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1、2024人工智能胃镜检查辅助系统用于早期胃癌筛查的成本和效益分析胃癌是常见的恶性肿瘤之一，死亡率居全球第三位。胃癌如果能被早期发现和治疗，五年生存率可从25%提高至90%以上。绝大部分胃癌的进展分为三个阶段：癌前病变、胃早期癌、胃进展期癌。胃早期癌可以通过内镜黏膜下剥离术（ESD）进行微创治疗，住院时间短，并发症少，远期预后好，患者医疗负担远低于进展期癌。胃镜检查是发现并诊断胃早期癌的主要方法和重要手段。通过消化内镜检查，可以在内镜视野下发现肿瘤病灶并进行靶向活检。中国是胃癌高发国家之一，我国胃癌临床实践指南建议40岁以上人群进行胃镜筛查以早期发现胃癌，阻止疾病进展。既往相关研究报道，在东亚地
2、区，对适宜年龄段人群行胃镜筛查具有经济效益。然而，由于我国内镜检查需求量高，内镜医师紧缺，不同等级医疗单位诊疗水平不一，内镜检查的质量参差不齐,病灶漏诊情况一直存在。据报道，我国胃镜早期肿瘤漏诊率高达27.3%,肠腺瘤漏诊率高达26%胃早期癌漏诊会对患者及医保系统造成沉重的经济压力。近年来,人工智能（AI）凭借强大的图像分类和模式识别能力在医疗领域被广泛应用。前期本研究团队开发了一款AI胃镜检查辅助系统（以下简称AI系统），该系统可以实时监控胃镜检查盲区，提高胃镜检查质量，辅助发现胃早期癌。前期临床试验证明，使用AI系统可以有效降低胃镜检查盲区率，并在降低活检次数的前提下，大幅度减少胃肿瘤性病
3、变的漏诊。因此，使用AI系统可更早期发现胃肿瘤性病变，改善患者预后，降低患者医疗负担。但是AI系统辅助胃早期癌筛查的相关经济、社会效益尚不明确。本研究拟通过对比使用和不使用AI系统进行胃镜早期癌筛查进行成本效益分析，探究使用AI系统进行胃镜早期癌筛查带来的社会效益和经济影响，为胃肠镜筛查指南及国家医保政策的制定提供数据参考和理论依据。资料与方法1 .资料收集回顾性收集武汉大学人民医院2017年1月1日一2022年2月28日的所有胃镜检查病例资料，包含患者基线信息、内镜下诊断、活检病理结果等。以2017年10月6日为界限，按照AI系统使用前后分为使用前的无AI辅助组（以下简称无AI组）和使用后的
4、有AI辅助组（以下简称AI组）比较两组之间胃癌早期诊断率的差异,胃癌早期诊断率计算公式为：胃癌早期诊断率=检出胃早期癌患者数;检出胃早期癌及进展期癌患者数。2 .成本分析本研究中患者涉及的总成本主要包含胃镜筛查成本和随之产生的早期癌医疗成本。（1）胃镜筛查成本：胃镜筛查成本包含胃镜检查及活检费用。以武汉大学人民医院为例，患者常规胃镜检查可于门诊进行，包含无痛食管胃十二指肠镜检查费用、胃镜祛黏液剂、祛泡剂等共计467元；消化内镜下发现的可疑B中瘤性病变需活检,必要时行免疫组化检查，平均费用为220元。参考本研究团队在武汉大学人民医院前期的临床试验结果，使用AI系统的活检率为35.90%,未使用A
5、I系统的活检率为17.0%。本研究中使用AI系统辅助胃镜检查需要多支付30元的胃镜检查费用。胃镜筛查成本计算公式为：胃镜筛查成本=胃镜检查费用X胃镜检查次数+胃镜检查次数X活检率X活检费用。(2)早期癌医疗成本：医疗成本包含筛查检出胃早期癌的检查费用和后期接受治疗的费用。如果在筛查中发现胃早期癌,可以通过ESD进行治疗,手术费用参考湖北省武汉市按疾病诊断相关分组付费支付标准(Diseasediagnosisrelatedgroups,DRGs)2021年版本进行估算，约为16668元。根据武汉市DRGs及患者肿瘤中位生存期评估治疗1例胃进展期癌治疗费用需311148元。参考国家肿瘤中心发布数据
6、，我国年龄标准化后的胃癌发病率为31.28/10万例。假设所有胃早期癌患者均接受手术治疗,胃早期癌ESD术后每年度复发的概率为0.5%。依照国家综合癌症网络胃癌指南，胃早期癌患者ESD术后每年复查一次,依照最优选，随访10年。胃早期癌诊疗需要的费用计算公式如下：胃早期癌治疗成本二胃早期癌检出例数/10万例Xd0.5%)IOX早期癌治疗费用；每10万例胃早期癌检出例数二胃癌早期诊断率x31.28(1-胃癌早期诊断率X3 .效益分析总效益主要包含患者的直接筛查效益和间接效益。(1)直接筛查效益：直接筛查效益指患者因为及时发现胃早期癌进行早期诊疗从而避免发展到进展期胃癌而节省的医疗支出。胃早期癌如若
7、不及时处理，则有22.7%的概率在后期发展为进展期胃癌,按时随访并手术治疗，则不会发展为进展期胃癌。胃早期癌直接筛查效益计算公式：直接效益=筛查发现早期癌数量X发展为进展期胃癌的概率X进展期胃癌治疗费用。(2)间接效益：间接效益指患者由于患病或者早亡耽误工作时间而无法带来的社会或家庭财富，筛查避免了这一损失。通过人力资本法估测，胃癌的伤残调整生命年(disability-adjustedlifeyears,DALYs加直为9.82,40岁以上居民生产力权重取0.8,胃早期癌平均发展为进展期胃癌的时间为10年，2021年我国国民人均生产总值为80976元，间接效益计算公式：间接效益=DALYSX
8、人均国民生产总值X生产力权重X避免发生的进展期胃癌人数。4 .增量成本效益比在胃镜检查中使用AI系统的增量成本效益比计算公式：增量成本效益比二(Al组的总成本-无Al组的总成本XAl组的总效益-无Al组的总效益15 .统计分析统计分析工作由SPSS26.0软件完成，使用AI系统前后胃早期癌检出率通过双侧卡方检验进行分析，P0.05为差异有统计学意义。结果1 .使用人工智能辅助系统前后胃癌早期诊断率的差别从2017年1月1日一2022年2月28日共收集武汉大学人民医院97654例胃镜检查病例。其中无AI系统组有18516例，平均年龄为49.26岁,女性占比为52.71%,检出胃早期癌70例，胃进
9、展期肿癌73例，胃癌早期诊断率为28.81%(70/243);使用AI辅助有78231例，平均年龄为49.40岁,女性占比为53.12%,检出胃早期癌366例，胃进展期癌635例，胃癌早期诊断率为36.56%(366/1001),两组胃癌早期诊断率差异具有统计学意义(P0.0012 .成本分析无AI组每10万例胃镜筛查成本=467100000例+100000例35.90%220元=5459.80万元每10万例胃早期癌检出例数=31.28x28.81%/(1-28.81%)=12.66例每10万例胃早期癌医疗成本=12.66(1+0.5%)1016668元=22.18万元；总成本为5481.98
10、万元/10万例。AI组每10万例胃镜筛查成本=497元XlooOOo例+100000例17.00%220元=5344.00万元每10万例胃早期癌检出例数=31.28x36.56%/(1-36.56%)=18.03例每10万例胃早期癌医疗成本=18.03(1+0.5%)10x16668元=31.58万元；总成本为5375.58万元/10万例。3 .效益分析无Al组直接筛查效益=12.66X22.70%X311148元=89.42万元/10万例;间接筛查效益=9.82x80976元0.812.6622.70%=182.82万元/10万例；总效益为272.24万元/10万例。Al会接筛查效益=18.
11、03X22.70%X311148元=127.35万元/10万例;间接筛查效益=9.82x809760.818.0322.70%=260.31万元/10万例；总效益为387.66万元/10万例。4 .增量成本效益比每10万例中，相比于常规胃镜筛查，使用人工智能辅助系统可以减少106.40万元的成本，增加115.42万元的效益，增量成本效益比为-0.92。讨论本研究回顾性分析使用AI系统前后胃癌早期诊断率的差别，使用AI系统后可明显提高胃癌早期诊断率，从28.81%提升至36.56%o同时，使用AI系统的胃镜检查对适宜年龄段人群进行胃早期癌筛查，可以避免一部分胃进展期癌的发生。该系统还可以促进精准
12、靶向活检，在降低筛查成本的同时还可以检出更多早期癌病例，从而提高患者的预后水平。这些定量化的评估结果可以为我国胃早期癌胃镜筛查方案的制定提供理论依据，为国家医保政策的修订提供现实基础。胃癌通常遵循着癌前病变、早期癌和进展期癌的渐进性发展过程。胃早期癌病变局限在消化道黏膜层及黏膜下层，可通过ESD完整去除病灶，术后患者五年生存率高达90%以上。而进展期胃肠道肿瘤五年生存率则骤降至20%,IV期肿瘤更是低至4%0大部分II期、11I期的胃进展期癌可行外科手术切除辅以化疗；当晚期肿瘤广泛转移时，放化疗、靶向治疗等是主要治疗手段。这些治疗创伤大、频率高、价格高昂，在严重降低患者生存质量的同时，还给患者
13、带来巨大的经济压力，同时也让国家医保系统负担沉重。因此，早期发现胃癌尤为重要。我国胃早期癌筛查指南建议40岁以上人群应进行胃镜筛查。既往有很多研究关注如何提高胃早期癌的病灶检出率，降低漏诊。近年来,深度学习算法的提出推动了AI技术广泛应用。许多基于AI的辅助诊断系统、质量控制系统被应用在消化内镜领域，帮助医师进行疾病诊断，提高胃镜检查质量,且在前瞻性临床试验中被充分验证。如Wu等提出的基于深度学习的胃盲区监测系统，可以有效降低胃镜检查盲区率，同时该系统具有早期癌识别功能，前瞻性临床试验中证明在较少的活检次数下可以显著降低胃早期癌的漏诊率（27.3%降至6.1%这些手段均有助于早期发现胃肿瘤，为
14、患者节约大量诊疗费用。目前，我国暂未推行大规模的胃镜筛查项目。既往在我国开展的研究指出，在医保可支付限额内对适宜年龄人群进行胃镜筛查具有经济效益。但是针对使用AI辅助系统进行胃镜筛查的成本效益分析尚未见报道。本研究通过对比使用和不使用AI辅助系统进行胃镜筛查两种情况，发现在胃镜筛查过程中，使用AI辅助系统可以降低筛查成本，并提高效益,增量成本效益比为-0.92。使用AI辅助系统可以更加准确地发现早期癌病灶，降低活检率，从而减少胃镜筛查的成本；同时，由于该系统诊断胃早期癌的准确率高，且具有实时质量控制功能，使用该系统后胃癌早期诊断率得到提高，及时处理后避免了一部分进展期胃癌的发生。总的来说，使用
15、AI系统可以降低胃镜筛查的成本，避免部分胃癌医疗支出，因此，我们应该大力推广AI辅助的胃镜筛查。根据2021年武汉市统计年鉴报道,武汉市40岁以上人口有461万使用Al辅助系统进行胃镜检查较不使用，可节约4905.04万元总成本,多创造5320.86万总效益，节约了巨额医保开支。根据费用分摊理论，虽然本研究中将胃镜检查费用全部归集于胃肿瘤性疾病的发现上，但事实上溃疡、炎症、萎缩性胃炎、肠上皮化生、黏膜下病灶、低级别上皮内瘤变等诸多疾病也可以通过胃镜检查被有效检出，进而分摊胃镜费用。因此，发现肿瘤性病变所负担的胃镜检查费用会低于本研究测算数额。通过胃镜检查早期发现肿瘤所节约的费用会比本研究测算的
16、更局Jo本研究还有一些局限性。首先，本研究所采用的费用测算基础参考武汉地区的收费标准，主要基于武汉大学人民医院检查费用及武汉市DRGs支付标准，我国地域之间医疗支出有较大差异，因此，更多地域的诊疗费用需要被分开测算。其次，进展期肿瘤，除放化疗治疗外，还可能包括靶向治疗、生物制剂、出院后长期口服药物、门诊复查、并发症治疗、姑息治疗等其他费用。本研究保守地估计了进展期肿瘤患者相比早期肿瘤患者至少多支出的费用，实际上进展期肿瘤患者可能需要更多的费用支出才能完成诊疗过程。综上所述，相对于传统胃镜筛查，使用AI辅助系统具有经济效益,应大力推广Al系统辅助的胃镜筛查，进而节约医疗成本，改善患者远期预后；同时本研究也为胃肠镜筛查及国家医保政策制定提供了理论依据。
