研究背景幽门螺杆菌(Helicobacter pylori,H.pylori)是导致上消化道疾病如慢性活动性胃炎、消化性溃疡、胃黏膜相关淋巴组织淋巴瘤、胃癌的主要致病因子,全球约超过50%的人感染H.pylori,故及时发现H.pylori感染并根除H.pylori,是治疗慢性活动性胃炎、减少消化性溃疡的复发、降低胃癌发生的重要可控手段。目前诊断H.pylori方法根据是否依赖于胃镜检查分为侵入性与非侵入性两大类,侵入性方法主要有:快速尿素酶试验(Rapid Urease Test,RUT)、组织病理学检查、内镜直接诊断、分子生物学等;非侵入性方法主要有:尿素呼气试验(Urea Breath Test,UBT)、血清学检查、粪便抗原检测(Stool antigen test,SAT)等。在中国,胃镜的检查费用较低,接受度高,且中国也是H.pylori高感染区和胃癌高发国,所以大部分消化科病人既要做H.pylori检测,同时也要做胃镜检查,如果能将两者统一起来,通过胃镜检查一次性完成,则能及时治疗H.pylori感染、发现胃癌癌前病变及早期胃癌、降低医疗费用等。胃镜下的检测方法虽然能将两者统一起来,但是仍存在不足,比如:RUT易受到H.pylori的载量、局灶分布的影响导致假阴更多性;而组织病理学及分子生物学检测均不能适时得到结果。H.pylori感染后的胃黏膜在内镜下具备较典型的图像特征,使内镜下诊断H.pylori成为可能。其特征表现为:粘膜弥漫性发红、皱襞肿大、伴或不伴白色浑浊粘液、萎缩、肠化生、集合静脉(Regular arrangement of collecting venules,RAC)消失、鸡皮样改变、黄色瘤,黏膜肿胀、增生样息肉;H.pylori阴性表现为:规则的RAC、胃底腺息肉、胃窦与胃体脊状发红、陈旧性出血斑附着;H.pylori根除后表现为:地图样发红。既往研究发现,常规的胃镜(即白光模式)判断H.pylori感染的曲线下面积(AUC)为0.783,总符合率为78.46%,灵敏度为77.44%,特异度为79.31%,阳性预测值(PPV)为75.74%,阴性预测值(NPV)为80.83%,该研究来自于2名经验丰富(工作超过5年,胃镜操作例数超过5 000例)的消化内镜医师的内镜下观察,其判断H.pylori感染的准确度取决于内镜医师的经验,同时耗时费神。因此临床需要客观、准确、快捷、易行的胃镜下H.pylori诊断方法,人工智能(Artificial intelligence,AI)的深度学习使胃镜下诊断H.pylori变得更加准确及规范。其原理是运用卷积神经网络(convolutional neural network,CNN),CNN已广泛应用于胃肠病学,是目前图像深度学习中最流行的网络架构,例如CNN构建的肠镜下实时自动检测系统,增加结肠镜下息肉和腺瘤检出率,息肉检出率从29.10%提升到45.02%,腺瘤检出率从20.34%提升到29.12%。目前国际上推荐的铋剂四联14天疗法可达到约90%的H.pylori根除率,但仍存在局限性,例如方案复杂、成本较高、副作用多、患者依从性差等;另外,使用多种抗生素,将会增加抗生素的耐药性。故寻找根除率高、服用方便、副作用小且对耐药影响较小的治疗方案仍是临床的迫切需求。在中国和亚太地区,H.pylori对阿莫西林(amoxicillin,AMO)的耐药率很低(0%-5%),早在20世纪80年代末由奥美拉唑(20mg,1/日或2/日)和阿莫西林(1000mg,2/日)组成的二联疗法就被用于治疗H.pylori感染,但该方案的根除率仅55%～62%。迄今为止,国内外关于质子泵抑制剂(Proton pump inhibitor,PPI)-阿莫西林二联疗法的根除率的报导不一,可能与PPI-阿莫西林的剂量、频率及疗程的差异有关。本课题构建了一个基于深度学习模型的H.pylori胃镜下图像诊断系统,并将该系统应用于临床,比较了AI辅助下内镜医师与非AI辅助下内镜医师胃镜下诊断H.pylori的准确度,以探讨该诊断系统应用于临床的可能性。在明确诊断H.pylori后,及时有效的治疗也至关重要。我们通过一项回顾性研究比较了不同疗程的大剂量二联疗法治疗H.pylori时的有效性和安全性,为临床选择恰当的疗程提供依据。研究方法1.纳入639例病人的7377张图像构建一个基于深度学习模型的H.pylori胃镜下图像诊断系统。2.纳入201例患者的2080张图像进行模型的测试,测试和模型建立数据集之间没有重叠。3.比较AI辅助下内镜医师与非AI辅助下内镜医师胃镜下诊断H.pylori的能力,主要指标为准确度、灵敏3-Methyladenine临床试验度、特异度,次要指标为阳性预测值、阴性预测值。4.基于之前两项随机对照研究,筛选了523名门诊患者,220人符合纳入标准,其中10天PPI-阿莫西林组104人,14天组116人;主要结果为H.pylori根除率,次要结果为不良反应发生率和患者依从性。研究结果1.该模型诊断H.pylori准确度、灵敏度、特异度分别为89.6%、90.9%、88.9%;诊断H.pylori阳性的AUC为84.1%(95%CI 73.0%–95.2%),诊断H.pylori阴性的AUC为90.3%(95%CI 82.2%–98.4%)。胃镜下在胃体用AI诊断H.pylori的准确度、灵敏度、阳性预测值分别为76.4%、86.2%、28.3%,均高于胃窦的68.4%、19.8%、6.7%,而胃窦部位的特异度、阴性预测值分别为93.3%和80Bioaccessibility test.2%,均高于胃体的71.7%和13.8%,联合胃体与胃窦两个部位共同诊断H.pylori,其效果最佳。2.AI组总体诊断H.pylori准确度、灵敏度、特异度分别为92.8%(95%CI89.3%-96.4%,194/209)、91.8%(95%CI 85.3%-98.2%,67/73)、93.4%(95%CI89.2%-97.6%,127/136)均高于非AI组75.6%(95%CI 69.7%-81.5%,158/209)、78.6%(95%CI 67.5%-89.7%,44/56)、74.5%(95%CI 67.5%-81.5%,114/153),两组准确度、灵敏度、特异度均有差异(P=0.000,0.032,0.000);非AI组按照是否经过早癌培训分组,经过早癌培训的医师和未经过早癌培训的医师诊断H.pylori准确度分别为85.5%(47/55)和72.1%(111/154),差异具有统计学意义(P=0.047)。按照工作年限或操作例数分类,将工作年限大于5年或者每年操作例数大于5000例/年设为高年资组,工作年限小于等于5年或者每年操作例数小于等于5000例/年为低年资组,两组诊断H.pylori准确度分别为77.3%(75/97)和73.2%(82/112)(P=0.494)。3.10天大剂量二联疗法和14天大剂量二联疗法意向性分析根除率分别为78.4%(95%CI 69.6%-87.2%,69/88)和89.7%(95%CI83.3%-96.2%,79/88)(p=0.039);符合方案集分析根除率分别为80.0%(95%CI 71.3%-88.7%,68/85)和92.9%(95%CI 87.4%-98.5%,79/85),14天组根除率明显高于10天组,差异有统计学意义(p=0.014);两组在不良反应和依从性上均没有显著差异,但依从性的高低对根除率有影响。研究结论综上所述,本研究通过AI学习胃内五个部位的图片建立了AI辅助胃镜下H.pylori诊断系统,并在中国首次将该系统应用于临床进行多中心随机对照试验,验证了该系统可以提高内镜医师胃镜下诊断H.pylori感染的能力,基于该系统对未进行早癌培训的医师的价值更大,因此可能更适合用于基层以及胃癌发病率高、胃镜检查普及率高的地区。第二,倾向性匹配研究提示14天大剂量PPI-阿莫西林二联疗法较10天的疗法能达到更高的H.pylori根除率,且不良反应发生率低。推荐大剂量PPI-阿莫西林二联疗法采用14天的疗程。