Screeningové modely založené na umělé inteligenci pro prevenci a včasnou detekci kolorektálního karcinomu

Rakovina kolorektálu (CRC) představuje třetí nejčastěji diagnostikovanou rakovinu a čtvrtou hlavní příčinu úmrtí na rakovinu po celém světě. Odhaduje se, že v nadcházejících desetiletích dojde k významnému a progresivnímu nárůstu jeho výskytu a v roce 2030 na celém světě dosáhne prahu asi 2,2 milionu nových případů.

V roce 2022 bylo v Itálii odhadnuto 48 100 nových diagnóz CRC ve srovnání s 43 702 v roce 2020 s nárůstem o 4400 případů za 2 roky (italská lékařská onkologická asociace IOM zpráva 2022 - počet rakoviny v Itálii). Podle údajů z italské asociace registrů rakoviny (Airtum) je CRC druhým nejvyšším incidencí rakoviny u obou mužů (15% všech nových rakovin) a žen (13%), které předchází rakovina prostaty a prsu (zpráva AIOM (zpráva AIOM (AIOM 2022).

S incidencí kolorektálního karcinomu je spojeno mnoho rizikových faktorů, některé z nich nemodifikovatelné, jako je věk, environmentální determinanty, dědičné faktory, individuální genetická predispozice a epigenetické změny a jiné modifikovatelné, jako je sedavý životní styl, nasycené a nasycené- Tuková strava a kouření, chování, která jsou běžnější v zemích s vysokými příjmy.

Pokud jde o věk, jeden z nemodifikovatelných rizikových faktorů se pravděpodobnost diagnózy kolorektálního karcinomu po 50 letech prudce zvyšuje: u lidí ve věku 50 let nebo starších se vyskytuje více než 90% případů kolorektálního karcinomu.

Mezi modifikovatelnými rizikovými faktory je fyzická aktivita silně spojena se sníženým rizikem rakoviny tlustého střeva. Studie ukazují, že fyzicky aktivnější lidé mají o 25% nižší riziko vzniku proximálního i distálního rakoviny tlustého střeva než méně aktivní lidé.

Nadměrná tělesná hmotnost zvyšuje riziko CRC, se silnějším sdružením u mužů než u žen. Zdá se, že přírůstek na váze má větší vliv na riziko CRC, když se vyskytuje v rané dospělosti než v pozdějších životních stádiích, jak naznačuje společnost Americam Cancer Society ve své zprávě z roku 2005 a potvrzuje studii 2012 od Renehan et al. Vědecká publikace Steins Bisschop CN et al (2014) ukazuje, jak rozdíly v incidenci CRC po celém světě souvisejí se stravou, což silně ovlivňuje výskyt této rakoviny.

Diety s vysokým obsahem tuku, zejména živočišných tuků, jsou důležitým rizikovým faktorem pro kolorektální karcinom, protože zvyšují vylučování žlučových kyselin ve střevě, které mohou být metabolizovány střevními bakteriemi na karcinogeny a také vyvolávají výrazné změny v mikrobiální komunitě namontované do střevní tumorogeneze na střevní tumogenezi namontované na střevní tumogenezi ve střevní tumogenezi ve střevním tumogenezi ve střevní tumogenezi ve střevní tumogenezi ve střevní tumogenezi ve střevní tumogezi .

Některé studie, jak uvádí Patel Sg et al (2012), naznačují, že lidé o dietě s nízkým obsahem ovoce a zeleniny mohou mít vyšší riziko rakoviny kolorektálu v důsledku sníženého příjmu potenciálních antikarcinogenních sloučenin, které jsou přítomny ve vysokých hladinách v ovoci a zelenině.

V listopadu 2009 Mezinárodní agentura pro výzkum rakoviny uvedla, že existují silné důkazy, že kouření tabáku způsobuje CRC, zatímco u konzumace alkoholických nápojů zejména mírné a závažné, stále neexistuje jasné vědecké důkazy.

Screeningové programy pro prevenci a včasnou detekci byly implementovány v několika evropských zemích pro rakoviny s vysokou předpřipravatelností, jako je CRC. Hlavním cílem screeningu CRC je brzy identifikovat asymptomatické nebo histologicky pokročilé rakoviny. Většina zemí přijímá cílený přístup, který je založen na věku populace s podporou fekálního imunochemického testování (FIT), levný a opakující se test, který, pokud by pozitivní by nasměroval další léčbu prostřednictvím celkové kolonoskopie (CT).

Ačkoli mnoho observačních studií, jako je studie Lee, J. K a kol. (2014) a výzkum Zauber Ag et Alt (2012), potvrdili, že kolonoskopie má v prevenci CRC ochranný účinek, další studie zdůraznily jeho sub-optimální účinek v důsledku neočekávaného rizika intervalického karcinomu.

K dnešnímu dni je kolonoskopie považována za zlatý standard pro detekci lézí tlustého střeva, ačkoli některé malé polypy mohou být při detekci stále vynechány. Systematický přehled literatury uvedl, že míra zmeškaných adenomů je 20-26% pro jakýkoli adenom a 2,1% pro velké adenomy velikosti (= 10 mm). Studie porovnávající výsledky získané kolonoskopií a virtuální CT tlustého střeva uváděly míru polypů „zmeškaných“ kolonoskopií 12% pro velké polypy (> 1 cm), jak uvádí Singh H et al (2006). Zdá se také, že míra detekce adenomu (ADR) je mezi operátory velmi variabilní.

Umělá inteligence (AI) rozvíjí rostoucí zájem díky své potenciální úloze při zlepšování kvality diagnózy a léčby v medicíně.

Konkrétně v trávicí endoskopii lze AI použít na:

1. Minimalizujte riziko zmeškané identifikace polypu během kolonoskopie, zvýšení ADR a následně snižování incidence intervalické rakoviny.
2. Zlepšit optickou diagnózu polypů, což má za následek lepší „jejich řízení“ (např. „Strategie resect-and-Discard“ pro drobné polypy nebo komplexní metody endoskopické resekce nebo chirurgický zákrok pro pokročilé léze).

Proto je zřejmé a nezbytné zlepšit nové strategie prostřednictvím přístupu založeného na riziku, který integruje individuální informace, jako je sex, věk, genetika, komorbidity a expozice, včetně životního stylu a stravovacích návyků, ve velkých prospektivních kohortách.

Strategie implementovaná v této studii kombinace dat, která bude získána prostřednictvím endoskopie prováděné s AI a antropometrickými, genetickými charakteristikami a expozičními údaji, má v úmyslu zlepšit vhodnost předpisů a dohledových postupů a typem testů, které mají být provedeny testy , zatímco snižuje náklady na zařízení („odemknutí“ zdrojů zdravotnického systému).

To by se pokud možno snížilo počet zbytečných invazivních postupů u pacientů a zaměřil by se na tyto postupy na typ pacientů, kteří by měli nejvíce prospěch.

Primární cíl cílem studie je vyvinout model prediktivního rizika užitečný pro personalizaci screeningových strategií založený na modelu, který bude pokračovat v identifikaci těch, kteří mají vyšší riziko přenášení vysoce rizikového novotvaru (pokročilý adenom/rakovina rané fáze) a nabídka) a nabídku je přesnější a personalizovanější screeningový program s cílem snížit diagnostickou zátěž pro jednotlivce s nízkým rizikem.

Model bude stavět na znalostech již známých o rizikových faktorech, pro které existuje jasný důkaz korelace s výskytem adenomu (včetně serózních adenomů) a rakoviny (např. Znalost, kouření zvyk, spotřeba masa, obezita) a doplňují to faktory, pro které faktory, pro které faktory, pro které faktory Neexistují silné důkazy (např. Dieta, fyzická aktivita) a které ovlivňují ADR (např. Typ optické nebo „AI zprostředkované“ kolonoskopie). Bude to tedy „hybridní“ model zprostředkovaný AI s součástí „založenou na datech“ a „znalostní“ součástí.

Návrh studie. Otevřená randomizovaná, kontrolovaná intervenční studie s využitím zdravotnického zařízení, paralelní skupiny, jedno centrum u subjektů, které testovaly pozitivní na fekální okultní krevní test, provedl v důsledku nezávislého dodržování programu screeningu rakoviny tlustého střeva Emilia-Romagna.

Subjekty, které testují pozitivní na fekální okultní krevní test, jsou telefonicky kontaktováni Screeningovým centrem Azienda USL pro rozhovor před provedením hloubkové kolonoskopie, aby ověřil příčinu krvácení podle regionálního screeningového programu.

Po telefonickém rozhovoru pacient jde na ambulantní kliniku, aby obdržel předpis a přípravu na čištění střev, kdy obdrží dotazníky užitečné pro zkoumání typu a fyzické aktivity.

Pacient v plánovaném datu a po přípravě střev jde na ambulantní kliniku, aby provedl kolonoskopii a předal dotazníky týkající se stravovacích návyků a fyzické aktivity.

Pacienti budou randomizováni na tradiční kolonoskopii nebo kolonoskopii s umělou inteligencí.

Pokud jsou s výkonem kolonoskopie detekovány polypy a/nebo podezřelé léze, může se specialista rozhodnout provést následnou kolonoskopii 1, 3 nebo 5 let, v závislosti na typu zjištěného klinického problému. Tato data budou také shromážděna pro tuto studii jako sledování pro zvýšení informací a optimalizaci screeningové cesty podle vlastností každého pacienta.

Stanovení studie se bude konat na U.O. Gastroenterologie IRCCS Aoubo, která bude odpovědná za zápis pacienta. U.O. Ve studii spolupracují klinická správa a kvalita IRCC Aoubo a University of Bologna.

Způsobilost účastníka (kritéria pro zařazení/vyloučení)

Bude zahrnut:

1. Předměty ve věku od 50 do 69 let
2. Muž a ženské pohlaví
3. Subjekty, které prezentovaly pozitivní pro fekální okultní krevní test (FIT) prováděné během screeningu rakoviny tlustého střeva v oblasti Emilia-Romagna
4. Subjekty, které poskytly písemný souhlas se studií.

Bude vyloučen:

1. Předměty, které nerozumí italskému jazyku
2. Subjekty s předchozí historií celkových kolektomie nebo resekcí střev
3. Subjekty, které měly kolonoskopii, hrály v předchozích 12 měsících
4. Subjekty s kontraindikací na kolonoskopii
5. Subjekty s kontraindikací sedace nebo anestezie
6. Předměty s osobní historií CRC
7. Subjekty se syndromem zděděného gastrointestinálního karcinomu: familiární adenomatózní polypóza (FAP), oslabená FAP, polypóza spojená s mutyh, syndrom typu Lynch nebo lynch a syndrom polypózy polypóz
8. Subjekty se zánětlivým onemocněním střev (Crohnova choroba, ulcerózní kolitida)

Léčba a následná kolonoskopie bude prováděna tradiční metodou (CT) nebo podporou zdravotnického prostředku (umělá inteligence-AI) podle randomizace, která bude provedena centrálně pro skupiny 8-12 pacientů. Generování randomizační sekvence bude provedeno prostřednictvím generátoru náhodných čísel z „Portálu Emilia Romagna Region“ (http://wwwservizi.regione.emilia-romagna.it/generatore/).

Kolonoskopie bude prováděna s kolonoskopy Olympus, které jsou již k dispozici na gastroenterologii IRCCS Aoubo ou s nebo bez pomoci systému GI Genius AI, který bude získán prostřednictvím finančních prostředků od projektu DARE - digitální celoživotní prevenci PNC0000002 od ministerstva univerzity a výzkumu.

Očekává se, že velikost vzorku nejméně 1400 bude zahrnuta do studie po dobu 18 měsíců.

Doba trvání studie bude mít trvání 72 měsíců.

Metodika analýzy Analýzy budou provádět personál z Katedry elektrické energie a informačního inženýrství „Guglielmo Marconi“ z University of Bologna.