Data-driven risk stratification and precision management of pulmonary nodules detected on chest computed tomography

发表期刊：《自然·医学》（Nat Med，IF 58.7）

通讯作者：李为民王成弟石峰沈定刚

第一作者：王成弟邵俊贺怿楚

主要作者单位：四川大学华西医院

推荐理由

该研究基于中国人群肺癌筛查队列、肺结节临床队列，创新性研发出基于数据驱动的中国肺结节报告和数据系统（Chinese Lung Nodules Reporting and Data System, C-Lung-RADS），实现肺结节恶性风险精准分级和个性化管理。

研究解读

肺癌位居我国恶性肿瘤发病率、死亡率首位，早期肺癌可以实现治愈，而晚期肺癌患者的五年生存率极低，早诊早治是提高肺癌患者生存率的关键。低剂量螺旋CT（LDCT）是肺癌筛查、诊断的重要辅助工具，随着LDCT的广泛应用，肺结节检出率逐年增高。如何准确识别有重要临床意义的肺结节，避免治疗不足或过度治疗是肺癌筛查过程中的重要挑战。现有肺结节分级标准主要包括美国放射学会提出的Lung-RADS，通过影像信息进行肺结节分类，在中国人群的筛查效能较低。基于此，本研究基于真实世界肺结节数据，创新阶梯式C-Lung-RADS系统，智能评估肺结节的恶性风险等级（低危、中危、高危、极高危）。

该研究基于四川大学华西医院及其医联体12万受试者开展，纳入胸部CT检查检出肺结节人群，其中健康体检队列（MCC）45064例肺结节人群数据作为训练集（80%）和内部测试集（20%），社区筛查队列（MSC）14437例肺结节人群数据作为外部测试集。该系统在第一阶段（Phase 1）自动检出肺结节，利用决策树分类模型，根据密度和大小对肺结节进行初步风险分级；第二阶段（Phase 2）融合影像、临床等信息，精确诊断高危肺结节；第三阶段（Phase 2+），进一步纳入随访结果，建立多模态融合模型，诊断极高危肺结节。并针对不同恶性风险等级的结节制定个性化随访及决策建议，以确保医疗资源合理分配，避免低危患者过度诊疗、极高危患者漏诊误诊。

最终，C-Lung-RADS系统整合了第一阶段决策树的初步分级、第二阶段深度卷积神经网络（DCNN）模型和第三阶段多维梯度提升回归（GBR）模型输出的恶性概率，综合评估肺结节风险分级，并提供相应的随访及决策建议。在独立测试集中，C-Lung-RADS鉴别高危肺结节的灵敏度为87.1%，优于Lung-RADS的63.3%，在阳性预测值相当的情况下，C-Lung-RADS阴性预测值显著高于Lung-RADS v2022（99.0% vs. 97.1%）。证实肺癌筛查场景中，C-Lung-RADS较Lung-RADS更适用于中国人群肺结节的风险分层。根据现行指南、专家共识和医生临床经验，C-Lung-RADS建议对低危结节进行年度LDCT随访；对中危和高危结节分别进行6个月和3个月CT随访；对于极高危结节，建议进行多学科讨论并立即临床干预。

专家点评

本研究创新性构建了适合中国人群的肺结节风险分级系统C-Lung-RADS，主要创新点有四个。

（1）大数据：构建了中国人群肺癌筛查队列、肺结节临床研究队列，涵盖约6万例肺结节人群，为模型构建奠定了坚实的数据基础；

（2）阶梯式：创新多阶段评估的肺结节风险分级方案，通过临床简便易行的方法识别出大量低危结节（占比约78.2%），着重分析风险程度高的结节（占比约21.8%），进一步筛查出极高危肺结节（占比约1.8%），优化了医疗资源分配；

（3）多维度：开发多维梯度提升回归模型整合影像、临床、随访信息，准确鉴别恶性结节，更加符合临床应用场景；

（4）可及性高：目前搭载C-Lung-RADS AI软件的智慧健康管理车已在四川广安、甘孜等地成功应用，突破地域限制，提高肺癌筛查的可及率，将优质的医疗资源送入千家万户。

C-Lung-RADS肺结节风险分级及精准管理策略的提出，为中国肺结节人群的诊疗提供了科学指导：对于低危结节，优化随访频率，避免过度诊疗；对于高危结节，制定最佳随访间隔时间，通过多维度数据融合评估精准识别极高危结节，提高早期肺癌诊断率，在肺癌“治愈窗口期”进行干预，达到治愈效果。推动肺癌早筛早诊关口前移，提高肺癌早期诊断率和五年生存率，助推健康中国建设。

作者简介

李为民教授

通讯作者

四川大学华西医院呼吸与危重症医学科教授，博士生导师，四川大学华西医院呼吸和共病研究院院长，入选教育部重要人才计划。担任呼吸和共病全国重点实验室（华西）主任、国家精准医学产业创新中心主任、教育部疾病分子网络前沿科学中心主任；中华医学会副会长、中国医师协会副会长，中华医学会呼吸病学分会副主任委员。主持国家自然科学基金重点项目/面上项目、国家科技重大专项等各级科研课题。以通讯作者在Cell、Nature Medicine、Nature Biomedical Engineering 等期刊发表SCI论文200余篇。以第一完成人获国家科技进步奖二等奖、四川省科技进步奖一等奖，个人获何梁何利基金科学与技术进步奖、全国创新争先奖和吴阶平-保罗·杨森医学药学奖。

王成弟

第一作者

四川大学华西医院呼吸与危重症医学科研究员，博士生导师。国家级青年人才。致力于肺结节/肺癌、肺部感染性疾病的基础、临床及转化研究。主持国家自然科学基金项目面上、专项等课题，在Cell、Nature Medicine、Nature Biomedical Engineering 等高水平期刊发表研究论文，以主要完成人荣获国家科技进步奖二等奖、四川省科技进步奖一等奖，个人获四川省杰出青年科学技术创新奖。

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