早期肺癌影像学论文提纲

论文题目：低剂量螺旋CT用于中国城市居民肺癌筛查及吸烟对人群肺癌疾病负担的研究

摘要：目的:肺癌是我国发病率和死亡率最高的恶性肿瘤。吸烟是肺癌发病的影响因素之一,但仍有一些问题有待解决,例如烟草消耗与肺癌发病之间的时间间隔有多长、不同条件下的这一时间间隔长短有无差别等。目前通过肺癌高危评估问卷所收集到的吸烟相关的数据十分有限,并不能很好的回答上述问题,因此在全球范围对烟草消耗量及肺癌发病情况进行分析,针对烟草消耗对肺癌疾病负担的影响及其延迟效应进行重点探究;而同时由于肺癌发病隐匿、早期症状不明显,且就诊时的临床分期在很大程度上影响患者的预后,因此,肺癌的二级预防,其早期发现、早期诊断和早期治疗就十分重要。有研究表明利用低剂量螺旋CT（Low-dose Computed Tomography,LDCT）进行肺癌筛查是一种有效的肺癌早诊早治的方法。本研究基于城市癌症早诊早治项目（城癌项目）对中国城市居民中被评估为肺癌高危的人群进行肺癌筛查,分析检出阳性结节的人群特征及结节的影像学特征,并通过随访跟踪收集受试者检出的阳性结节的良恶性情况,从而评价将LDCT用于城市肺癌高危人群的肺癌筛查效果;此外,肺癌早期的影像学筛查主观性较大,因此希望能够寻求更多客观的技术和标准来辅助筛查,因此利用肺癌筛查检出肺结节的影像学指标,通过人工神经网络的方法构建肺小结节恶性程度预测模型,以便肺癌筛查的筛查效果,同时也可以为肺癌筛查基线的影像学检查后的诊疗过程提供依据。研究方法:本研究通过收集全球30个国家的1993-2012年间的肺癌发病数据以及各国1968-2012年间的烟草消耗数据建立池数据库,探究烟草暴露对全球肺癌疾病负担的影响,通过分析烟草消耗后肺癌发病的时间长短,探究烟草消耗对肺癌发病的延迟效应;通过选取城癌项目自2012年9月至2016年9月间的肺癌高危风险评估及肺癌筛查数据,对阳性结节的人群特征及结节的影像学特征进行分析,从肺癌筛查参与率、参加肺癌筛查受试者中检出阳性结节的人群特征以及结节影像学特征等方面进行分析;受试者均为无肺癌相关症状的中国城市居民,年龄为40-69岁。另外通过收集2017年5月至2018年8月间城癌项目随访的结果,分别利用城癌项目中的两个筛查结局指标“阳性结节”及“疑似肺癌”对此肺癌筛查进行效果评价;接着采用人工神经网络中的反向传播算法,利用肺癌筛查的影像学指标建立肺小结节恶性程度预测模型,模型采用四层多参数BP-ANN（BP-ANN,Backpropagation Artificial Neural Networks）分类器模型,选用Levenberg-Marquardt的算法,以Sigmoid作为激活函数,以Cross Entropy作为损失函数,通过尝试多种输入项及参数的组合,选择预测效果最好的预测模型。本研究利用SAS 9.4软件进行统计分析,利用Matlab 2017b建立人工神经网络预测模型。结果:在世界范围内重点分析烟草消耗对肺癌发病的影响,通过对全球30个国家45年的烟草消耗及20年的肺癌发病率的分析,证明烟草消耗对肺癌的发病确实存在延迟效应,男性的延迟效应时间在10年至24年之间,而女性则约为25年至29年;在290081位被评估为肺癌高危的受试者中共有88286人参加了肺癌筛查,占被评估为肺癌高危受试者的30.43%,其中女性的参与率（39.52%）高于男性（25.22%）,年龄在40-44岁的受试者参与率最高（33.75%）,在65-69的受试者参与率最低（26.96%）,身体质量指数（Body Mass Index,BMI）偏胖的参与率更高（30.98%）;教育程度高（34.80%）或无吸烟史（40.99%）者参与率更高差异有统计学意义。在参加肺癌筛查的受试者中,有2977人检出阳性结节（3.37%）,9635人检出肺部结节,但未被影像科医师评定为阳性结节（10.91%）,男性的阳性结节比例（3.51%）高于女性（3.20%）;年龄较高（5.33%）、BMI偏瘦（5.06%）、教育水平较低（4.06%）以及有吸烟史者（2.99%）阳性结节比例较高,差异有统计学意义;而对检出的肺部结节各方面的影像学特征进行分析发现,检出阳性结节的比例与结节的大小、密度、质量、长宽径比、结节是否钙化、结节所在的肺叶位置、结节边缘是否清晰、是否牵拉胸膜、结节距离胸膜距离等因素间的关系具有统计学意义;通过对筛查效果进行评价,发现当以“阳性结节”作为筛查试验的结局指标时灵敏度为75.41%,特异度为46.17%,而当以“疑似肺癌”作为筛查试验的结局指标时灵敏度为60.66%,特异度为72.84%。利用人工神经网络方法构建肺小结节恶性程度预测模型可提高预测效果,以利用多个影像学指标建立预测模型的效果为最好,灵敏度为80.39%,特异度为92.00%,约登指数为0.72,阳性似然比为10.05,符合率为89.64%,Kappa值为0.69,阳性预测值为71.93%。结论:经过对全球烟草消耗与肺癌发病的分析发现,烟草消耗对于肺癌发病的作用存在延迟效应。女性烟草消耗引起肺癌的延迟效应时间较男性更长。在人类发展指数（Human Development Index,HDI）高的国家中延迟效应时间更长,这一延迟效应在发达国家以及烟草消耗更重的人群中更明显;对作为二级预防的肺癌筛查结果进行分析发现参与率高的人群的特征为:女性、年龄更小、BMI非标准、教育程度更高、饮食习惯及生活习惯更好、生活环境质量更差（空气污染、厨房油烟暴露或职业有害物质暴露）、有身心健康异常（存在心理创伤或慢性呼吸系统疾病）、有肺癌家族史等。利用LDCT进行肺癌筛查时男性、年龄高、受教育水平低、吸烟者阳性结节检出率更高;对不同类型的阳性结节的结节特征进行分析时发现,阳性结节中结节直径大、长径宽径不等、牵拉胸膜的比例更高;以疑似肺癌作为筛查试验结局指标评价利用LDCT进行肺癌筛查的效果好于以阳性结节作为筛查试验结局指标,但其准确性仍有待提高。相比于仅凭结节大小、密度、是否为腔内结节这三个影像学检查结果对肺小结节的良恶性进行预测,在肺癌筛查过程中,结合多个影像学特征构建肺小结节恶性程度预测模型的准确率更高、预测效果更好。

关键词：肺癌筛查;筛查效果评价;人工神经网络;肺小结节;预测模型;延迟效应

学科专业：流行病与卫生统计学

摘要

Abstract

英文缩略语

第一部分:烟草暴露对人群肺癌疾病负担的研究

1 前言

2 材料和方法

2.1 数据来源

2.1.1 各国肺癌疾病负担

2.1.2 烟草及其他饮食因素消耗情况

2.1.3 不同国家的经济社会发展水平

2.2 池数据库的整合

2.3 统计方法

3 结果

3.1 1993-2012 年间肺癌疾病负担

3.2 1968-2012 年间各国烟草消耗水平

3.3 1993-2012 年间各国发展水平

3.4 烟草消耗与肺癌的相关性

3.4.1 烟草消耗与肺癌发病的相关性分析

3.4.2 烟草消耗与不同病理类型肺癌发病的相关性分析

3.5 烟草消耗对肺癌发病的影响

3.5.1 烟草消耗对肺癌发病影响的单因素回归分析

3.5.2 烟草消耗对肺癌发病影响的多因素回归分析

3.5.3 烟草消耗对肺癌发病影响的分层多因素回归分析

3.5.3.1 按是否为发达国家分层

3.5.3.2 按国家发展水平分层

3.5.3.3 按烟草消耗情况分层

3.6 烟草消耗对不同病理类型肺癌发病的影响

3.6.1 烟草消耗对不同病理类型肺癌发病影响的单因素回归分析

3.6.2 烟草消耗对不同病理类型肺癌发病影响的多因素回归分析

3.6.3 烟草消耗对不同病理类型肺癌发病影响的分层多因素回归分析

3.6.3.1 按是否为发达国家分层

3.6.3.2 按国家发展水平分层

3.6.3.3 按烟草消耗情况分层

4 讨论

5 结论

第二部分:中国城市居民肺癌筛查的效果评价

1.前言

2.材料和方法

2.1 肺癌筛查流程

2.1.1 肺癌高危风险评估

2.1.2 利用LDCT进行肺癌筛查

2.1.3 肺癌筛查阳性受试者的随访

2.2 肺癌筛查结果分析及筛查效果评价

2.2.1 肺癌筛查结果分析

2.2.2 筛查效果评价

3.结果

3.1 受试者基本情况及筛查参与率

3.2 参加肺癌筛查受试者人群各方面因素差异

3.3 检出肺部结节受试者影像学方面特征

3.3.1 检出肺部结节受试者阳性结节影像学方面特征

3.3.2 不同类型的阳性结节影像学方面特征

3.4 筛查效果评价

3.4.1 以阳性结节作为肺癌筛查阳性结果判断标准的效果评价

3.4.2 以疑似肺癌作为肺癌筛查阳性结果判断标准的效果评价

4.讨论

5.结论

第三部分:基于人工神经网络原理对肺小结节良恶性的预测研究

1.前言

2.材料和方法

2.1 建立肺小结节恶性程度预测模型的数据处理及统计分析

2.2 肺小结节恶性程度预测模型的构建

2.2.1 利用肺结节大小、密度、腔内结节建立肺小结节恶性程度预测模型

2.2.2 利用肺结节常见影像学指标建立肺小结节恶性程度预测模型

3.结果

3.1 基于人工神经网络原理建立的肺小结节恶性程度预测模型

3.1.1 利用肺结节大小、密度、腔内结节建立预测模型(模型A)

3.1.2 利用肺结节常见影像学指标建立预测模型(模型B)

4.讨论

5.结论

本研究创新性的自我评价

参考文献

文献综述 利用低剂量螺旋 CT 进行肺癌筛查以及机器学习在肺癌研究领域的研究进展

参考文献

致谢