸＸ术”等关键词，将“出院小结”部分 拆分成手术前临床信息描述部分和手术方案部分。手 术方案部分的描述不进人词袋模型的构建过程。 尿系结石首选的影像检查方法，可清晰显示结石数量、 位置、大小、ＣＴ值、与周围组织的关系及肾积水情况 ｐａｔｔｅｒｎｓ—Ｅｕ ［ 。；］＊收入我［科室院］（［一。；］） ， ｕ＇Ｅ 。；］＊［／ｄ～］＋［ ，。前。，］＋术［ 后］ ，ｕ ［ 。；］＊人 院后 ，ｕ ［ 。；］＊完善 ｛，３｝检查 ，ｕ ［ 。；］＊检查基本 完善 ，ｕ ［ 。；］＊手术．｛，５）顺利 ，ｕ ［ 。；］＊行［ 、，。］＋ 等，增强ＣＴ还可进一步评价’肾脏功能。所以ＣＴ既 有确诊结石的作用，又有指导结石治疗的价值Ｅ 。目 前结石治疗以微创腔内手术为主，临床医生选择手式 方式时，需综合考虑患者的全身状况和结石具体情 况Ｅ 。 术，］ 一 ｔ 对上述拆分出的ＣＴ报告内容和临床信息构建 ｎｇｒａｍ信息，用于决策树的构建与评价。 ３．统计学方法 本研究利用ＮＬＰ技术，探索使用基于决策树的数 据挖掘技术是否可对临床手术决策起到提示作用。前 期本团队已初步验证了ＮＬＰ可提取ＣＴ报告中的关 键特征，与专家提取的关键特征具有可比性。另外， ＮＬＰ提取的特征，在经过优化后可模拟临床医生的决 以十折交叉验证方法验证仅用“ＣＴ报告”、“ＣＴ 报告＋临床信息”时，ＮＩ Ｐ模型预测手术方案的分类 符合率。 结 果 策，ＣＴ报告中结石、炎症和输尿管形态的描述与手术 方式的选择有一定的相关性。在以上前期工作的基础 上，本研究试图探索增加临床信息后，可否进一步提高 ＮＬＰ对手术方式的预测效能。但结果显示，增加临床 信息不能提高对手术方式的预测符合率，考虑其原因， 可能有以下两个方面： ３７１例患者的连续资料人组，其中行输尿镜碎石 术（ｕｒｅｔｅｒｏｓｃｏｐｉｃ ｌｉｔｈｏｔｒｉｐｓｙ，ＵＲＬ）１９０例，行经皮肾 镜碎石取石术（ｐｅｒｃｕｔａｎｅｏｕｓ ｎｅｐｈｒｏｌｉｔｈｏｔｒｉｐｓｙ，ＰＮＬ） １４２例，行输尿管软镜碎石术（ｒｅｔｒｏｇｒａｄｅ ｉｎｔｒａｒｅｎａｌ ｓｕｒｇｅｒｙ，ＲＩＲＳ）３９例。 ①增加临床信息后，ＮＬＰ的数据质量下降，降低 了决策效能。本研究对比了“ＣＴ报告”、“ＣＴ报告＋ 从“ＣＴ报告＋临床信息”中提取的信息，构建决 策树见图１。 比较“ＣＴ报告”、“ＣＴ＋临床信息”ＮＬＰ的验证结 果（表１）。从表１所示的具体评价指标可以看出，仅 用“ＣＴ报告”的模型对各个分类的识别性能与“ＣＴ报 临床信息”对临床决策的价值，结果显示单纯使用“ＣＴ 报告”决策符合率为０．４５６，使用“ＣＴ报告＋临床信 息”符合率为０．４６１。十折交叉验证结果显示，两种模 型对各个分类的识别性能相近，只在数字上有细微的 差异。从模型结构分析中可以看出，使用临床信息时 的决策树决策路径更长，节点更多，规则更加复杂。将 ＣＴ报告、临床信息两部分内容整合之后，由于报告内 容的具体表述不完全一致，导致词频矩阵更加稀疏，使 得模型的预测能力有所降低。因此，仅ＣＴ报告中的 告＋临床信息”相似。在已有ＣＴ报告的基础上，增加 临床信息对于手术方案的决策并未提供更多的帮助， 但此时的决策树路径更长，节点多，规则复杂。从实际 工作的角度考虑，与“ＣＴ报告＋临床信息”比较，仅使 用“ＣＴ报告”中的内容对于决策提供的信息更加直接 有效，相比之下决策树更小、决策路径更短。 表１不同ＮＬＰ模型决策树的验证结果 内容可为临床决策提供更加直接有效的信息，且决策 树计算规则相对简化。 ②临床信息的实际价值主要在入院选择和预后评 估，而对手术方式的选择价值明显低于ＣＴ信息。在 常规实际工作中，泌尿系结石治疗决策的制定需要考 虑到患者的所有信息例如患者的基础疾病、目前的临 床症状和体征等临床信息、泌尿系统的解剖结构、结石 的影像征象、患者的诉求等复杂因素，最终由医患双方 协商决定。但临床医生做出决策时，各部分信息的权 重并不相同。本研究收集的病例均为住院手术的结石 患者，这些患者术前已排除了手术禁忌症，例如全身感 染、发热等，即已经决定选择手术治疗了。那么进一步 讨 论 确定手术方案时，则主要依靠ＣＴ征象。ＣＴ的诊断价 值首先是除外非结石性的血尿病因，特别是肿瘤性病 泌尿系结石的常见临床表现为：腰腹部绞痛、胀 放射学实践２０１７年１１ 第３２卷箜 塑垦 ！ 望！ ！！ ！ ： １１８５ 裂 结石 ０ ； 亍 超声 ０ ｆ ； （孵结石． 甜ａｂｅ》） ０ ； （ｆ］谚，誊 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行有创治疗的可能性较高口 。所以，将来可使用大量 数据，以ＮＬＰ研究“ＣＴ报告＋临床信息”对选择人院 手术治疗的患者是否具有指导作用。 “ＣＴ报告＋临床信息”有望用于评价结石的复发 和预后。结石形成的危险因素主要有代谢异常、尿路 梗阻、感染、异物等局部因素以及引起结石的药物因 素。结石成因可以用于评估治疗方案及预后，它影响 结石的复发几率口 。泌尿系结石的常见成分为含钙 结石、磷酸镁铵结石（鸟粪石）、尿酸结石及胱氨酸结 石，通常是混合成分结石，双能量ＣＴ可分析结石成 分口 。所以，将来可以ＮＩ Ｐ研究“ＣＴ报告＋临床信 息＋随访信息”，对患者的术后并发症、结石复发和预 后做出评估 Ｊ。目前已有研究已证明，影像资料对患 者的预后有明确的提示作用 ，与临床资料结合，形 成“影像组学（ｒａｄｉｏｍｉｃｓ）”、“影像基因组学（ｒａｄｉｏｇ— ｅｎｏｍｉｃｓ）”数据 。Ｊ，是一种重要的影像信息学研究方 法，用于预后评价的作用已经获得一些证据的支持，是 影像与临床信息整合的重要价值之一。 本研究的结果虽然没有接受最初的研究假设，增 加临床信息后未能提高ＣＴ对手术方式的预测效能， 但其提示意义仍然非常重要：在影像信息学研究过程 中，首先应定义明确的任务，其次应以高质量的数据进 行研究，最后ＩＴ研究人员应与医务人员紧密合作，充 分挖掘有效数据，才能为临床决策提供有力的帮助。 更加重要的是，疾病的种类千差万别，即使是同一种疾 病在不同的决策阶段，各类信息的辅助决策价值也是 不同的。所以，临床医学中的信息化进程不可能一蹴 而就，研究者必须有足够的耐心，细致地逐个解决问 ２
