Künstliche Intelligenz-basierte Screening-Modelle zur Prävention und Früherkennung von Darmkrebs

Darmkrebs (CRC) repräsentiert den dritthäufigsten diagnostizierten Krebs und die vierthäufigste Krebsursache weltweit. In den kommenden Jahrzehnten wird es zu einem erheblichen und fortschreitenden Anstieg seiner Inzidenz geben und im Jahr 2030 weltweit eine Schwelle von rund 2,2 Millionen neuen Fällen erreicht.

Im Jahr 2022 in Italien wurden 48.100 neue Diagnosen von CRC im Vergleich zu 43.702 im Jahr 2020 mit einem Anstieg von 4400 Fällen in 2 Jahren (Italian Medical Oncology Association IOM Report 2022 - der Anzahl der Krebs in Italien) geschätzt. Nach Angaben der italienischen Assoziation von Krebsregistern (Airtum) ist CRC die zweithöchste Krebskrebsinzidenz bei beiden Männern (15% aller neuen Krebsarten) und Frauen (13%), der Prostata bzw. Brustkrebs vorausgeht (AIOM -Bericht 2022).

Zahlreiche Risikofaktoren sind mit Darmkrebs-Inzidenz verbunden, von denen einige nicht modifizierbar sind, z. Fette Ernährung und Rauchen, Verhaltensweisen, die in Ländern mit hohem Einkommen häufiger vorkommen.

In Bezug auf das Alter, einer der nicht modifizierbaren Risikofaktoren, steigt die Wahrscheinlichkeit einer Darmkrebsdiagnose nach dem 50. Lebensjahr stark an: Mehr als 90% der Fälle von Darmkrebs treten bei Menschen ab 50 Jahren oder älter auf.

Unter modifizierbaren Risikofaktoren ist körperliche Aktivität stark mit einem verringerten Risiko für Dickdarmkrebs verbunden. Studien zeigen, dass körperlich aktivere Menschen ein um 25% geringeres Risiko haben, sowohl proximale als auch distale Dickdarmkrebs zu entwickeln als weniger aktive Menschen.

Überschüssiges Körpergewicht erhöht das CRC -Risiko mit einer stärkeren Assoziation bei Männern als bei Frauen. Die Gewichtszunahme scheint einen größeren Einfluss auf das CRC -Risiko zu haben, wenn es im frühen Erwachsenenalter auftritt als in späteren Lebensphasen, wie die Americam Cancer Society in ihrem Bericht von 2005 angezeigt und durch die Studie von Renehan et al. 2012 bestätigt wurde. Die wissenschaftliche Veröffentlichung von Steins Bisschop CN et al. (2014) zeigt, wie sich die Unterschiede in der weltweiten CRC -Inzidenz mit der Ernährung zusammenhängen, was das Auftreten dieses Krebses stark beeinflusst.

Diäten mit hohem Fett, insbesondere tierischen Fetten, sind ein wichtiger Risikofaktor für Darmkrebs, da sie die intestinale Ausscheidung von Gallensäuren erhöhen, die durch Darmbakterien in Karzinogene metabolisiert werden können und markierte Veränderungen in der mikrobiellen Gemeinschaft induzieren, die in intinale Tumorogenese beteiligt sind .

Einige Studien, wie von Patel SG et al. (2012) berichtet, deuten darauf hin, dass Menschen mit geringem Obst und Gemüse mit geringer Ernährung ein höheres Risiko für Darmkrebs aufweisen können in Obst und Gemüse.

Im November 2009 berichtete die internationale Agentur für Krebsforschung, dass es starke Belege dafür gibt, dass das Rauchen von Tabak CRC verursacht, während für den alkoholischen Getränkekonsum insbesondere für mittelschwere und schwerwiegende Erkenntnisse immer noch keine klaren wissenschaftlichen Beweise vorliegen.

In mehreren europäischen Ländern wurden Screening-Programme für Prävention und Früherkennung für Krebserkrankungen wie CRC durchgeführt. Das Hauptziel des CRC -Screenings besteht darin, asymptomatische oder histologisch fortgeschrittene Krebserkrankungen frühzeitig zu identifizieren. Die meisten Länder verfolgen einen gezielten Ansatz, der auf dem Alter der Bevölkerung basiert, mit der Förderung von fäkalen immunochemischen Tests (FIT), einem kostengünstigen und sich wiederholenden Test, der, wenn sie eine positive Behandlung durch die Gesamtkoloskopie (CT) leiten würde, weiter leiten würde.

Obwohl viele Beobachtungsstudien, wie die Studie von Lee, J. K et al. (2014) und die Forschung von Zauber Ag et alt (2012), bestätigt haben, dass die Koloskopie eine Schutzwirkung bei der Prävention von CRC hat Sein suboptimaler Effekt aufgrund des unerwarteten Risikos eines Intervallkarzinoms.

Bisher gilt die Koloskopie als Goldstandard für die Erkennung von Darmläsionen, obwohl einige kleine Polypen bei der Erkennung möglicherweise noch übersehen werden. Eine systematische Überprüfung der Literatur ergab, dass die Rate der fehlenden Adenome für jedes Adenom 20-26% und 2,1% für große Adenome der Größe (= 10 mm) beträgt. Studien, in denen die durch Koloskopie und virtuellen CT des Dickdarms erhaltenen Ergebnisse verglichen wurden, berichteten über eine durch Koloskopie von 12% für große Polypen (> 1 cm) "fehlende" Polypenrate (> 1 cm), wie von Singh H et al. (2006) berichtet. Die Adenomerkennungsrate (ADR) scheint unter den Operatoren ebenfalls sehr unterschiedlich zu sein.

Künstliche Intelligenz (KI) entwickelt aufgrund ihrer potenziellen Rolle bei der Verbesserung der Qualität der Diagnose und Behandlung in der Medizin ein zunehmendes Interesse.

Insbesondere in der Verdauungsendoskopie könnte AI verwendet werden, um:

1. Minimieren Sie das Risiko einer verpassten Polypenidentifikation während der Koloskopie, erhöhen Sie ADR und verringern folglich die Inzidenz von Intervallkrebs.
2. Verbesserung der optischen Diagnose von Polypen, was zu einer besseren "Management" von ihnen führt (z. B. "Resekten- und Diskard" -Strategie für diminutive Polypen oder komplexe endoskopische Resektionsmethoden oder eine Operation für fortschrittliche Läsionen).

Daher ist es offensichtlich und notwendig, neue Strategien durch einen risikobasierten Ansatz zu verbessern, der individuelle Informationen wie Geschlecht, Alter, Genetik, Komorbiditäten und Exposom, einschließlich Lebensstil und Ernährungsgewohnheiten, in großen prospektiven Kohorten integriert.

Daher beabsichtigt die in dieser Studie zur Kombination der Daten implementierte Strategie, die durch Endoskopie mit AI und anthropometrischen, genetischen Eigenschaften und Exposomendaten erhalten wird , während die Kosten für Einrichtungen reduziert werden ("Gesundheitssystemressourcen" entsperren ").

Dies würde die Anzahl der unnötigen invasiven Verfahren bei Patienten, soweit möglich, verringern und diese Verfahren auf die Art der Patienten abzielen, die am meisten profitieren würden.

Hauptziel Das Ziel der Studie ist es, ein prädiktives Risikomodell zu entwickeln, das für die Personalisierung von Screening-Strategien auf der Grundlage eines Modells nützlich ist, das diejenigen identifiziert, die ein höheres Risiko für ein Hochrisiko-Neoplasma (Advanced Adenoma/Frühstadium Krebs) identifizieren und das Angebot anbieten können Sie ein präziseres und personalisiertes Screening-Programm mit dem Ziel, die diagnostische Belastung für Personen mit geringem Risiko zu verringern.

Das Modell wird auf dem Wissen aufbauen, das bereits über Risikofaktoren bekannt ist, für die eindeutig Hinweise auf die Korrelation mit dem Auftreten von Adenomen (einschließlich seröser Adenome) und Krebs (z. B. Vertrautheit, Rauchgewohnheit, Fleischkonsum, Fettleibigkeit) und Ergänzung dieser Faktoren vorhanden sind Es gibt keine starken Hinweise (z. B. Ernährung, körperliche Aktivität) und die ADR (z. B. Art der optischen oder "AI-vermittelten" Koloskopie) beeinflussen. Somit wird es ein "hybrides" AI-vermittelter Modell mit einem "datengesteuerten" basierten "Teil" und einem "wissensbasierten" Teil sein.

Studiendesign. Open-Label-randomisierte, kontrollierte, interventionelle Studie unter Verwendung von medizinischen Geräten, parallele Gruppen, Einzelzentrum bei Probanden, die positiv auf eine Blutuntersuchung von fäkalen okkulten Blutuntersuchungen getestet wurden, die als Ergebnis einer unabhängigen Einhaltung des Darmkrebs-Screening-Programms der Emilia-Romagna-Region durchgeführt wurden.

Probanden, die positiv auf eine Blutuntersuchung von fäkalen okkulten Blutuntersuchungen testen, werden vom AZIENDA USL-Screening-Zentrum telefonisch für ein Interview kontaktiert, bevor eine eingehende Koloskopie durchgeführt wird, um die Blutungsursache gemäß dem regionalen Screening-Programm zu überprüfen.

Nach dem Telefoninterview geht der Patient in die ambulante Klinik, um ein Rezept und eine Vorbereitung auf die Darmreinigung zu erhalten. Zu diesem Zeitpunkt erhält er Fragebögen, die zur Untersuchung der Ernährungsart und zur körperlichen Aktivität nützlich sind.

Der Patient am geplanten Datum und nach der Vorbereitung des Darms geht in die ambulante Klinik, um die Koloskopie durchzuführen und die Fragebögen in Bezug auf Essgewohnheiten und körperliche Aktivität zu übergeben.

Die Patienten werden mit künstlicher Intelligenz zu traditioneller Koloskopie oder Koloskopie randomisiert.

Wenn Polypen und/oder verdächtige Läsionen mit der Durchführung der Koloskopie nachgewiesen werden, kann der Spezialist je nach Art des gefundenen klinischen Problems eine Follow-up-Koloskopie nach 1, 3 oder 5 Jahren durchführen. Diese Daten werden auch für die vorliegende Studie als Follow-up gesammelt, um Informationen zu erhöhen und den Screening-Weg gemäß den Merkmalen jedes Patienten zu optimieren.

Die Festlegung der Studie findet im U.O. Gastroenterologie von IRCCS AOUBO, die für die Registrierung von Patienten verantwortlich sein wird. Der U.O. Die klinische Regierungsführung und Qualität von IRCCS AOUBO und der University of Bologna arbeiten in der Studie zusammen.

Teilnehmerberechtigung (Einschluss-/Ausschlusskriterien)

Wird einbezogen sein:

1. Probanden im Alter zwischen 50 und 69 Jahren
2. Männliches und weibliches Geschlecht
3. Probanden, die sich positiv für eine Blutuntersuchung (FECULE Occult Bloodest) vorstellten, die während des Darmkrebs-Screening-Programms der Emilia-Romagna-Region durchgeführt wurden
4. Probanden, die der Studie eine schriftliche Zustimmung erteilt haben.

Wird ausgeschlossen:

1. Themen, die die italienische Sprache nicht verstehen
2. Probanden mit der Vorgeschichte der gesamten Kolektomie oder der Darmresektion
3. Probanden, die eine Koloskopie in den letzten 12 Monaten durchgeführt haben
4. Probanden mit Kontraindikationen zur Koloskopie
5. Probanden mit Kontraindikationen zur Sedierung oder Anästhesie
6. Themen mit einer persönlichen Geschichte von CRC
7. Probanden mit ererbten Magen-Darm-Krebs-Syndrom: familiäre adenomatöse Polypose (FAP), abgeschwächtes FAP, MUTYH-assoziierter Polypose, Lynch- oder Lynch-ähnliches Syndrom und gezacktes Polyposis-Syndrom
8. Probanden mit entzündlicher Darmerkrankung (Morbus Crohn, Colitis ulcerosa)

Die Behandlung und Follow-up-Koloskopie werden nach der traditionellen Methode (CT) oder mit der Unterstützung von medizinischem Gerät (künstliche Intelligenz-AI) gemäß der Randomisierung durchgeführt, die zentral für Gruppen von 8 bis 12 Patienten durchgeführt wird. Die Erzeugung der Randomisierungssequenz erfolgt über den Zufallszahlengenerator aus "Das Portal der Emilia Romagna Region" (http://wwwservizi.regione.emilia-romagna.it/generatore/).

Die Koloskopie wird mit Olympus -Koloskopen durchgeführt, die bereits im IRCCS AOUBO Gastroenterology OU mit oder ohne Hilfe des GI -Genius -AI -Systems erhältlich sind, das durch Mittel aus der DIRE - Digital Lifelong Prevention Project PNC00002 des Ministeriums der Universität und des Forschungsministeriums erworben wird.

Es wird erwartet, dass die Stichprobengröße mindestens 1400 für einen Zeitraum von 18 Monaten in die Studie aufgenommen wird.

Dauer der Studie Die Studie wird eine Dauer von 72 Monaten haben.

Analysemethode Die Analysen werden vom Personal des Ministeriums für elektrische Energie- und Informationstechnik "Guglielmo Marconi" der Universität Bologna durchgeführt.