L'intelligence artificielle dans la caractérisation des polypes colorectaux

Introduction Dans le monde, le cancer colorectal (CCR) est le 4e cancer le plus fréquent et la 3e cause de décès par cancer. Au Portugal, le CCR est la 3e cause la plus fréquente et la 2e cause de mortalité liée au cancer. Dans la carcinogenèse colorectale, les polypes colorectaux (polypes adénomateux ou dentelés) sont considérés comme des lésions précancéreuses. La détection des polypes colorectaux et la résection subséquente sont efficaces pour réduire l'incidence et la mortalité du CCR et le risque de CCR d'intervalle, et constituent l'aspect crucial de la prévention du CCR. En ce qui concerne la détection des polypes colorectaux, il existe une grande variation parmi les endoscopistes en termes de compétences pour la détection des adénomes, les principales lésions précancéreuses du CCR, traduites en taux de détection des adénomes (ADR). L'ADR est considéré comme un marqueur d'inspection minutieuse de la muqueuse colorectale, traduisant la qualité de la coloscopie, qui est inversement associée au risque de CCR d'intervalle ou de décès lié au cancer. Dans le cadre de la coloscopie de dépistage, l'ADR minimum est de 25 % pour réduire le risque de CCR d'intervalle et de décès, étant prévisible plus élevé si un test de sang occulte fécal positif est trouvé, bien que la valeur exacte reste encore à élucider. Le taux de détection des polypes dentelés a été fortement corrélé avec l'ADR.

Environ 50% des petits polypes sont non adénomateux et ces polypes n'ont aucun potentiel de malignité, en particulier pour les petits polypes, dont le risque de cancer est extrêmement faible (0-0,6%). La résection de ces polypes non adénomateux peut augmenter les coûts médicaux et les risques liés aux complications post-polypectomie (saignement, perforation).

Le diagnostic optique en temps réel par intelligence artificielle peut améliorer le rapport coût-bénéfice et l'efficacité de la coloscopie en tant qu'outil auxiliaire dans la prise de décision concernant les polypes à réséquer et les polypes à récupérer pour la caractérisation histologique. Cependant, son application pratique implique une valeur prédictive négative ≥ 90% dans le diagnostic optique afin de ne pas avoir d'implications en termes de CCR d'intervalle et de problèmes médico-légaux.

CAD EYE® (Fujifilm, Europe, Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Düsseldorf, Allemagne) est un programme informatique entièrement automatisé, qui permet la détection des polypes colorectaux ainsi que leur classification histologique à l'aide de la technologie d'intelligence artificielle utilisant l'apprentissage en profondeur, dite REilI. Lorsqu'il est appliqué dans une coloscopie de haute qualité, il semble améliorer le taux de détection des polypes et l'ADR en temps réel, au cours de la coloscopie. En effet, la détection des lésions difficiles reste l'un des défis majeurs dans le domaine de l'endoscopie ces dernières années, en particulier pour les lésions planes, les polypes multiples et les polypes situés à la périphérie de l'image. La détection des polypes colorectaux est matérialisée par 3 identifiants simultanés, 2 visuels et 1 auditif. Les identifiants visuels correspondent à une boîte de détection dans la zone des polypes suspects et un demi-cercle à la périphérie de l'image, correspondant au quadrant où se situent les polypes suspects. Le stimulus auditif correspond à un signal sonore à volume réglable émis lors de la détection d'un polype suspect. Concernant la caractérisation optique de l'histopathologie, les polypes colo-rectaux sont classés en 2 types, hyperplasiques (couleur verte), qui regroupent les polypes hyperplasiques et dentelés, et néoplasiques (couleur jaune), pour les adénomes et les adénocarcinomes. De plus, il permet d'effectuer cette caractérisation en 3 niveaux de confiance et la cartographie de la position de la zone suspectée.

Ce système permet le stockage de vidéos liées à la fois à la détection et à la caractérisation des polypes colorectaux, l'un des outils de qualité reconnus en coloscopie.

Le mode de détection des polypes colorectaux est réalisé en imagerie en lumière blanche (WLI) ou Linked Color Imaging (LCI), tandis que la caractérisation optique est réalisée en mode Blue Light Imaging (BLI), sans qu'il soit nécessaire de fixer ou de zoomer l'image. Cet outil est convivial, simple, intuitif et n'interfère pas avec les images de coloscopie.

Objectifs

Objectifs principaux

• Évaluer la précision diagnostique du diagnostic assisté par ordinateur à l'aide du système CAD EYE® dans la caractérisation optique en temps réel des polypes colorectaux par rapport à la chromoendoscopie numérique ;
• Évaluer la précision diagnostique du diagnostic assisté par ordinateur à l'aide du système CAD EYE® dans la caractérisation optique en temps réel des polypes colorectaux par comparaison avec l'analyse histopathologique.

Objectifs secondaires

• Évaluer la précision diagnostique du diagnostic assisté par ordinateur à l'aide du système CAD EYE® dans la caractérisation optique en temps réel des polypes colorectaux en termes de dimension (≤5, 6-9mm et ≥10mm), de localisation et de type histologique (lésion sessile hyperplasique, dentelée , adénome, adénocarcinome);
• Évaluer la précision diagnostique du diagnostic assisté par ordinateur à l'aide du système CAD EYE® dans la caractérisation optique en temps réel des polypes colorectaux selon l'expérience de l'endoscopiste.

Population et méthodologie

Type d'étude Étude de cohorte observationnelle prospective

Type d'échantillon Le nombre total de patients consécutifs ayant subi une coloscopie élective avec une préparation intestinale de haute qualité (au moins deux points par segment et au moins six points au score total de Boston Bowel Preparation), réalisée au service de gastroentérologie du Centro Hospitalar e Universitário de Coimbra, E.P.E., Coimbra, Portugal, avec au moins un polype colorectal identifié, quelle que soit l'indication de sa performance.

Conception de l'étude Toutes les coloscopies seront réalisées par l'endoscopiste (stagiaire et endoscopiste expérimenté) à l'aide de CAD EYE® en mode détection (WLI ou LCI), lors du retrait de la coloscopie. Lorsqu'un polype suspect est identifié par l'endoscopiste, la caractérisation optique est réalisée par l'endoscopiste en modes WLI et BLI, dans un premier temps et par le CAD EYE® avec BLI, dans un second temps.

Plan des méthodes Phase 1. Formation brève en chromoendoscopie virtuelle sur la caractérisation des polypes colorectaux (WLI, LCI et BLI)

Phase 2. Système CAD EYE® appliqué lors du prélèvement par coloscopie :

2.1. Système CAD EYE® OFF : Chromoendoscopie virtuelle (BLI) - caractérisation indépendante d'un polype suspecté en WLI et BLI par le premier endoscopiste et par le second endoscopiste (dossier iconographique) 2.2. Système CAD EYE® activé : Mode de caractérisation (BLI) : Caractérisation d'un polype suspecté par CAD EYE® et respectivement niveau de caractérisation (1 à 3) (dossier iconographique) Phase 3. Évaluation histopathologique (pathologiste avec expertise gastro-intestinale) : Résection et récupération d'un polype suspecté pour caractérisation anatomopathologique

Explication détaillée des phases de la méthode Phase 1. Brève formation en chromoendoscopie virtuelle sur la caractérisation des polypes colorectaux (WLI, LCI et BLI) La formation en chromoendoscopie virtuelle doit être effectuée en ligne via la plateforme d'apprentissage en ligne BASIC (bli.eu/category/e-learning/ ). Cette formation devra être réalisée par tous les participants inscrits au projet (stagiaires et endoscopistes expérimentés) avant son application pratique, ce qui permettra l'acquisition de compétences sur la caractérisation de la chromoendoscopie virtuelle des polypes colorectaux par BLI. De plus, un bref examen de la classification Kudo du modèle de fosse des polypes colorectaux devrait être effectué.

Phase 2. Evaluation des polypes colorectaux en temps réel - Caractérisation optique des polypes colorectaux La première approche sur la caractérisation optique d'un polype identifié consiste en l'évaluation du polype, d'abord en mode WLI puis en mode BLI, avec CAD EYE® OFF . Cette évaluation doit être systématiquement effectuée par deux endoscopistes indépendants dans la salle d'examen, et l'évaluation des deux doit être enregistrée sur une fiche séparée par l'endoscopiste qui n'effectue pas l'examen. Les deux endoscopistes doivent de préférence (mais pas nécessairement) être un endoscopiste expérimenté et un stagiaire de ces dernières années, et la présence d'au moins un endoscopiste expérimenté est obligatoire. L'évaluation indépendante est garantie par une approche progressive et enregistrée : 1ère étape - Le 1er endoscopiste (endoscopiste réalisant la coloscopie) demande l'évaluation des polypes et la trace écrite par le 2ème endoscopiste (celui qui ne réalise pas la coloscopie) - évaluation en aveugle car le 1er l'endoscopiste ne verbalise pas son évaluation); 2ème moment - lorsque le 2ème endoscopiste signale qu'il a terminé son dossier, le 1er endoscopiste explicite verbalement sa classification, qui est enregistrée par le 2ème endoscopiste. Cette évaluation doit inclure le type histopathologique de polype (hyperplasique, adénome, lésion sessile en dents de scie ou autre type) et le niveau de confiance de l'évaluation effectuée (élevé ou faible). La classification Kudo du modèle de fosse peut également être enregistrée (facultatif).

Par la suite, le mode de caractérisation optique de CAD EYE® (CAD EYE® ON) en mode BLI doit être activé pour l'évaluation de la caractérisation optique CAD EYE®, dans les polypes hyperplasiques ou néoplasiques, ainsi que le niveau de caractérisation (gradué de 1 à 3 ). L'évaluation du CAD EYE® doit également être enregistrée par l'endoscopiste dans la salle d'examen qui n'effectue pas la coloscopie, sur sa propre feuille d'enregistrement.

L'enregistrement iconographique des polypes évalués en modes WLI et BLI et la vidéo d'évaluation à l'aide de CAD EYE® en mode de caractérisation BLI doivent être effectués.

Phase 3. Bilan histopathologique (par un anatomopathologiste ayant une expertise gastro-intestinale) Après détection et caractérisation optique des polypes colorectaux identifiés, leur résection doit être réalisée par la technique la plus appropriée selon la taille et le type de polype (polypectomie à la pince froide si dimensions <3mm), polypectomie au collet froid si dimension entre 3-10mm et polypectomie au collet diathermique/résection muqueuse endoscopique si lésions >10mm) et récupération du polype colorectal pour caractérisation anatomopathologique. Chaque polype colorectal doit être récupéré dans un flacon séparé. Les polypes non récupérés ne seront pas comptés pour l'évaluation comparative de la caractérisation optique.

Analyse statistique Les performances diagnostiques de CAD EYE® seront évaluées par comparaison avec le gold standard (caractérisation histologique dans la phase de caractérisation optique), en termes de précision diagnostique, de sensibilité, de spécificité, de valeur prédictive positive et de valeur prédictive négative. Une sous-analyse peut être effectuée en fonction de la taille, de l'emplacement et du type histologique du polype, ainsi que de l'expertise de l'endoscopiste.

Calcul de la taille de l'échantillon Pour un risque alpha de 0,05 et un risque bêta de 0,2 pour un test bilatéral, il sera nécessaire d'inclure 197 polypes colorectaux en supposant que le ratio diagnostique pré-intervention initial est de 0,7 et le ratio post-intervention final est de 0,82.

Résultats attendus On s'attend à ce que le nouveau système CAD EYE® ait une précision diagnostique dans la caractérisation optique des polypes colorectaux d'environ 78,4 %, comparable aux endoscopistes expérimentés (78,4 % vs 79,6 %) et supérieure aux endoscopistes moins expérimentés (70,7 % vs 79,6 %).(14) Ainsi, le nouveau système CAD EYE® permettra une caractérisation optique avec une grande précision impactant comme un outil de prise de décision pour l'endoscopiste dans les stratégies basées sur le diagnostic optique telles que "diagnostiquer et laisser derrière" pour les polypes diminutifs du côlon sigmoïde et du rectum avec un degré élevé de confiance dans l'histologie hyperplasique et "prédire, réséquer et éliminer" pour les polypes minuscules.