대장 용종 특성화의 인공 지능

소개 전 세계적으로 대장암(CRC)은 4번째로 흔한 암이며 암 관련 사망의 3번째 원인입니다. 포르투갈에서 CRC는 세 번째로 흔한 원인이며 암 관련 사망의 두 번째 주요 원인입니다. 결장직장 발암에서 결장직장 용종(선종 또는 톱니 모양의 용종)은 전암성 병변으로 간주됩니다. 결장직장 폴립의 검출 및 후속 절제는 CRC 발생률 및 사망률 및 간격 CRC의 위험을 줄이는 데 효과적이며 CRC 예방의 중요한 측면입니다. 결장직장 폴립의 검출을 고려할 때, 선종의 검출률(ADR)로 변환되는 CRC의 주요 전암 병변인 선종의 검출 기술 측면에서 내시경 의사 사이에 큰 차이가 있습니다. ADR은 결장직장 점막의 주의 깊은 검사의 마커로 간주되며 대장내시경 검사의 품질을 변환하며 이는 간격 CRC 또는 암 관련 사망의 위험과 반비례합니다. 선별 대장내시경 검사의 맥락에서 최소 ADR은 간격 CRC 및 사망의 위험을 줄이기 위해 25%이며 정확한 값은 아직 밝혀지지 않았지만 양성 대변 잠혈 검사가 발견되면 예상대로 더 높아집니다. 톱니 모양 폴립의 검출률은 ADR과 밀접한 관련이 있습니다.

작은 폴립의 약 50%는 비선종이며 이러한 폴립은 특히 암 위험이 매우 낮은(0-0.6%) 작은 폴립의 경우 악성 가능성이 없습니다. 이러한 비선종 폴립의 절제는 용종 절제술 후 합병증(출혈, 천공)과 관련된 위험 및 의료 비용을 증가시킬 수 있습니다.

인공 지능에 의한 실시간 광학 진단은 조직학적 특성화를 위해 어떤 폴립을 절제해야 하는지, 어떤 폴립을 회수해야 하는지를 결정하는 보조 도구로서 대장 내시경 검사의 비용-편익 및 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 실제 적용은 간격 CRC 및 의료 법적 문제와 관련하여 영향을 미치지 않기 위해 광학 진단에서 90% 이상의 음성 예측 값을 의미합니다.

CAD EYE® (Fujifilm, Europe, Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Dusseldorf, Germany)는 완전 자동화된 컴퓨터 프로그램으로 소위 딥 러닝을 사용하는 인공 지능 기술을 사용하여 대장 폴립의 감지 및 조직학적 분류가 가능합니다. REILI. 고품질 대장내시경에 적용하면 대장내시경 과정에서 용종 및 ADR의 검출률을 실시간으로 높일 수 있는 것으로 보인다. 사실, 특히 편평한 병변, 다발성 폴립 및 이미지 주변에 위치한 폴립의 경우 어려운 병변의 검출은 지난 몇 년 동안 내시경 분야의 주요 과제 중 하나로 남아 있습니다. 결장직장 폴립의 검출은 3개의 동시 식별자, 2개의 시각 및 1개의 청각으로 표시됩니다. 시각적 식별자는 폴립이 의심되는 영역의 감지 상자와 의심되는 폴립이 있는 사분면에 해당하는 이미지 주변의 반원에 해당합니다. 청각 자극은 의심되는 폴립이 감지되었을 때 내는 음량 조절 소리 신호에 해당합니다. 조직 병리학의 광학적 특성과 관련하여 결장 직장 용종은 과형성 및 톱니 모양의 용종을 포함하는 과형성 (녹색)과 선종 및 선암종의 종양 (노란색)의 두 가지 유형으로 분류됩니다. 또한 3가지 신뢰 수준에서 이 특성화를 수행하고 의심되는 영역의 위치를 ​​매핑할 수 있습니다.

이 시스템을 사용하면 대장 내시경 검사에서 인정받는 품질 도구 중 하나인 대장 폴립의 감지 및 특성화와 관련된 비디오를 저장할 수 있습니다.

대장 폴립의 검출 모드는 백색광 이미징(WLI) 또는 링크 컬러 이미징(LCI)에서 수행되는 반면, 광학적 특성화는 이미지를 고정하거나 확대/축소할 필요 없이 BLI(Blue Light Imaging) 모드에서 수행됩니다. 이 도구는 사용자 친화적이고 단순하며 직관적이며 대장내시경 이미지를 방해하지 않습니다.

목표

주요 목표

• 디지털 색소내시경과 비교하여 결장직장 폴립의 실시간 광학 특성화에서 CAD EYE® 시스템을 사용한 컴퓨터 지원 진단의 진단 정확도를 평가하기 위해;
• 조직병리학적 분석과 비교하여 결장직장 폴립의 실시간 광학 특성화에서 CAD EYE® 시스템을 사용한 컴퓨터 지원 진단의 진단 정확도를 평가합니다.

보조 목표

• 치수(≤5, 6-9mm 및 ≥10mm), 위치 및 조직학적 유형(과형성, 톱니 모양의 고착성 병변) 측면에서 결장직장 폴립의 실시간 광학 특성화에서 CAD EYE® 시스템을 사용한 컴퓨터 지원 진단의 진단 정확도를 평가합니다. , 선종, 선암종);
• 내시경 전문의의 경험에 따라 대장 용종의 실시간 광학적 특성 분석에서 CAD EYE® 시스템을 이용한 컴퓨터 보조 진단의 진단 정확도를 평가합니다.

인구 및 방법론

연구 유형 전향적 관찰 코호트 연구

검체의 종류 센트로 소화기과에서 고품질의 장정결(구간당 최소 2점, 보스턴 장정결 총점에서 최소 6점)으로 선택적 대장내시경을 시행한 연속 환자의 총 수 Hospitalar e Universitário de Coimbra, E.P.E., Coimbra, Portugal, 적어도 하나의 확인된 결장직장 용종, 성능 표시에 관계없이.

연구 설계 모든 대장내시경 검사는 대장내시경 검사 검색 중에 탐지 모드(WLI 또는 LCI)에서 CAD EYE®를 사용하여 내시경 검사자(연수생 및 숙련된 내시경 검사자)에 의해 수행됩니다. 의심되는 폴립이 내시경의에 의해 식별되면 내시경의는 첫 번째 단계에서 WLI 및 BLI 모드로 광학 특성화를 수행하고 두 번째 단계에서는 BLI가 있는 CAD EYE®로 광학적 특성화를 수행합니다.

방법 계획 1단계. 결장직장 폴립(WLI, LCI 및 BLI)의 특성화에 대한 간략한 가상 색소내시경 교육

2단계. 대장내시경 검색 중에 적용된 CAD EYE® 시스템:

2.1. CAD EYE® 시스템 OFF: 가상 색소내시경(BLI) - 첫 번째 내시경의와 두 번째 내시경의가 WLI 및 BLI에서 의심되는 폴립을 독립적으로 특성화(도상 기록) 2.2. CAD EYE® 시스템 켜기: 특성화 모드(BLI): CAD EYE®에 의한 의심되는 용종의 특성화 및 각각의 특성화 수준(1~3)(도상 기록) 3단계. 조직병리학적 평가(위장관 전문 지식을 갖춘 병리학자): 절제 및 회복 해부학적 특성화를 위한 용종 의심

방법 단계에 대한 자세한 설명 1단계. 대장 폴립(WLI, LCI 및 BLI)의 특성화에 대한 간략한 가상 색소내시경 교육 가상 색소내시경 교육은 BASIC e-러닝 플랫폼(bli.eu/category/e-learning/)을 통해 온라인으로 수행해야 합니다. ). 이 교육은 실제 적용 전에 프로젝트에 등록한 모든 참가자(연수생 및 숙련된 내시경 의사)가 수행해야 BLI를 사용하여 대장 폴립의 가상 색소내시경의 특성화에 대한 기술을 습득할 수 있습니다. 또한 대장 용종의 구덩이 패턴의 Kudo 분류에 대한 간략한 검토가 수행되어야 합니다.

2단계. 실시간 대장 용종 평가 - 대장 용종의 광학적 특성 식별 식별된 용종의 광학적 특성에 대한 첫 번째 접근 방식은 CAD EYE® OFF를 사용하여 먼저 WLI 모드에서 BLI 모드로 폴립을 평가하는 것입니다. . 이 평가는 검사실에서 두 명의 독립적인 내시경 전문의에 의해 체계적으로 수행되어야 하며, 두 평가 모두 검사를 수행하지 않는 내시경 전문의가 별도의 기록지에 기록해야 합니다. 2명의 내시경 전문의는 경험이 풍부한 내시경 전문의와 지난 몇 년간의 수습생이어야 하며(반드시 그런 것은 아님) 경험이 풍부한 내시경 전문의가 최소 1명 있어야 합니다. 독립적인 평가는 단계적이고 기록된 접근 방식으로 보장됩니다. 1단계 - 1차 내시경의(대장내시경을 수행하는 내시경의)가 용종 평가를 요청하고 2차 내시경의(대장내시경을 수행하지 않는 사람)에게 서면 기록을 요청합니다. 내시경 의사는 자신의 평가를 말로 표현하지 않음); 2차 시점 - 2차 내시경의가 기록을 완료했다는 신호를 보내면 1차 내시경의가 구두로 자신의 분류를 명시하고 2차 내시경의가 이를 기록합니다. 이 평가에는 폴립의 조직병리학적 유형(과형성, 선종, 무정성 톱니 모양 병변 또는 기타 유형)과 수행된 평가의 신뢰 수준(높음 또는 낮음)이 포함되어야 합니다. 구덩이 패턴의 Kudo 분류도 기록할 수 있습니다(선택 사항).

그 후 BLI 모드에서 CAD EYE®(CAD EYE® ON)의 광학적 특성화 모드는 과형성 또는 신생물 폴립에서 CAD EYE® 광학적 특성화의 평가와 특성화 수준(1에서 3으로 등급이 매겨짐)을 위해 활성화되어야 합니다. ). CAD EYE®의 평가는 검사실에서 대장내시경을 수행하지 않는 내시경 전문의가 자체 기록지에 기록해야 합니다.

WLI 및 BLI 모드에서 평가된 폴립의 아이콘 기록과 BLI 특성화 모드에서 CAD EYE®를 사용한 평가 비디오를 수행해야 합니다.

3단계. 조직병리학적 평가(위장관 전문 병리학자에 의해) 식별된 대장 용종을 검출하고 광학적 특성화한 후, 용종의 크기와 유형에 따라 가장 적절한 기술로 절제해야 합니다(크기 < 3mm인 경우 냉 겸자 용종 절제술). 크기가 3-10mm인 경우 냉간 올가미 폴립절제술 및 병변 >10mm인 경우 투열성 올가미 폴립절제술/내시경 점막 절제술) 및 해부학적 특성화를 위한 결장직장 폴립의 회복. 각 결장직장 용종은 별도의 바이알에 회수해야 합니다. 미회복 폴립은 광학 특성의 비교 평가에 포함되지 않습니다.

통계 분석 CAD EYE®의 진단 성능은 진단 정확도, 민감도, 특이성, 양성 예측값 및 음성 예측값 측면에서 골드 표준(광학 특성화 단계의 조직학적 특성화)과 비교하여 평가됩니다. 폴립의 크기, 위치, 조직학적 유형 및 내시경 전문의의 전문성에 대한 하위 분석을 수행할 수 있습니다.

샘플 크기 계산 양측 검사에 대한 알파 위험 0.05 및 베타 위험 0.2의 경우 초기 개입 전 진단 비율이 0.7이고 최종 개입 후 비율이 0.82라고 가정하여 197개의 결장직장 용종을 포함해야 합니다.

기대 결과 새로운 CAD EYE® 시스템은 대장 용종의 광학적 특성 분석에서 약 78.4%의 진단 정확도를 가질 것으로 예상되며, 이는 숙련된 내시경 전문의(78.4% vs 79.6%)에 필적하고 경험이 적은 내시경 전문의(70.7% vs 79.6%)보다 우수할 것으로 예상됩니다. %).(14) 따라서 새로운 CAD EYE® 시스템은 고도의 S상 결장 및 직장의 작은 폴립에 대한 "진단 및 방치"와 같은 광학 진단에 기반한 전략에서 내시경 의사를 위한 의사 결정 도구로서 영향을 미치는 높은 정확도로 광학적 특성화를 가능하게 합니다. 과형성 조직학에 대한 확신과 소형 폴립에 대한 "예측, 절제 및 폐기".