人工智能在肾活检组织结构识别及病理诊断中的应用2024
摘 要
肾活检是肾脏疾病诊断和管理中必不可少的部分。近年来，基于卷积神经网络的人工智能（artificial intelligence，AI）技术的迅速发展，极大地推进了其在肾脏病学领域的应用。本文聚焦AI在肾活检组织结构识别及病理诊断中的研究，从光镜、免疫荧光、电镜三个维度对AI在肾组织结构及病理特征的识别与分割、辅助疾病诊断等的应用展开阐述，为AI应用于肾脏病理研究及精准医学领域提供参考与借鉴。
关键词
人工智能；深度学习；病理学；活组织检查；病理特征；辅助诊断
人工智能（artificial intelligence，AI）是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人类智能理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学［1］。近年来，以深度学习为代表的各类算法在液基细胞学及肿瘤病理诊断、免疫组化结果判读中展现出很大优势，包括对图像的分析、疾病的诊断、疗效的评估及预后的预测［2］。
慢性肾脏病是导致终末期肾病的原因之一，早期明确病理类型是临床医师治疗的关键所在。肾活检病理作为肾脏疾病尤其是肾小球疾病诊断的金标准，对明确病因、指导治疗及评估预后具有重要意义。目前，肾活检病理学的诊断主要取决于有经验的肾脏病理诊断医师的评估，对于一些难以识别的病例，不仅费时费力，而且具有一定的主观性和相对较低的重复性［3］。尽管具有标准化指南共识，但由于病理学家视觉感知、数据处理习惯和判断偏好的不同，仍然存在诊断差异［4］。基于AI的先进识别技术为规范化病理诊断提供了可能的解决方案，并有助于发现一些肉眼不易察觉的潜在改变。本文将围绕现阶段AI在肾活检组织结构识别及病理诊断中的研究现状，结合本课题组相关工作，概述AI在光镜、免疫荧光、电镜三个维度的图像分析应用进展，为肾脏病学科数字化建设的研究及推广提供参考与借鉴。
一、 AI图像处理的原理及基本流程
AI是利用计算机模拟人类思维方式的方法进行自动学习计算的。机器学习是实现AI的主要途径，也是AI的核心，它包括多种算法模型，通过算法可以让机器对未知事件进行预判［5］。而深度学习是一种实现机器学习的技术，它使用了一些更加通用和智能的模型，但需要更多的数据和算法作为支撑，否则难以发挥其优势。卷积神经网络（convolutional neural network，CNN）是深度学习的代表算法之一，常用来分析视觉图像。AI图像处理常规工作流程如下：（1）数据选择、采集和标注：近几年，高质量的全玻片数字扫描技术（whole slide
・１７０２・ 四川医学２０１０年１１月第３ｌ卷（第１１期）ＳｉｃｈｕａｎＭｅｄｉｃａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ，２０１０，Ｖｏ１．３１，Ｎｏ．１１
彩色超声多普勒引导经皮肾穿刺活检的临床应用
廖常彬，吴洁梅，周晓燕，郝成罗
（自贡市第三人民医院，四川自贡６４３０２０）
【摘要】 目的探讨超声引导经皮肾穿刺活检的有效性、安全性。方法在彩色超声多普勒引导下对５１例肾脏疾 病患者进行经皮肾穿刺活检。结果５１例患者总穿刺２３０次，成功２２５次，成功率９７．８２％。结论超声引导经皮肾穿 刺活捡，术前准备充分，术中超声医师与；临床医师密切配合，穿刺成功率高、并发症少、安全，可在基层医院推广。 【关键词】超声引导；肾穿刺；病理 【中图分类号】 Ｒ ４４５．Ｉ 【文献标识码】 Ｂ 【文章编号】 １００４－０５０１（２０１０）１１－１７０２－０１
肾脏疾病病因复杂，病理类型多样，有时病因诊断
不清，治疗效果不佳，肾脏病理诊断不仅可明确病因，
也为治疗、判断疾病预后提供重要依据，但基层医院担
心严重并发症以及穿刺成功率，制约了肾穿刺的开展。
现就本院２００６年开展情况，报告如下。
１资料与方法
１．１一般资料：本资料选自２００６年３月至今在我科
住院患者中５１例肾脏病因诊断不清、治疗效果不佳的
患者；其中男２８例，女２３例，年龄１６—６５岁，中位数
３４岁。
１．２方法：使用ＡＬＯＫＡ５０００，腹部３．５～６兆变频探
头，以及具有引导线的穿刺架，美国生产１６Ｇ一次性
手动活检针。①术前准备：ａ．与患者沟通，说明肾穿刺
的必要性，消除顾虑；ｂ．训练患者憋气，以便配合穿刺；
ｃ．术前３ｄ停用活血化瘀或抗凝剂；ｄ．术前凝血全套检 查；ｅ．术前彩超了解双肾位置、大小、皮质厚薄等；②患
者取俯卧位，腰部垫一软枕头，选择右下极皮质最厚处
作纵、横“十”字交叉定位，并在此处做好标记，测量肾
包膜至皮肤距离以及穿刺角度。常规消毒铺巾，在标
医学创新研究 ２００８年９月 第５卷第２７期ＭＥＤＩＣＩＮＥ ＩＮＮＯＶＡＴＩＯＮ．ＲＥＳＥＡＲＣＨ ≯≯霉≯曩 ≯曩 萋 露≯ ０ ≯≯＿≯≮专≯叠≯夸 ≯叠 磐 参０≯≯ 分∥曩 ∥曩≯ 誊≯ 经皮肾穿刺活检术５７例患者临床总结 毛永炎李东风张献 洛阳市第三人民医院（河南 洛阳４７１００２） 【中图分类号】１１４４５．１ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１６７１－７８２１（２００８）２７—００６７—０２ 【摘要】目的总结在超声引导下肾穿刺活检提高穿刺成功率，减少穿刺针数的方法。方法５７例疑似肾脏弥漫性病变的患者， 超声引导下进行经皮肾穿刺活检术，获取肾组织进行病理检查。结果５７例患者共穿刺１８２次，每例穿刺１～５次，平均（２．５６±０．５６） 次，每例患者光镜下肾小球数目７～２０个，９例出现肾周血肿，３０例出现镜下血尿加重。结论术者、超声引导者及患者的有效配合是 提高取材成功率，减少穿刺针数的有效手段。 【关键词】超声引导 肾穿刺活检 经皮肾穿刺活检术是肾病分型诊断、指导治疗和判断预后必 不可少的手段。肾脏活检在临床上应用已有８０年的历史。本文 回顾性分析我院自２００５年４月开始到目前为止开展超声引导经 皮肾穿刺活检术５７例，旨在探讨如何提高穿刺成功率，方便该技 术在基层医院推广应用。 １资料与方法 １．１研究对象２００５年４月～２００８年３月在我院肾内科住院 的临床诊断肾脏病患者５７例，均符合肾活检指征 ｊ，无手术禁忌 证，进行经皮肾穿刺活检，其中男２５例，女３２例，年龄１８～６５ 岁，平均（３８．４１±１３．９３）岁。临床表现为眼睑、双下肢水肿及尿 检异常，５例患者肾功能异常，所有患者出凝血时间均正常，有高 血压病史者术前控制血压在正常范围。 １．２超声仪器及活检装置美国Ｐｉｌｉｐｓ Ｓｏｎｏｓ ７５００彩超仪，丹麦 Ｂ２Ｋ ２１０１超声仪，腹部凸阵探头；１６Ｇ Ｇｒａｌｌｉｎｉ自动肾活检针。 １．３方法穿刺术前查双’肾Ｂ超、血小板计数、血浆凝血酶原时 间测定（ＰＴ）、活化部分凝血活酶时间测定（ＡＰＴＴ）、肝肾功能。 术前常规排空膀胱，术前３０ｒａｉｎ肌肉注射立止血，头孢唑啉，患者 取俯卧位，腹部垫沙袋以固定肾脏，超声常规扫描，设计穿刺路 径，用电子测量尺自针尖至肾纤维包膜标出预计的穿刺路径，测 算穿刺深度，在体表标记进针点。局部常规消毒、皮下浸润性麻 醉，自动活检针自标记点沿穿刺路径刺入皮下，在超声实时监视 下，据此调整进针角度。进针至肾纤维包膜后，嘱患者屏住气，针 尖即刻突破肾包膜，迅速推动针芯完成取材并瞬间拔针，将所取 标本切割后装入预先准备的三个病检瓶，进行光镜、免疫病理学 及电镜检查。术毕局部按压１０～１５ｍｉｎ，消毒包扎，外加棉垫压迫 ４ｈ，腹带包扎。术后嘱患者仰卧硬板床６ｈ，以后可翻身，绝对卧 床２４ｈ，注意血压、脉搏及每次尿色改变，测血压、脉搏每１５ｍｉｎ １ 次，血压平稳后改每４ｈ １次，连续３次留尿急查尿常规，观察有 ３．３预防其他各种并发症选用有效抗生素预防肺内感染，选 用合适的保肝药物预防中毒性肝损害，适当应用Ｈ，受体阻滞剂 或质子泵抑制剂，防止急性胃黏膜损伤，同时要注意维持水、电解 质及酸碱平衡，在药物选择上避免使用抑制呼吸，降低胆碱脂酶 活性及损害肝肾功能的药物，对于脑水肿患者可给予２０％的甘 露醇２５０ｍｌ与速尿２０ｍｇ交替使用，直至脑水肿症状消失。 ４治疗结果 本组１８０例病人中１４例因口服农药剂量过大，加之来院就 诊不及时，经抢救无效死亡。其余１６６例病人在给予彻底有效洗 胃及应用抗胆碱药物、胆碱脂酶复能剂等处理后均痊愈出院，抢 救成功率９０．２％。 ５讨论 ５．１解毒药物要掌握早期、足量、联合、重复用药的原则要求 建立静脉输液通路与询问病史、体格检查、洗胃、清洗皮肤黏膜同 时进行。如是１２０急救出诊，如无法用电动洗胃机洗胃，可人工 催吐，同时给予抗胆碱药物及胆碱脂酶复能剂。且不可因询问病 史、体格检查及洗胃等事项，耽搁抗胆碱药物及胆碱脂酶复能剂 的应用。这样有利于在最短时间内达到阿托品化，对于提高抢救 成功率至关重要。 ５．２及时彻底洗胃是抢救成功的关键之一 口服中毒患者，胃 是毒物贮存的场所，快速、反复、彻底洗胃是减少患者对毒物吸收 的关键。洗胃液总量要大，每次进液量不宜过多，多在３００～ ４００ｍｌ左右，可减少胃内表面积对农药的吸收。并且有机磷农药 中毒患者洗胃时间不受传统６ｈ生理排空时间的限制。对有机磷 中毒患者无论中毒时间长短，均应常规洗胃，这样可以最大限度 减少毒物在体内的吸收。 ５．３导泻排毒首次洗胃至１５０００ｍｌ时，将注入胃内的水吸完 后，将２０％的甘露醇２５０ｍｌ加温开水２００ｍｌ注入胃内，暂时夹闭 胃管；必要时可用０．１％～０．２％的肥皂水５００～ｌＯ００ｍｌ高位 灌肠。 ５．４积极预防中间综合征及其他并发症有机磷中毒多伴呼吸 肌麻痹，对于呼吸浅慢病人在应用呼吸兴奋剂无改善后，可立即 气管插管，呼吸机辅助呼吸，同时积极预防脑水肿、肺水肿等并 发症。 有机磷中毒的救治是一个综合过程，治疗关键在于早期、迅 速、彻底洗胃及早期、足量应用抗胆碱药物及胆碱脂酶复能剂，积 极预防各种并发症，并且要求严密观察病情变化，具体情况具体 分析，坚持个体化治疗原则，只有这样才能进一步提高急性有机 磷农药中毒的抢救成功率。 参考文献 ［１］叶任高，陆再英．内科学［Ｍ］．第６版．北京人民卫生出版社， ２００４：７６１～７６６ 【收稿日期】２００８—７—５
肾脏穿刺活检标本免疫荧光制作体会
目的 探讨肾脏穿刺活检标本免疫荧光染色制作方法及意义。方法 采用直接法检测1006例肾脏穿刺活检组织IgG、IgA、IgM、C3、Fib、C1q免疫荧光染色;其中150例采用间接法检测HBsAg、HBcAg免疫荧光染色。结果 在荧光显微镜下观察荧光附着部位与强度(-～++++),对照片阴性。免疫沉积物定位准确、清晰、灵敏度高、特异性强,结果易于判断。结论 直接免疫荧光染色法染色步骤简单,对荧光标记物的分布部位、分布形式、荧光强度显示极为明确,可提高各种免疫肾病的检出率,为国际上公认的肾活检病理诊断和研究的重要染色手段,值得推广应用。
标签： 肾脏; 穿刺; 活检标本; 免疫荧光
免疫荧光技术对肾脏疾病的诊断及其分类具有极其重要的作用,在肾活检病理诊断中的地位是其他组织化学、电子显微镜检查等无法替代的。应用冰冻切片进行直接免疫荧光检查,被认为是肾活检免疫病理检查的重要方法[1-3]。我科从2002年8月～2009年6月行1006例肾穿活检免疫荧光染色,现报道如下。
1 材料与方法
1.1 一般材料
福建医科大学附属第一医院肾脏穿刺活检组织,恒温冷冻切片,3～4μm厚,备用。
1.2 试剂
①直接法兔抗人荧光抗体IgG(1︰50)、IgA(1︰40)、IgM (1︰40)、C3(1︰40)、Fib(1︰40)、C1q(1︰40);间接法第一抗体鼠抗人HBsAg(1︰50),第二抗体为FITC标记抗鼠荧光抗体(1︰75);间接法第一抗体兔抗人HBcAg(1︰50),第二抗体为FITC标记抗兔荧光抗体(1︰75)。购自DAKO公司。②Polyclonal Rabbit
Albumin/FITC(1:50)购自DAKO公司。③0.01mol/L(PH 7.2～7.4)PBS。④抗体稀释液(S3022DAKO公司)。⑤缓冲甘油:1份0.1mol/L(PH 8.0)PBS与9份甘油混匀。
