Mesterséges intelligencia a vastag- és végbélpolipok jellemzésében

Bevezetés Világszerte a vastag- és végbélrák (CRC) a 4. leggyakoribb rák, és a rákkal összefüggő halálozások 3. oka. Portugáliában a CRC a 3. leggyakoribb oka és a 2. vezető oka a rákkal összefüggő halálozásnak. A kolorektális karcinogenezisben a colorectalis polipok (adenomatikus vagy fogazott polipok) premalignus elváltozásoknak minősülnek. A kolorektális polipok kimutatása és az azt követő reszekció hatékonyan csökkenti a CRC előfordulását és mortalitását, valamint az intervallum CRC kockázatát, és a CRC megelőzésének kulcsfontosságú szempontja. A kolorektális polipok kimutatását tekintve az endoszkóposok között nagy különbségek mutatkoznak az adenomák, a CRC fő premalignus elváltozásainak kimutatásában, és az adenomák kimutatási arányában (ADR) fordulnak elő. Az ADR a kolorektális nyálkahártya gondos vizsgálatának jelzője, amely a kolonoszkópia minőségét tükrözi, ami fordítottan összefügg az intervallum CRC vagy a rákkal összefüggő halálozás kockázatával. A szűrő kolonoszkópiával összefüggésben a minimális ADR 25%, hogy csökkentse az intervallum CRC és a halál kockázatát, előre láthatóan magasabb, ha pozitív okkult vérvizsgálatot találnak a székletben, bár a pontos érték még tisztázásra vár. A fogazott polipok kimutatási aránya erősen korrelál az ADR-rel.

A kis polipok körülbelül 50%-a nem adenomás, és ezeknek a polipoknak nincs rosszindulatú daganata, különösen a kis polipok esetében, amelyek rákkockázata rendkívül alacsony (0-0,6%). Ezeknek a nem adenomás polipoknak a reszekciója növelheti az orvosi költségeket és a polipektómia utáni szövődményekkel (vérzés, perforáció) kapcsolatos kockázatokat.

A mesterséges intelligencia által végzett valós idejű optikai diagnosztika javíthatja a kolonoszkópia költség-haszon és hatékonyságát, mint segédeszközt annak eldöntésében, hogy mely polipokat kell reszekálni, és mely polipokat kell visszanyerni a szövettani jellemzéshez. Gyakorlati alkalmazása azonban ≥ 90%-os negatív prediktív értékkel jár az optikai diagnosztikában, hogy ne legyen kihatása az intervallum CRC és az orvosi-jogi kérdések tekintetében.

A CAD EYE® (Fujifilm, Europe, Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Düsseldorf, Németország) egy teljesen automatizált számítógépes program, amely lehetővé teszi a vastagbélpolipok detektálását, valamint szövettani osztályozását mesterséges intelligencia technológiával mély tanulással, ún. REilI. Ha jó minőségű kolonoszkópiában alkalmazzák, úgy tűnik, hogy javítja a polipok kimutatási arányát és az ADR valós időben, a kolonoszkópia során. Valójában a nehéz elváltozások kimutatása továbbra is az egyik legnagyobb kihívás az endoszkópia területén az elmúlt években, különösen a lapos elváltozások, a többszörös polipok és a kép perifériáján elhelyezkedő polipok esetében. A colorectalis polipok kimutatását 3 egyidejű azonosító mutatja, 2 vizuális és 1 hallási. A vizuális azonosítók egy érzékelő doboznak felelnek meg a feltételezett polipok területén és egy félkörnek a kép perifériáján, amely megfelel annak a kvadránsnak, ahol a gyanús polipok találhatók. A hallási inger egy olyan hangerővel állítható hangjelnek felel meg, amelyet gyanús polip észlelésekor bocsátanak ki. A hisztopatológia optikai jellemzését tekintve a vastagbél-rektális polipokat 2 típusba sorolják: hiperplasztikus (zöld színű), amelyek magukban foglalják a hiperplasztikus és fogazott polipokat, valamint a daganatos (sárga színű) az adenomák és adenokarcinómák típusát. Ezenkívül lehetővé teszi ennek a jellemzésnek a végrehajtását 3 megbízhatósági szinten és a gyanús terület helyzetének feltérképezését.

Ez a rendszer lehetővé teszi a kolorektális polipok kimutatásával és jellemzésével kapcsolatos videók tárolását, amely a kolonoszkópia egyik elismert minőségi eszköze.

A kolorektális polipok észlelési módja fehér fényes képalkotásban (WLI) vagy linked Color Imagingben (LCI), míg az optikai jellemzés kék fényes képalkotásban (BLI) történik, a kép rögzítése vagy nagyítása nélkül. Ez az eszköz felhasználóbarát, egyszerű, intuitív, és nem zavarja a kolonoszkópiás képeket.

Célok

Elsődleges célok

• A CAD EYE® rendszerrel végzett számítógépes diagnosztika diagnosztikai pontosságának értékelése a colorectalis polipok valós idejű optikai jellemzésében, összehasonlítva a digitális kromoendoszkópiával;
• A CAD EYE® rendszerrel végzett számítógépes diagnosztika diagnosztikai pontosságának értékelése a colorectalis polipok valós idejű optikai jellemzésében, szövettani elemzéssel összehasonlítva.

Másodlagos célok

• A CAD EYE® rendszerrel végzett számítógépes diagnosztika diagnosztikai pontosságának értékelése vastagbélpolipok valós idejű optikai jellemzésében a méret (≤5, 6-9mm és ≥10mm), a lokalizáció és a szövettani típus (hiperplasztikus, fogazott sessilis lézió) tekintetében , adenoma, adenokarcinóma);
• CAD EYE® rendszerrel végzett számítógépes diagnosztika diagnosztikai pontosságának értékelése a colorectalis polipok valós idejű optikai jellemzésében, az endoszkópos tapasztalata alapján.

Népesség és módszertan

Vizsgálat típusa Prospektív megfigyeléses kohorsz vizsgálat

Minta típusa A Centro Gasztroenterológiai Osztályán végzett, jó minőségű bélelőkészítéssel (szegmensenként legalább két pont és a Boston Bowel Preparation összpontszáma legalább hat pont) elektív kolonoszkópián átesett egymást követő betegek teljes száma. Hospitalar e Universitário de Coimbra, E.P.E., Coimbra, Portugália, legalább egy azonosított kolorektális polippal, függetlenül a teljesítmény indikációjától.

A vizsgálat felépítése Minden kolonoszkópiát az endoszkópos (gyakornok és tapasztalt endoszkópos) végez CAD EYE® használatával detektálási módban (WLI vagy LCI), a kolonoszkópia lekérése során. Ha az endoszkópos polipgyanús polipot azonosítja, az első fázisban az endoszkópos WLI és BLI módban, a második fázisban pedig a CAD EYE® BLI-vel végzi az optikai jellemzést.

Módszerterv 1. fázis. Rövid virtuális kromoendoszkópos képzés a vastagbélpolipok (WLI, LCI és BLI) jellemzéséről

2. fázis. CAD EYE® rendszer a kolonoszkópiás visszakeresés során:

2.1. CAD EYE® rendszer KI: Virtuális kromoendoszkópia (BLI) - a WLI-ben és BLI-ben feltételezett polip független jellemzése az első endoszkópos és a második endoszkópos által (ikonografikus rekord) 2.2. CAD EYE® rendszer BE: Jellemző mód (BLI): A feltételezett polip jellemzése CAD EYE® segítségével, és ennek megfelelően a jellemzési szint (1-től 3-ig) (ikonografikus rekord) 3. fázis. Szövettani értékelés (gasztrointesztinális szakértelemmel rendelkező patológus): Reszekció és helyreállítás polipgyanús esetről anatómopatológiai jellemzésre

A Methods fázisainak részletes ismertetése 1. fázis. Rövid virtuális kromoendoszkópos képzés a vastagbélpolipok (WLI, LCI és BLI) jellemzéséről A virtuális kromoendoszkópia képzést online kell végrehajtani a BASIC e-learning platformon keresztül (bli.eu/category/e-learning/ ). Ezt a képzést a projektben részt vevő valamennyi résztvevőnek (gyakornoknak és tapasztalt endoszkóposnak) el kell végeznie a gyakorlati alkalmazása előtt, amely lehetővé teszi a kolorektális polipok virtuális kromoendoszkópiájának BLI-vel történő jellemzésével kapcsolatos készségek elsajátítását. Ezenkívül el kell végezni a kolorektális polipok gödörmintázatának Kudo-osztályozásának rövid áttekintését.

2. fázis. Kolorektális polipok értékelése valós időben – Kolorektális polipok optikai jellemzése Az azonosított polip optikai jellemzésének első megközelítése a polip értékeléséből áll, először WLI módban, majd BLI módban, a CAD EYE® OFF funkcióval. . Ezt az értékelést szisztematikusan két független endoszkóposnak kell elvégeznie a vizsgálóhelyiségben, és mindkettő értékelését a vizsgálatot nem végző endoszkópos szakorvosnak külön feljegyzési lapra kell rögzítenie. A két endoszkópos szakember lehetőleg (de nem feltétlenül) legyen egy tapasztalt endoszkópos és egy gyakornok az elmúlt évekből, és legalább egy tapasztalt endoszkópos jelenléte kötelező. A független értékelést szakaszos és rögzített megközelítés garantálja: 1. lépés - Az 1. endoszkópos (kolonoszkópiát végző endoszkópos szakorvos) kéri a polip értékelést és írásos jegyzőkönyvet a 2. endoszkópos szakorvostól (aki nem a kolonoszkópiát végzi) - vak értékelés, mert az 1. sz. endoszkópos nem verbalizálja értékelését); 2. pillanat - amikor a 2. endoszkópos jelzi, hogy befejezte a rekordját, az 1. endoszkópos szóban kifejezi besorolását, amelyet a 2. endoszkópos rögzít. Ennek az értékelésnek tartalmaznia kell a polip kórszövettani típusát (hiperplasztikus, adenoma, ülő fogazott elváltozás vagy egyéb típus) és az elvégzett értékelés megbízhatósági szintjét (magas vagy alacsony). A gödörmintázat Kudo osztályozása is rögzíthető (opcionális).

Ezt követően aktiválni kell a CAD EYE® optikai karakterizálási módját (CAD EYE® ON) BLI módban a CAD EYE® optikai jellemzésének kiértékeléséhez hiperplasztikus vagy neoplasztikus polipokban, valamint a jellemzési szint (1-től 3-ig fokozatos) értékeléséhez. ). A CAD EYE® értékelését a kolonoszkópiát nem végző endoszkóposnak is fel kell jegyeznie a saját adatlapjára.

A kiértékelt polipok ikonográfiai rögzítését WLI és BLI módban, valamint a kiértékelő videót a CAD EYE® használatával BLI jellemzési módban kell elkészíteni.

3. fázis: Szövettani kiértékelés (gasztrointesztinális szakértelemmel rendelkező patológus által) Az azonosított vastagbélpolipok kimutatása és optikai jellemzése után a reszekciót a polip méretének és típusának megfelelő legmegfelelőbb technikával kell elvégezni (hidegcsipesszel történő polipectomia, ha mérete <3 mm), hideg pergő polipectomia, ha a méret 3-10 mm között van, és diatermikus pergő polipectomia/endoszkópos nyálkahártya reszekció 10 mm-nél nagyobb elváltozások esetén) és a colorectalis polip helyreállítása az anatómopatológiai jellemzéshez. Minden kolorektális polipot külön injekciós üvegbe kell gyűjteni. Az optikai jellemzés összehasonlító értékelése során a helyre nem állított polipokat nem veszik figyelembe.

Statisztikai elemzés A CAD EYE® diagnosztikai teljesítményét az arany standarddal (szövettani jellemzés az optikai jellemzési fázisban) összehasonlítva értékelik a diagnosztikai pontosság, érzékenység, specificitás, pozitív prediktív érték és negatív prediktív érték tekintetében. Részelemzés végezhető a polip méretére, elhelyezkedésére és szövettani típusára, valamint az endoszkópos szakképzettségére vonatkozóan.

A minta méretének kiszámítása A 0,05-ös alfa-kockázat és a 0,2-es béta-kockázat kétoldali vizsgálatához 197 vastagbélpolipot kell bevonni, feltételezve, hogy a kezdeti beavatkozás előtti diagnosztikai arány 0,7 és a végső beavatkozás utáni arány 0,82.

Várt eredmények Az új CAD EYE® rendszer várhatóan körülbelül 78,4%-os diagnosztikai pontossággal rendelkezik a vastagbélpolipok optikai jellemzésében, amely a tapasztalt endoszkóposokhoz (78,4% vs 79,6%) hasonlít majd, és jobb a kevésbé tapasztalt endoszkóposoknál (70,7% vs 79). %).(14) Így az új CAD EYE® rendszer nagy pontosságú optikai jellemzést tesz lehetővé, amely döntéshozatali eszközként hat az endoszkópos szakember számára olyan optikai diagnózison alapuló stratégiákban, mint a "diagnózis és a hátrahagyás" a szigmabélből és a végbélből származó kicsiny polipok esetében, amelyek nagyfokú károsodást okoznak. a hiperplasztikus szövettanba vetett bizalom és a kicsinyített polipok "jóslása, reszekciója és elvetése".