Implementierung von chirurgischer Sicherheit und intraoperativer Metastasenidentifizierung durch Deep Learning: Multizentrische Videosammlung für die minimalinvasive Sentinel-Lymphknoten-Dissektion bei bösartigen Gebärmuttererkrankungen (LYSE)

Etwa zwei Drittel aller Krankenhauskomplikationen sind auf chirurgische Eingriffe zurückzuführen. Etwa 75 % dieser Komplikationen treten bei chirurgischen Eingriffen auf und die Hälfte davon gilt als vermeidbar. Traditionell stützten sich Studien zur chirurgischen Sicherheit hauptsächlich auf perioperative Informationen und schriftliche Berichte der Chirurgen selbst. Heutzutage können problemlos Videos aufgezeichnet werden, die den Chirurgen bei minimalinvasiven Eingriffen begleiten und so eine objektive Dokumentation chirurgischer Eingriffe ermöglichen. Das Studium von Operationsvideos und die Quantifizierung intraoperativer Ereignisse bieten eine vielversprechende neue Perspektive auf die Ursachen unerwünschter Ereignisse mit dem Potenzial, Lösungen zur Reduzierung chirurgischer Risiken zu entwickeln und die Umsetzung internationaler Sicherheitsempfehlungen in der Chirurgie zu erleichtern.

Darüber hinaus haben die jüngsten Fortschritte in der künstlichen Intelligenz (KI) große Erfolge beim Bildverständnis gezeigt und die Möglichkeit eröffnet, Algorithmen für die automatische und groß angelegte Analyse von Operationsvideos zu entwickeln. Diese KI-Algorithmen könnten auch Operationsvideos in Echtzeit analysieren und Entscheidungsunterstützung im Operationssaal bieten.

Die Beurteilung des Lymphknotenstatus ist bei Gebärmutterkrebs (Endometrium- und Gebärmutterhalskrebs) von entscheidender Bedeutung. Die Rate positiver Lymphknoten bei Krebserkrankungen im scheinbar frühen Stadium ist bei weitem niedrig (10 % im Endometrium und 15 % im Gebärmutterhals). Tatsächlich werden die Prognose und die adjuvanten Behandlungsschemata stark vom Vorliegen einer Lymphknotenbeteiligung beeinflusst. Zur Stadieneinteilung, Diagnose von Skip-Metastasen und zur Definition des Strahlenfeldes werden häufig systematische ausgedehnte Lymphadenektomien durchgeführt, wenn adjuvante Strahlentherapie-Behandlungen erforderlich sind. Dennoch kann eine Becken- und/oder paraaortale Lymphadenektomie zu erheblichen kurz- und langfristigen Komplikationen führen.

Was die Last der chirurgischen Morbidität noch erträglicher macht, ist die Tatsache, dass die Lymphknoten in den meisten Fällen, unabhängig von der Art der bösartigen Beckenerkrankung, frei von Metastasen sind. Dies bedeutet, dass sich die meisten Patienten einem unnötigen, riskanten und belastenden Eingriff unterziehen, der nachweislich keinen Einfluss auf ihr Überleben hat. Um dieses Problem bei Endometrium- und Gebärmutterhalskrebs im Frühstadium zu lösen, kommt der Beurteilung des Sentinel-Lymphknotens (SLN) eine wichtige Rolle zu Durch das Sammeln neoplastischer Zellen im Falle einer Tumorknotenausbreitung können Knoten-negative Patienten von den chirurgischen Komorbiditäten verschont bleiben, die mit einer systematischen Lymphadenektomie einhergehen. Doch selbst wenn nur SLN entfernt wird, ist die Rate chirurgischer Komplikationen immer noch hoch. Capozzi et al. berichteten über eine Komplikationsrate von 11,2 % im Zusammenhang mit intraoperativen Verletzungen von Gefäßen, Nerven und Harnleitern sowie mit postoperativen Anzeichen von Lymphozelen und Lymphödemen aufgrund einer falschen anatomischen Präparation und einer Störung der Lymphkanäle. Es wird berichtet, dass 25 % der SLN-Kartierungsfehler je nach Patienten- und Krebsmerkmalen sowie der Variabilität der chirurgischen Schritte vorliegen. Im Jahr 2021 veröffentlichten Moloney et al. und 2023 Bizzarri et al. einen Delphi-Konsens für SLN-Operationsschritte bei Endometrium- und Gebärmutterhalskrebs, um die klinischen Ergebnisse zu verbessern, chirurgische Komplikationen und Verzerrungen in multizentrischen prospektiven Studien zu verringern. Bisher wurde nachgewiesen, dass für eine erfolgreiche bilaterale Kartierung eine Lernkurve von 40 Verfahren erforderlich ist. Darüber hinaus wird in einigen Fällen berichtet, dass in 14 % der Fälle (häufiger bei adipösen Patientinnen mit Endometriumkarzinom) versehentlich keine Knotengewebeentnahme mit leeren Packungen durchgeführt wurde, was aus Gründen der Patientensicherheit zu einer Überbehandlung führen kann. Die Analyse von Sentinel-Knoten-Gefrierschnitten wird dann aufgrund ihres Zeitaufwands und der ungenauen Ergebnisse für die Mikrometastasenerkennung (65 % der Erkennungsgenauigkeit) nicht routinemäßig durchgeführt, wodurch ein Teil des technischen Potenzials verloren geht.

Bei der laparoskopischen Cholezystektomie wurde beschrieben, dass die kritische Sicht der Sicherheit (CVS) das Risiko einer Gallengangsverletzung verringert. Unser Ziel ist es, Konzepte der „Sicherheitskultur“ an die laparoskopische SLN-Knotendissektion anzupassen, indem wir wichtige anatomische Orientierungspunkte und Strukturen in verschiedenen Szenarien identifizieren, die intraoperative Verletzungen verhindern und die Kartierungsrate durch Befolgen der standardisierten chirurgischen Schritte erhöhen könnten.

Daher würde die Quantifizierung und Untersuchung intraoperativer Ereignisse, wie z. B. die Rate, mit der die empfohlenen chirurgischen Schritte erreicht werden, die Untersuchung ermöglichen, wie Leitlinienempfehlungen am besten umgesetzt werden können, und nach neuen Lösungen zur Reduzierung operativer Risiken suchen. Darüber hinaus könnten diese Videos zum Trainieren und Validieren von Algorithmen der künstlichen Intelligenz (KI) verwendet werden, mit dem Potenzial, Chirurgen im Operationssaal dabei zu helfen, bei der Schulung zu helfen, die Lernkurve zu beschleunigen und die Verfahrenssicherheit zu verbessern. Tatsächlich könnten aktuelle KI-Algorithmen, die in der Lage sind, den Critical View of Safety (CVS) automatisch zu bewerten und mit kurzen Videos zu dokumentieren, genutzt werden, um die Umsetzung von Richtlinien zu unterstützen und die laparoskopische SLN-Dissektion sicherer zu machen.

Die Analyse von Videos laparoskopischer SLN-Dissektionen, die in Überweisungszentren durchgeführt wurden, könnte dabei helfen, die Umsetzung eines schrittweisen Ansatzes für das Verfahren und die Entwicklung einer kritischen Sicht auf die Sicherheit (CVS) zusammen mit anderen Leitlinienempfehlungen zu bewerten sowie neue Lösungen für sichere laparoskopische SLN zu entwickeln Präparation. Die Schritte zur Identifizierung und der „kritische Blick auf die Sicherheit“ werden in der Studie ausführlich beschrieben. Unser Projekt betont, wie wichtig es ist, diese Sicherheitsvorstellungen zu verwirklichen, bevor mit dem nächsten Schritt des Verfahrens fortgefahren wird. Der nächste Schritt besteht darin, die Intensität des Fluoreszenzsignals zu analysieren und es, wie es noch nie jemand getan hat, mit der histologischen Diagnose des Wächterlymphknotens zu korrelieren, um die Möglichkeit einer Korrelation zwischen Intensität und metastatischer Natur zu beurteilen.

Darüber hinaus könnten KI-Algorithmen für eine sichere laparoskopische SLN-Dissektion anhand der gesammelten Videos mehrerer Krankenhauszentren getestet werden, um die Generalisierbarkeit dieser Algorithmen vor der klinischen Übersetzung angemessen zu untersuchen.

Zwecke und Ziel der klinischen Studie:

Das Ziel dieser Studie besteht darin, die Rate der kritischen Sicht auf die Sicherheit (CVS) für eine sichere laparoskopische SLN-Dissektion in einer multizentrischen Kohorte von Operationsvideos zu ermitteln, um Komplikationen zu reduzieren, die chirurgische Lernkurve zu verbessern und die ICG-Intensität mit der Art der Lymphknotenmetastasierung zu korrelieren