色素性皮膚病変の人工知能支援評価 (NNCD)

バックグラウンド

悪性黒色腫 (MM) は致命的な癌であり、世界中で年間約 160,000 人の新規症例と 48,000 人の死亡が報告されています [1]。 MM の発生率は、1950 年から 2007 年の間に男性で 17 倍以上 (10 万人あたり 1.9 から 33.5)、女性で 9 倍以上 (10 万人あたり 2.6 から 25.3) に上昇しました [2]。 1 年あたり 76,000 人の新規症例と 9,000 人の死亡が診断されていると推定されています (米国のみ、2017 年) [3]。 ヨーロッパ諸国は 22000/年をもたらします。 ステージ4のメラノーマ。

MM は被験者の約 70% で de novo で始まり、小さな 2 ミリ以上の表在性皮膚病変があり、診断されないままにしておくと、より進行した段階の癌に発展する可能性があり、その後、無症状のリンパ節が広がり、肝臓などの重要臓器に浸潤します。そして脳。 MM は、皮膚への直接浸潤、mm 単位の Breslow スケール、またはその皮膚レベルの関与、クラーク 1 ～ 5 の構造的皮膚レベルの関与によってステージングされます。 どちらの評価方法も長期生存の予測因子であり、1 mm 未満の Breslow 深度ではほとんど変化せず、Clark III ステージを超えると大幅に減少します。 したがって、一般に小さな黒色腫と呼ばれる黒色腫の早期発見が重要です。

MM検出の現在の方法論

現在、皮膚黒色腫を検出するための以下の異なる方法および診断手段が診断手段として採用されています。

1. Asymmetry、Border、Color、Diameter、Evolvement (ABCDE ルール) による視覚認識。 30 年前の方法論であり、現在も実行されており、評価しています: ABCDE。 これは、臨床スキルと本能を信頼する米国の皮膚科医の一部によって使用されています [4]。 その生来の複雑さと無数の認識パターンにより、エピルミネッセンス顕微鏡によるダーモスコピーは、非ユーザーの皮膚科医の 60% によって効果がないと見なされ、30% は時間がかかり、実行不可能であると報告しています。 上記の規則は 2015 年に見直され [5]、黒色腫の認識基準として 6 mm を超える直径の使用を教示しています。 その結果、メラノーマの 70 ～ 80% は小さなメラノーマとして de novo で始まるため、メラノーマの早期発見には寄与しません。 直径の基準を変更しようとすると、つまり想定される 6 mm の直径が減少すると、感度と特異度が大幅に低下し、黒色腫の早期発見に ABCDE が無効になります。 これらの基本的な視覚的基準は広く使用されていますが、すべての黒色腫は小さな黒色腫として始まるため、進行中の黒色腫を見逃す生来の基準により、効果的な予防方法ではないと結論付けられています。

2. エピルミネッセンス顕微鏡法は 65 年前の技術であり、評価のゴールデン スタンダードと見なされています。 診断者のスキルと知識に大きく依存します。 エピルミネセンス顕微鏡は、臨床観察と組織病理学的診断との間の架け橋です。 真皮乳頭までの皮膚色素の可視化を可能にし、検出感度と特異性を向上させます。 分析は、複雑なダーモスコピー パターン分析に基づくダーモスコピー ルール [6] に基づいて臨床医によって行われます。

   病変の完全なダーモスコピーパターン分析が診断の主流です。 ダーモスコピック パターンのそれぞれは、範囲、直径、一般的または局所的な外観で分岐するか、同じ病変にさまざまな領域の発現を伴う複数のパターンとして進化し、百科事典のタスクを超えて診断をレンダリングします。

   ダーモスコピック パターン分析法は複雑であるため、簡素化された ABCD ルール、中間 7 ルール評価、11 ルール チェックリストなど、さまざまな修正が提案されました。 無数のデータとその解釈により、ダーモスコピーの専門家でさえ、5:1 から 15:1 の比較的低い比率で黒色腫を特定することができます。つまり、1 つの皮膚黒色腫の診断を行うために実行される良性病変の生検の数です。

   さらに、明るい茶色の構造のない領域の基準と同様に、1つの診断的兆候が他の兆候よりも敏感である可能性があるという主張があります. 皮膚科医は通常、腫瘍の成長と最も効果的な予防の重要な時期である初期の小さな黒色腫の診断に失敗します.

3. 一時的な全身写真による視覚認識は、まだ標準化されていない方法論であり、時間と患者の費用がかかる手順です。 これは人間による比較評価を使用し、照明、背景、カメラの位置により、測定の実行中にピクセル写真の偏りを受けます。 人工知能による患者評価の追加、リアルタイムでの病変のさまざまな比色および幾何学的パラメーターのコンピューター評価に基づく分析は、限られた利点しか与えず、経験の浅いまたは経験豊富な臨床医と比較して、より多くの偽陽性をもたらすことがあります。
4. 画像解析をさらに使用してメラニン、コラーゲン、およびヘモグロビンの測定を提供するマルチスペクトロメトリーデバイスは、エピルミネッセンス顕微鏡に利点を与えません。 より高い感度を表示しますが、これらの方法論の特異性は、黒色腫の識別率における単純なエピルミネッセンス顕微鏡法よりもかなり低くなっています。
5. 3D イメージングに低出力レーザーを使用する共焦点走査顕微鏡法。 診断の有効な手段。 ただし、この方法論はアーティファクトの影響を受けやすいため、この方法論の使用は、その高コスト、2000 ～ 4000 枚の画像の長期 (6 か月) 学習曲線、および高度に専門化され訓練された個人の要件によって制限されます。
6. 開発中の実験的手法: 同様に、電気インピーダンス分光法、光コヒーレンストモグラフィー、高周波超音波、レーザー ドップラー灌流イメージング、ダイナミック サーマル イメージング、光音響顕微鏡法がさらに開発され、証明される予定です。

臨床要件

新しい非侵襲的方法論を特定することが望ましい

1. 形成異常母斑、スピッツ母斑、MM などの色素性皮膚病変の診断感度を向上
2. 小さな MM を識別し、
3. 生検する病変の特異性を高める
4. 非侵襲的な高速テクノロジー。

一般的な方法

一般に、患者は、皮膚病変の苦情、またはリスクの高い患者の場合は定期的に受診するようにという理由で、医師によって評価されます。

時間がかかるように見えるかもしれないので、ダーモスコピーを使用するか、それを使用する熟練した皮膚科医はごく一部です. 熟練度の国際基準はありません。 ダーモスコピーのゴールデン スタンダードの教科書でさえ存在しません。

疑わしい病変を認識すると、患者は生検のために外科医に紹介されます。

最近再検討され、上記の観点から、メラノーマの発生率は増加し続けています。 現在のすべての方法は、通常、初期段階で黒色腫を診断するものではなく、エピルミネッセンス顕微鏡法はユーザーに大きく依存しており、診断を見逃すことがよくあります。 早期切除は、黒色腫に関連する死亡者数を減らすための唯一の戦略です。 良性病変の不必要な切除は、罹患率を増加させ、黒色腫スクリーニングに関連する医療費を引き上げます。その結果、Surgeon General (2016) による全身スクリーニングの推奨制限が生じ、そのようなスクリーニングの有効性が疑問視されています。

今後 15 年以内に黒色腫の発生率が 1:15 に増加すると予想されることを考えると、より体系化された方法論とシステムが必要であることは明らかです。 異形成母斑から小さな黒色腫までの好機を捉えることができる新しいデバイスは、今日の医療システムにとって非常に有用です。

主な研究目的

• 生検と比較して、分類子の結果に対する感度が少なくとも 75% 感度は、正しく診断された異形成母斑、スピッツ母斑または黒色腫の割合です。 [ 安全上の問題として指定: いいえ ]。
• 生検と比較して、修正分類技術 (MCT) の結果で少なくとも 85% の感度が得られます。 感度は、正しく診断された異形成母斑、スピッツ母斑または黒色腫の割合です。 【保安上の問題の指定：なし】
• 生検と比較して、分類子の結果について少なくとも 33% の特異性。 特異度は、正しく識別された異形成母斑、スピッツ母斑または黒色腫の割合です。 【保安上の問題の指定：なし】
• 生検と比較して、MCT の結果に対する特異性は少なくとも 33% です。 特異度は、正しく識別された異形成母斑、スピッツ母斑または黒色腫の割合です。 【保安上の問題の指定：なし】

二次試験の目的

• 生検結果と比較したMCTの陽性適中率［安全性問題指定：なし］
• MCTの陰性適中率 [ 安全性問題指定：なし ]
• MCTの偽陽性率 [ 安全性問題指定：なし ]
• MCTの偽陰性率 [ 安全性問題指定：なし ]
• 2つのダーモスコープの違い【安全性問題指定：なし】
• 生検結果と比較した Classifier の陽性的中率 [ 安全性の問題として指定: いいえ ]
• Classifier の負の適中率 [ 安全性の問題に指定: いいえ ]
• Classifier の偽陽性率 [ 安全性の問題に指定: いいえ ]
• Classifier の偽陰性率 [ 安全性の問題指定: なし ]
• 臨床的決定 感度と特異度の割合。