Kunstig intelligensbaserede screeningsmodeller til forebyggelse og tidlig påvisning af kolorektal kræft

Kolorektal kræft (CRC) repræsenterer den tredje mest almindeligt diagnosticerede kræft og den fjerde førende årsag til kræftdød over hele verden. Det anslås for de kommende årtier, at der vil være en betydelig og progressiv stigning i dens forekomst og nå en tærskel på ca. 2,2 millioner nye sager i 2030 over hele verden.

I 2022 i Italien blev 48.100 nye diagnoser af CRC estimeret sammenlignet med 43.702 i 2020 med en stigning på 4400 tilfælde på 2 år (italiensk medicinsk onkologisk forening IOM -rapport 2022 - antallet af kræft i Italien). Ifølge data fra den italienske forening af kræftregistreringer (Airtum) er CRC den næsthøjeste kræftforekomst blandt både mænd (15% af alle nye kræftformer) og kvinder (13%), der er forudgående med henholdsvis prostata og brystkræft (AIOM -rapport (AIOM -rapport 2022).

Talrige risikofaktorer er forbundet med forekomst af kolorektal kræft, nogle af dem ikke-modificerbare, såsom alder, miljømæssige determinanter, arvelige faktorer, individuel genetisk disponering og epigenetiske ændringer og andre modificerbare, såsom stillesiddende livsstil, højt kalorie- og mættet- Fedt diæt og rygning, adfærd, der er mere almindelige i lande med høj indkomst.

Med hensyn til alder øges en af ​​de ikke-modificerbare risikofaktorer, sandsynligheden for diagnose af kolorektal kræft stiger kraftigt efter 50 år: Mere end 90% af sager om kolorektal kræft forekommer hos mennesker i alderen 50 år eller ældre.

Blandt modificerbare risikofaktorer er fysisk aktivitet stærkt forbundet med en reduceret risiko for tyktarmskræft. Undersøgelser viser, at mere fysisk aktive mennesker har en 25% lavere risiko for at udvikle både proksimale og distale tyktarmskræft end mindre aktive mennesker.

Overskydende kropsvægt øger risikoen for CRC med en stærkere forening hos mænd end hos kvinder. Vægtøgning ser ud til at have en større indflydelse på CRC -risiko, når den forekommer i den tidlige voksen alder end i senere livsfaser, som indikeret af Americam Cancer Society i sin rapport fra 2005 og bekræftet af 2012 -undersøgelsen af ​​Renehan et al. Den videnskabelige publikation af Steins Bisschop Cn et al (2014) viser, hvordan forskelle i CRC -forekomst globalt er relateret til diæt, hvilket stærkt påvirker forekomsten af ​​denne kræft.

Diæter med fedtindhold, især animalsk fedtstoffer, er en vigtig risikofaktor for kolorektal kræft, fordi de øger udskillelse af tarmens syrer, som kan metaboliseres ved tarmbakterier i kræft .

Nogle undersøgelser, som rapporteret af Patel SG et al (2012), antyder, at mennesker på en diæt, der er lavt i frugt og grøntsager i frugt og grøntsager.

I november 2009 rapporterede det internationale agentur for forskning om kræft, at der er stærkt bevis for at sige, at tobaksrygning forårsager CRC, mens der for alkoholholdigt forbrug af drikkevarer især er moderat og alvorligt, er der stadig ingen klar videnskabelig bevis.

Screeningsprogrammer til forebyggelse og tidlig påvisning er blevet implementeret i flere europæiske lande for kræft i høj prevalens, såsom CRC. Hovedmålet med CRC -screening er at identificere asymptomatisk eller histologisk avancerede kræftformer tidligt. De fleste lande vedtager en målrettet tilgang, der er baseret på befolkningens alder med fremme af fækal immunokemisk test (FIT), en billig og gentagen test, at hvis positiv ville dirigere yderligere behandling gennem total koloskopi (CT).

Selvom mange observationsundersøgelser, såsom studiet af Lee, J. K et al (2014) og forskningen fra Zauber Ag et Alt (2012), har bekræftet, at koloskopi har en beskyttende virkning i forebyggelse af CRC, har andre undersøgelser understreget Dets suboptimale virkning på grund af den uventede risiko for intervallisk karcinom.

Indtil videre betragtes koloskopi som guldstandard til påvisning af kolonlæsioner, selvom nogle små polypper stadig kan gå glip af på detektion. En systematisk gennemgang af litteraturen rapporterede, at hastigheden af ​​ubesvarede adenomer er 20-26% for ethvert adenom og 2,1% for store adenomer af størrelse (= 10 mm). Undersøgelser, der sammenlignede resultater opnået ved koloskopi og virtuel CT af tyktarmen, rapporterede en hastighed af polypper "savnet" af koloskopi på 12% for store polypper (> 1 cm), som rapporteret af Singh H et al (2006). Adenom -detektionshastighed (ADR) ser også ud til at være meget variabel blandt operatører.

Kunstig intelligens (AI) udvikler stigende interesse på grund af dens potentielle rolle i forbedring af kvaliteten af ​​diagnose og behandling i medicin.

Specifikt i fordøjelsesendoskopi kunne AI bruges til:

1. Minimer risikoen for ubesvaret polypidentifikation under koloskopi, øger ADR og reducerer følgelig forekomsten af ​​intervallisk kræft.
2. Forbedre optisk diagnose af polypper, hvilket resulterer i bedre "styring" af dem (f.eks. "Resekt-og-discard" -strategi for formindskende polypper eller komplekse endoskopiske resektionsmetoder eller kirurgi for avancerede læsioner).

Derfor er det tydeligt og nødvendigt at forbedre nye strategier gennem en risikobaseret tilgang, der integrerer individuelle oplysninger såsom sex, alder, genetik, komorbiditeter og eksposom, herunder livsstil og diætvaner, i store potentielle kohorter.

Derfor er den strategi, der er implementeret i denne undersøgelse af kombination af dataene, som vil blive opnået gennem endoskopi udført med AI og antropometriske, genetiske egenskaber og eksposomdata , mens de reducerer omkostningerne til faciliteter ("oplåsning af" sundhedssystemressourcer).

Dette ville reducere, hvor det er muligt, antallet af unødvendige invasive procedurer for patienter og målrette disse procedurer til den type patienter, der ville være mest til gavn.

Primært mål Formålet med undersøgelsen er at udvikle en forudsigelig risikomodel, der er nyttig til personalisering af screeningsstrategier baseret på en model, der vil fortsætte med at identificere dem med højere risiko for at bære en højrisiko-neoplasma (avanceret adenom/tidlig fase kræft) og tilbyde kræft Dem et mere præcist og personlig screeningsprogram med det mål at reducere den diagnostiske byrde for individer med lav risiko.

Modellen vil bygge videre på den viden, der allerede er kendt om risikofaktorer, som der er klare beviser for sammenhæng med adenomforekomst (inklusive serøse adenomer) og kræft (f.eks. Fortrolighed, rygevan, kødforbrug, fedme) og supplement Der er ikke stærke beviser (f.eks. Diæt, fysisk aktivitet), og den påvirker ADR (f.eks. Type optisk eller "AI-medieret" koloskopi). Det vil således være en "hybrid" AI-medieret model med en "datadrevet" baseret "del og en" videnbaseret "del.

Undersøgelsesdesign. Åben-label randomiseret, kontrolleret, interventionsundersøgelse ved hjælp af medicinsk udstyr, parallel-gruppe, enkeltcentre i personer, der testede positivt for fækal okkult blodprøve udført som et resultat af uafhængig overholdelse af Emilia-Romagna-regionens screeningsprogram for tyktarmskræft.

Personer, der tester positivt for fækal okkult blodprøve, kontaktes telefonisk af Azienda USL-screeningscenteret for et interview, inden de udførte en dybdegående koloskopi for at verificere årsagen til blødning i henhold til det regionale screeningsprogram.

Efter telefoninterviewet går patienten til poliklinikken for at modtage en recept og forberedelse til tarmrensning, på hvilket tidspunkt han eller hun modtager spørgeskemaer, der er nyttige til at undersøge diættype og fysisk aktivitet.

Patienten på den planlagte dato, og efter tarmforberedelse, går til poliklinikken for at udføre koloskopien og for at aflevere spørgeskemaerne vedrørende spisevaner og fysisk aktivitet.

Patienter vil blive randomiseret til traditionel koloskopi eller koloskopi med kunstig intelligens.

Hvis polypper og/eller mistænkelige læsioner påvises med ydeevne af koloskopi, kan specialisten beslutte at udføre en opfølgning af koloskopi efter 1, 3 eller 5 år, afhængigt af typen af ​​klinisk problem, der findes. Disse data indsamles også til den nuværende undersøgelse som en opfølgning for at øge informationen og optimere screeningsvejen i henhold til hver patients egenskaber.

Indstilling af undersøgelsen finder sted på U.O. Gastroenterologi af IRCCS AOUBO, som vil være ansvarlig for patienttilmelding. U.O. Klinisk regeringsførelse og kvalitet af IRCCS AOUBO og University of Bologna samarbejder i undersøgelsen.

Deltagerberettigelse (inklusion/ekskluderingskriterier)

Vil blive inkluderet:

1. Emner i alderen 50 og 69 år
2. Mandlig og kvindelig køn
3. Personer, der præsenterede positivt til fækal okkult blodprøve (FIT) udført under Colon Cancer-screeningsprogrammet i Emilia-Romagna-regionen
4. Personer, der har leveret skriftligt samtykke til undersøgelsen.

Vil blive udelukket:

1. Emner, der ikke forstår det italienske sprog
2. Emner med tidligere historie med total colektomi eller tarmresektioner
3. Personer, der har haft koloskopi udført i de foregående 12 måneder
4. Motiver med kontraindikationer til koloskopi
5. Personer med kontraindikationer til sedation eller anæstesi
6. Emner med en personlig historie med CRC
7. Personer med arvelig gastrointestinal kræftsyndrom: familiær adenomatøs polypose (FAP), svækket FAP, mutyh-associeret polypose, lynch eller lynchlignende syndrom og serreret polyposesyndrom
8. Personer med inflammatorisk tarmsygdom (Crohns sygdom, ulcerøs colitis)

Behandling og opfølgning af koloskopi udføres ved traditionel metode (CT) eller med støtte fra medicinsk udstyr (kunstig intelligens-AI) i henhold til randomiseringen, der vil blive gjort centralt for grupper på 8-12 patienter. Genereringen af ​​randomiseringssekvensen vil ske gennem den tilfældige talegenerator fra "Emilia Romagna Region Portal" (http://wwwservizi.regione.emilia-romagna.it/generatore/).

Kolonoskopi vil blive udført med Olympus -koloskoper, der allerede er tilgængelige på IRCCS Aoubo Gastroenterology OU med eller uden hjælp fra GI -geni -AI -systemet, der vil blive erhvervet gennem midler fra Dare - Digital LifeLong Prevention Project PNC00002 fra Ministeriet for University and Research.

Prøvestørrelse mindst 1400 forventes at være inkluderet i undersøgelsen i en periode på 18 måneder.

Undersøgelsens varighed Undersøgelsen vil have en varighed på 72 måneder.

Analysemetodik Analyserne udføres af personale fra Institut for Elektrisk Energi og Informationsteknik "Guglielmo Marconi" fra University of Bologna.