Validace systému AI-ENDO při endoskopické submukózní disekci

Gastrointestinální (GI) karcinom, včetně karcinomu žaludku, kolorektálního karcinomu a karcinomu jícnu, je celosvětově nejčastějším nádorovým onemocněním a hlavní příčinou úmrtí souvisejících s rakovinou. Toto onemocnění představuje významnou zátěž v Hongkongu, kde je podle místních statistik o rakovině ročně diagnostikováno více než 6 000 nových případů. Navzdory výrazným pokrokům v pochopení jeho patologie, molekulárních mechanismů a terapeutických strategií zůstává přežití u pokročilého GI karcinomu suboptimální, s pětiletým přežitím pod 60 % u většiny malignit.

Zavedení vládních iniciativ a mezinárodních onkologických politik rozšířilo programy screeningu časného GI karcinomu, což umožňuje diagnostikovat více pacientů v dřívějším stadiu. Včasná detekce umožňuje méně invazivní a účinnější léčebné možnosti s lepší prognózou a vyšší mírou kurativních chirurgických zákroků.

Kompletní resekce nádoru zůstává jedinou kurativní metodou u lokalizovaného GI karcinomu. Endoskopická submukózní disekce (ESD), minimálně invazivní endoskopická technika, se stala etablovanou metodou pro časná stadia karcinomu omezená na mukózní vrstvu. ESD umožňuje en-bloc resekci lézí s dosažením nižších místních recidiv ve srovnání s konvenční endoskopickou mukózní resekcí. Prokázala také příznivé perioperační výsledky, včetně kratšího operačního času, nižší míry komplikací a zkrácené hospitalizace. V zemích, kde jsou screeningové programy dobře implementovány, jako je Japonsko, počet ESD výkonů nyní převyšuje radikální gastrektomie, což činí ESD preferovanou léčebnou modalitou pro časný karcinom žaludku. ESD se také používá k léčbě prekancerózních lézí v GI traktu, čímž zabraňuje progresi do invazivního karcinomu.

Výkon ESD zahrnuje čtyři hlavní fáze: (1) označení cílové léze, (2) submukózní injekci k vytvoření ochranného polštáře, (3) cirkumferenční incizi a (4) submukózní disekci a odstranění léze. Ačkoli ESD umožňuje kompletní resekci lézí bez ohledu na velikost a má míru recidiv pod 1 %, zůstává technicky náročná a nese rizika, jako je krvácení a perforace. V regionech s nižším přijetím ESD může být křivka učení delší než několik set případů, než je dosaženo zdatnosti. Rostoucí mezinárodní směrnice a výcvikové snahy podpořily globální rozšíření používání ESD, protože její klinické přínosy jsou stále širší uznávány.

Bezpečná a přesná disekce nádorové tkáně v komplexním gastrointestinálním prostředí je klíčová. Události týkající se lékařské bezpečnosti v chirurgické praxi významně přispívají k prodloužené hospitalizaci, nákladům a mortalitě. ESD je technicky náročná a vyžaduje, aby endoskopisté udržovali jasnou vizualizaci submukózní vrstvy při zachování stabilního endoskopického pole. Anatomické složitosti, jako jsou kolonické flexury, tenké stěny tlustého střeva, mukózní řasy a peristaltika, dále zvyšují obtížnost kolorektální ESD a zvyšují riziko neúplné disekce a perforace. Vzhledem k těmto výzvám existuje jasná potřeba pokročilých technologií, které zvyšují chirurgickou přesnost a bezpečnost prostřednictvím inteligentního intraoperačního vedení.

Pro zlepšení kvality chirurgického výkonu a bezpečnosti pacientů je nezbytné vyvíjet systémy, které se učí z odborných zkušeností a chirurgických výsledků a poskytují v reálném čase poznatky, které pomáhají předcházet operačním chybám. Identifikace správné disekční roviny, submukózních cév a orientačních bodů pro řez přispívá k bezpečnému a kompletnímu odstranění nádoru.

Výzkumníci vyvinuli integrovanou platformu AI-ENDO, která pomáhá endoskopistům zvyšovat bezpečnost a efektivitu výkonů ESD. Systém zahrnuje více inteligentních funkcí:

1. Rozpoznávání fází ESD chirurgického výkonu a hodnocení výkonu v reálném čase Platforma AI-ENDO analyzuje chirurgický pracovní postup, aby identifikovala probíhající fázi výkonu v každém okamžiku. Model byl trénován na kvalitních videích expertních ESD výkonů shromážděných z Prince of Wales Hospital a externě validován pomocí dat z několika mezinárodních center. Systém prokázal vysokou přesnost, preciznost a senzitivitu při zachování konzistentního výkonu napříč datovými soubory. Integrovaná platforma funguje s výpočetní efektivitou v reálném čase.
2. Identifikace bezpečných a nebezpečných zón během ESD v reálném čase Systém provádí automatickou segmentaci intraoperačních zorných polí, identifikuje anatomické struktury, jako je mukóza, submukóza, svalové vrstvy a krevní cévy. To umožňuje v reálném čase rozlišovat mezi bezpečnými zónami pro disekci a oblastmi s vyšším rizikem komplikací. Validační studie využívající endoskopická chirurgická videa prokázaly vysokou přesnost segmentace a nízkou latenci, přičemž experimenty potvrdily proveditelnost během živých zvířecích pokusů. Asistence AI byla ve srovnání se standardními postupy podobné složitosti spojena s kratším časem výkonu a sníženým počtem krvácivých příhod.
3. Inteligentní vedení trajektorie disekce pomocí učení s posilováním Byly začleněny metody učení s posilováním a napodobovacího učení k predikci optimálních trajektorií disekce na základě demonstrací expertních chirurgických výkonů. Systém analyzuje chirurgický kontext v reálném čase, aby poskytoval podporu rozhodování a predikci trajektorie. Testování na rozsáhlých videodatových souborech prokázalo zlepšenou přesnost a generalizaci ve srovnání s existujícími frameworky pro predikci trajektorie.

Integrací těchto funkcí si multifunkční platforma AI-ENDO klade za cíl podporovat intraoperační rozhodování, snížit nežádoucí události a zkrátit křivku učení pro výkony ESD.

Cílem této studie je vyhodnotit klinickou užitečnost a účinnost systému AI-ENDO při endoskopické submukózní disekci pro časnou gastrointestinální neoplazii. Bude systematicky hodnocen technický úspěch, klinický úspěch a nežádoucí události po ESD.