Kunstig intelligens i karakteriseringen af ​​kolorektale polypper

Introduktion På verdensplan er kolorektal cancer (CRC) den 4. hyppigste kræftsygdom og den 3. årsag til kræftrelateret død. I Portugal er CRC den 3. mest almindelige årsag og den 2. hyppigste årsag til kræftrelateret dødelighed. Ved kolorektal carcinogenese betragtes kolorektale polypper (adenomatøse eller takkede polypper) som præmaligne læsioner. Påvisning af kolorektale polypper og efterfølgende resektion er effektiv til at reducere CRC-hyppighed og -dødelighed og risikoen for interval-CRC og er det afgørende aspekt af CRC-forebyggelse. I betragtning af påvisningen af ​​kolorektale polypper er der stor variation blandt endoskopister med hensyn til færdigheder til påvisning af adenomer, de største præmaligne læsioner af CRC, oversat til påvisningshastigheden af ​​adenomer (ADR). ADR betragtes som en markør for omhyggelig inspektion af kolorektal slimhinde, oversættelseskvalitet i koloskopi, som er omvendt forbundet med risikoen for interval-CRC eller cancerrelateret død. I forbindelse med screening koloskopi er minimumsbivirkningen 25 % for at reducere risikoen for interval CRC og død, idet den er forudsigeligt højere, hvis der findes en positiv fækal okkult blodprøve, selvom den nøjagtige værdi stadig mangler at blive belyst. Detektionshastigheden af ​​takkede polypper har været stærkt korreleret med ADR.

Omkring 50 % af de små polypper er ikke-adenomatøse, og disse polypper har intet malignitetspotentiale, især for små polypper, hvis kræftrisiko er ekstremt lav (0-0,6 %). Resektion af disse ikke-adenomatøse polypper kan øge medicinske omkostninger og risici relateret til post-polypektomi-komplikationer (blødning, perforation).

Optisk realtidsdiagnostik ved kunstig intelligens kan forbedre cost-benefit og effektiviteten af ​​koloskopi som et hjælpeværktøj i beslutningstagningen af, hvilke polypper der skal resekeres, og hvilke polypper der skal udvindes til histologisk karakterisering. Imidlertid indebærer dens praktiske anvendelse en negativ prædiktiv værdi ≥ 90% i optisk diagnose for ikke at have implikationer med hensyn til interval CRC og medicinsk-juridiske problemer.

CAD EYE® (Fujifilm, Europe, Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Düsseldorf, Tyskland) er et fuldautomatisk computerprogram, som tillader påvisning af kolorektale polypper samt deres histologiske klassificering ved hjælp af den kunstige intelligens-teknologi ved hjælp af deep learning, såkaldt REilI. Når det anvendes i en koloskopi af høj kvalitet, ser det ud til at forbedre detektionshastigheden af ​​polypper og ADR i realtid under koloskopiforløbet. Faktisk er påvisningen af ​​vanskelige læsioner stadig en af ​​de største udfordringer inden for endoskopiområdet i de sidste år, især for flade læsioner, multiple polypper og polypper placeret ved billedperiferien. Påvisningen af ​​kolorektale polypper vises ved 3 samtidige identifikatorer, 2 visuelle og 1 auditiv. De visuelle identifikatorer svarer til en detektionsboks i området for mistænkte polypper og en halvcirkel i periferien af ​​billedet, svarende til kvadranten, hvor de mistænkte polypper er placeret. Den auditive stimulus svarer til et lydstyrkejusterbart lydsignal, der udsendes, når en mistænkt polypper detekteres. Hvad angår den optiske karakterisering af histopatologi, er kolorektale polypper klassificeret i 2 typer, hyperplastiske (grøn farve), som inkluderer hyperplastiske og takkede polypper, og neoplastiske (gul farve), for adenomer og adenokarcinomer. Derudover giver det mulighed for at udføre denne karakterisering i 3 konfidensniveauer og kortlægning af positionen af ​​det mistænkte område.

Dette system tillader lagring af videoer relateret til både påvisning og karakterisering af kolorektale polypper, et af de anerkendte kvalitetsværktøjer inden for koloskopi.

Detektionstilstanden for kolorektale polypper udføres i hvidt lys-billeddannelse (WLI) eller Linked Color Imaging (LCI), mens den optiske karakterisering udføres i Blue Light Imaging-tilstand (BLI) uden behov for at rette eller zoome billedet. Dette værktøj er brugervenligt, enkelt, intuitivt og forstyrrer ikke koloskopibilleder.

Mål

Primære mål

• At evaluere den diagnostiske nøjagtighed af computerstøttet diagnose ved hjælp af CAD EYE®-system i real-time optisk karakterisering af kolorektale polypper sammenlignet med digital kromoendoskopi;
• At evaluere den diagnostiske nøjagtighed af computerstøttet diagnose ved hjælp af CAD EYE®-system i real-time optisk karakterisering af kolorektale polypper ved sammenligning med histopatologisk analyse.

Sekundære mål

• At evaluere den diagnostiske nøjagtighed af computerstøttet diagnose ved hjælp af CAD EYE®-system i real-time optisk karakterisering af kolorektale polypper med hensyn til dimension (≤5, 6-9 mm og ≥10 mm), placering og histologisk type (hyperplastisk, savtakket fastsiddende læsion adenom, adenokarcinom);
• At evaluere den diagnostiske nøjagtighed af computerstøttet diagnose ved hjælp af CAD EYE®-system i real-time optisk karakterisering af kolorektale polypper i henhold til endoskopistens erfaring.

Population og metode

Undersøgelsestype Prospektivt observationelt kohortestudie

Prøvetype Det samlede antal på hinanden følgende patienter, der gennemgik elektiv koloskopi med høj kvalitet af tarmforberedelse (mindst to point pr. segment og mindst seks point ved totalscore for Boston Bowel Preparation), udført på Gastroenterology Department of the Centro Hospitalar e Universitário de Coimbra, E.P.E., Coimbra, Portugal, med mindst én identificeret kolorektal polyp, uanset indikationen for dens ydeevne.

Undersøgelsesdesign Alle koloskopier vil blive udført af endoskopisten (elev og erfaren endoskopist) ved hjælp af CAD EYE® i detektionstilstand (WLI eller LCI), under udtagning af koloskopi. Når en formodet polyp identificeres af endoskopisten, udføres optisk karakterisering af endoskopisten i WLI- og BLI-tilstande, i en første fase og af CAD EYE® med BLI, i en anden fase.

Metodeplan Fase 1. Kort virtuel kromoendoskopitræning om karakterisering af kolorektale polypper (WLI, LCI og BLI)

Fase 2. CAD EYE®-system anvendt under udtagning af koloskopi:

2.1. CAD EYE®-system OFF: Virtuel kromoendoskopi (BLI) - uafhængig karakterisering af en formodet polyp i WLI og BLI af den første endoskopist og af den anden endoskopist (ikonografisk registrering) 2.2. CAD EYE®-system TIL: Karakteriseringstilstand (BLI): Karakterisering af en formodet polyp med CAD EYE® og henholdsvis karakteriseringsniveau (1 til 3) (ikonografisk registrering) Fase 3. Histopatologisk evaluering (patolog med gastrointestinal ekspertise): Resektion og genopretning af en mistænkt polyp til anatomopatologisk karakterisering

Detaljeret forklaring af Metodernes faser Fase 1. Kort virtuel kromoendoskopi-træning om karakterisering af kolorektale polypper (WLI, LCI og BLI) Virtuel kromoendoskopi-træning bør udføres online gennem BASIC e-læringsplatformen (bli.eu/category/e-learning/ ). Denne træning bør udføres af alle deltagere, der er tilmeldt projektet (elever og erfarne endoskopister) før dens praktiske anvendelse, hvilket vil muliggøre erhvervelse af færdigheder i karakterisering af virtuel kromoendoskopi af kolorektale polypper ved hjælp af BLI. Derudover bør der udføres en kort gennemgang af Kudo-klassificeringen af ​​pit-mønster af kolorektale polypper.

Fase 2. Evaluering af kolorektale polypper i realtid - Optisk karakterisering af kolorektale polypper Den første tilgang til optisk karakterisering af en identificeret polypper består i evalueringen af ​​polyppen, først i WLI-tilstand og derefter i BLI-tilstand, med CAD EYE® OFF . Denne evaluering bør systematisk udføres af to uafhængige endoskopister i undersøgelseslokalet, og evalueringen af ​​begge bør noteres på et separat journalark af den endoskopist, der ikke udfører undersøgelsen. De to endoskoper skal helst (men ikke nødvendigvis) være en erfaren endoskopist og en praktikant fra de seneste år, og tilstedeværelsen af ​​mindst én erfaren endoskopist er obligatorisk. Den uafhængige evaluering er garanteret af en trinvis og registreret tilgang: 1. trin - 1. endoskopist (endoskopist, der udfører koloskopi) anmoder om polyppevaluering og skriftlig journal af 2. endoskopist (den, der ikke udfører koloskopien) - blindet evaluering, fordi 1. endoskopist verbaliserer ikke sin evaluering); 2. moment - når 2. endoskopist signalerer, at han har afsluttet sin journal, udtrykker 1. endoskopist verbalt sin klassifikation, som registreres af 2. endoskopist. Denne evaluering bør omfatte den histopatologiske type polyp (hyperplastisk, adenom, siddende savtakket læsion eller anden type) og konfidensniveauet for den udførte evaluering (høj eller lav). Kudo-klassificering af pitmønster kan også registreres (valgfrit).

Bagefter skal optisk karakteriseringstilstand af CAD EYE® (CAD EYE® ON) i BLI-tilstand aktiveres til evaluering af CAD EYE® optisk karakterisering, i hyperplastiske eller neoplastiske polypper, samt karakteriseringsniveauet (graderet fra 1 til 3 ). Evalueringen af ​​CAD EYE® bør også registreres af endoskopisten i undersøgelseslokalet, som ikke udfører koloskopi, på sit eget journalark.

Den ikonografiske registrering af evaluerede polypper i WLI- og BLI-tilstande og evalueringsvideoen med CAD EYE® i BLI-karakteriseringstilstand bør udføres.

Fase 3. Histopatologisk vurdering (af patolog med gastrointestinal ekspertise) Efter påvisning og optisk karakterisering af identificerede kolorektale polypper bør deres resektion udføres ved den mest passende teknik i henhold til størrelsen og typen af ​​polyp (koldtang polypectomy hvis dimensioner <3mm). kold snare polypektomi hvis dimension mellem 3-10mm og diatermisk snare polypektomi/endoskopisk slimhinderesektion hvis læsioner >10mm) og genopretning af kolorektal polyp til anatomopatologisk karakterisering. Hver kolorektal polyp skal gendannes i et separat hætteglas. Ikke-genoprettede polypper tælles ikke med til sammenlignende evaluering af optisk karakterisering.

Statistisk analyse Den diagnostiske ydeevne af CAD EYE® vil blive evalueret ved sammenligning med guldstandarden (histologisk karakterisering i den optiske karakteriseringsfase), hvad angår diagnostisk nøjagtighed, sensitivitet, specificitet, positiv prædiktiv værdi og negativ prædiktiv værdi. Delanalyse kan udføres med hensyn til størrelse, placering og histologisk type af polyp, samt endoskopistens ekspertise.

Beregning af prøvestørrelse For en alfa-risiko på 0,05 og beta-risiko på 0,2 for en bilateral test vil det være nødvendigt at inkludere 197 kolorektale polypper, forudsat at det initiale præ-interventionsdiagnostiske forhold er 0,7 og det endelige efter-interventionsforhold er 0,82.

Forventede resultater Det forventes, at det nye CAD EYE®-system vil have en diagnostisk nøjagtighed i den optiske karakterisering af kolorektale polypper på omkring 78,4 %, sammenlignelig med erfarne endoskopister (78,4 % vs. 79,6 %) og bedre end mindre erfarne endoskopister (70,7 % vs. 796. %).(14) Således vil det nye CAD EYE®-system tillade optisk karakterisering med høj nøjagtighed, der påvirker som et beslutningsværktøj for endoskopisten i strategier baseret på optisk diagnose såsom "diagnose og efterlad" for diminutive polypper fra sigmoid colon og rektum med høj grad af tillid til hyperplastisk histologi og "forudsige, fjerne og kassere" for diminutive polypper.