Kunstig intelligens-assisteret evaluering af pigmenterede hudlæsioner (NNCD)

Baggrund

Malignt melanom (MM) er en dødelig kræftsygdom, der på verdensplan hævder omkring 160.000 nye tilfælde om året og 48.000 dødsfald [1]. Incidensraten for MM steg mellem 1950 og 2007 mere end 17 gange hos mænd (1,9 til 33,5 pr. 100.000) og mere end 9 gange hos kvinder (2,6 til 25,3 pr. 100.000) [2]. Det anslås, at der diagnosticeres 76.000 nye tilfælde og 9.000 dødsfald om året (kun USA, 2017) [3]. Europæiske lande udbytte 22000/år. fase 4 melanomer.

MM starter de novo hos omkring 70 % af forsøgspersonerne med en lille 2 millimeter eller mere overfladisk hudlæsion, som, hvis den ikke bliver diagnosticeret, kan udvikle sig til et mere fremskredent stadium af kræft, efterfulgt af spredning af stille lymfeknuder og invasion af vitale organer såsom lever og hjerne. MM iscenesættes ved enten direkte invasion i huden, Breslow-skalaen i mm, eller ved dets involvering på hudniveau, et Clark 1-5 strukturelt hudniveau for involvering. Begge metoder til vurdering er prædiktorer for langtidsoverlevelse, som er næsten uændret ved en Breslow-dybde under 1 mm og meget faldet ud over Clark III-stadiet. Derfor er tidlig påvisning af melanom, generelt mærket som lille melanom, kritisk.

Nuværende metoder til MM-detektion

Følgende forskellige metoder og diagnostiske midler til påvisning af det kutane melanom anvendes i øjeblikket som et middel til diagnose:

1. Visuel genkendelse af en asymmetri, kant, farve, diameter og udvikling (ABCDE-regel). En 30 år gammel metode og stadig kørende, vurderer: ABCDE. Det bruges af en del af amerikanske hudlæger, som stoler på deres kliniske færdigheder og instinkter [4]. På grund af dets medfødte kompleksitet og myriade af genkendelsesmønstre anses dermoskopi ved epiluminescensmikroskopi for at være ineffektivt af 60 % af de ikke-brugere dermatologer, og 30 % rapporterer det som tidskrævende, hvilket gør det upraktisk. Ovennævnte regel blev revideret i 2015 [5] og lærer brugen af ​​en diameter større end 6 mm som et kriterium for melanom-genkendelse. Det bidrager derfor ikke til tidlig påvisning af et melanom, som kan være livreddende, da 70-80% af melanomer starter de novo som små melanomer. Et forsøg på at ændre Diameterkriterierne, dvs. et fald i den postulerede 6 mm Diameter, fører til et stort fald i sensitivitet og specificitet, hvilket gør ABCDE ineffektiv til tidlig melanomdetektion. Det konkluderes, at disse grundlæggende visuelle kriterier, selvom de er udbredt, er en ikke-effektiv forebyggelsesmetode på grund af deres medfødte kriterier, som savner de udviklende melanomer, da alle melanomer starter som små melanomer.

2. Epiluminescensmikroskopi er en 65 år gammel kunst, som anses for at være den gyldne standard for evaluering. Det er meget afhængigt af diagnostikerens færdigheder og viden. Epiluminescensmikroskopi er en bro mellem klinisk observation og histopatologisk diagnose. Det muliggør visualisering af hudpigmenter op til den papillære dermis og forbedrer detektionsfølsomhed og specificitet. Analyse foretages af en kliniker ud fra dermoskopiregler [6], som er baseret på en kompliceret dermoskopisk mønsteranalyse.

   Komplet dermoskopisk mønsteranalyse af en læsion er hovedstrømmen i diagnosen. Hvert af de dermoskopiske mønstre kan afvige i udstrækning, diameter, generelt eller lokalt udseende eller udvikle sig som multimønstre med forskellige udtryksområder på den samme læsion og gøre diagnosen ud over en encyklopædisk opgave.

   På grund af kompleksiteten af ​​den dermoskopiske mønsteranalysemetode blev der foreslået forskellige modifikationer, såsom en forenklet ABCD-regel, en mellemliggende 7-reglervurdering og en 11-regler-tjekliste. Myriaden af ​​data og deres fortolkning gør selv eksperter i dermoskopi til at identificere melanomer med et relativt lavt forhold fra 5:1 til 15:1, dvs. antallet af biopsier af godartede læsioner udført for at stille diagnosen ét hudmelanom.

   Desuden er der påstande om, at ét diagnostisk tegn kan være mere følsomt end andre tegn, ligesom kriterierne for et lysebrunt strukturløst område. Dermatologer fejler almindeligvis i at diagnosticere tidligt lille melanom, som er den kritiske periode for vækst af tumoren og den mest effektive forebyggelse.

3. Visuel genkendelse ved tidsmæssig total kropsfotografering er endnu ikke-standardiseret metode, en tidskrævende og tålmodig dyr procedure. Den bruger den menneskelige sammenligningsvurdering og udsættes for skævheder i pixelfoto under udførelsen af ​​målingen på grund af lys, baggrund og kameraposition. Tilføjelse af patientvurdering ved hjælp af kunstig intelligens, en analyse baseret på computerevaluering af forskellige kolorimetriske og geometriske parametre for en læsion i realtid, giver kun en begrænset fordel, hvilket nogle gange giver flere falske positive resultater sammenlignet med uerfarne eller endda erfarne klinikere.
4. Multispektrometri-enheder, som giver målinger af melanin, kollagen og hæmoglobin med yderligere brug af billedanalyse, giver ikke nogen fordel for epiluminescensmikroskopi. Selvom de udviser en højere følsomhed, er disse metodikkers specificitet betydeligt under den for simpel epiluminescensmikroskopi i melanom-identifikationshastighed.
5. Konfokal scanningsmikroskopi, en procedure, der bruger en laveffektlaser til en 3D-billeddannelse. Et effektivt middel til diagnose. Brugen af ​​denne metode er dog begrænset af dens høje omkostninger, en forlænget (6 mdr.) indlæringskurve på 2000-4000 billeder og kravet om en højt specialiseret og trænet person, da denne metode er meget udsat for artefakter.
6. Eksperimentelle metoder under udvikling: både elektrisk impedansspektroskopi, optisk kohærenstomografi, højfrekvent ultralyd, laserdoppler perfusionsbilleddannelse, dynamisk termisk billeddannelse, fotoakustisk mikroskopi, skal videreudvikles og bevises.

Kliniske krav

Det er ønskeligt at identificere en ny ikke-invasiv metode, som vil

1. Forbedre følsomheden ved diagnosticering af pigmenterede hudlæsioner, både dysplastiske nevi, Spitz nevi og MM
2. Identificer lille MM,
3. Forøg specificiteten af ​​læsioner, der skal biopsieres
4. Ikke-invasiv hurtig teknologi.

Almindelig praksis

Almindeligvis bliver en patient vurderet af en læge på grund af enten en hudlæsionsklage eller, med højrisikopatienter, en indkaldelse til regelmæssigt besøg.

Kun nogle af hudlægerne anvender dermoskopi eller er dygtige til at bruge det, da det kan synes at være tidskrævende. Der er ingen international standard for grad af færdighed. Selv en gylden standard lærebog om dermoskopi findes ikke.

Ved genkendelse af mistænkelig læsion henvises patienten til en kirurg for biopsi.

Som for nyligt gennemgået og i lyset af ovennævnte fortsætter forekomsten af ​​melanom med at stige. Alle nuværende metoder diagnosticerer sædvanligvis ikke melanom på et tidligt stadie, og epiluminescensmikroskopi er stærkt brugerafhængig og går ofte glip af diagnosen. Tidlig excision er den eneste strategi til at reducere dødstallet forbundet med melanom. Unødvendig udskæring af benigne læsioner øger sygeligheden og øger sundhedsomkostningerne forbundet med melanomscreening, hvilket resulterer i anbefalede begrænsninger til en total kropsscreening af Surgeon General (2016) og stiller spørgsmålstegn ved effektiviteten af ​​en sådan screening.

Kravet om en mere systemiseret metode og system er indlysende i lyset af den forventede stigning i melanomincidensen til 1:15 inden for de næste 15 år. En ny enhed, der er i stand til at fange mulighederne for dysplastisk Nevus til småt melanom, er yderst nyttig for nutidens sundhedssystemer.

Primære studiemål

• En følsomhed på mindst 75 % for klassificeringsresultater sammenlignet med biopsi Sensitivitet er procentdelen af ​​korrekt diagnosticerede dysplastiske nevi, spitz nevi eller melanomer. [ Udpeget som sikkerhedsproblem: Nej ].
• En følsomhed på mindst 85 % for en Modified Classifier Technology (MCT) resultater sammenlignet med biopsi. Sensitivitet er procentdelen af ​​korrekt diagnosticerede dysplastiske nevi, Spitz nevi eller melanomer. [Udnævnt som sikkerhedsproblem: Nej]
• En specificitet på mindst 33 % for klassificeringsresultater sammenlignet med biopsi. Specificitet er procentdelen af ​​korrekt identificerede dysplastiske nevi, Spitz nevi eller melanomer. [Udnævnt som sikkerhedsproblem: Nej]
• En specificitet på mindst 33 % for MCT-resultater sammenlignet med biopsi. Specificitet er procentdelen af ​​korrekt identificerede dysplastiske nevi, Spitz nevi eller melanomer. [Udnævnt som sikkerhedsproblem: Nej]

Sekundære studiemål

• Den positive prædiktive værdi af MCT sammenlignet med biopsiresultatet [Benævnt sikkerhedsproblem: Nej]
• Den negative prædiktive værdi af MCT, [Benævnt som sikkerhedsproblem: Nej]
• Den falske positive rate af MCT, [Benævnt som sikkerhedsproblem: Nej]
• Den falske negative forekomst af MCT, [Benævnt som sikkerhedsproblem: Nej]
• Forskellen mellem to dermoskoper, [Benævnt som sikkerhedsproblem: Nej]
• Den positive prædiktive værdi af Classifier sammenlignet med biopsiresultatet [Benævnt sikkerhedsproblem: Nej]
• Den negative forudsigende værdi af Classifier, [Benævnt som sikkerhedsproblem: Nej]
• Den falske positive rate for klassificering, [Benævnt som sikkerhedsproblem: Nej]
• Den falske negative rate for klassificering, [Benævnt som sikkerhedsproblem: Nej ]
• Klinisk beslutningsfølsomhed og specificitetsrater.