Door kunstmatige intelligentie ondersteunde evaluatie van gepigmenteerde huidlaesies (NNCD)

Achtergrond

Kwaadaardig melanoom (MM) is een dodelijke vorm van kanker, met wereldwijd ongeveer 160.000 nieuwe gevallen per jaar en 48.000 sterfgevallen [1]. Het incidentiecijfer voor MM steeg tussen 1950 en 2007 meer dan 17 keer bij mannen (1,9 tot 33,5 per 100.000) en meer dan 9 keer bij vrouwen (2,6 tot 25,3 per 100.000) [2]. Naar schatting worden 76.000 nieuwe gevallen en 9.000 sterfgevallen per jaar gediagnosticeerd (alleen VS, 2017) [3]. Europese Landen brengen 22000/jr op. stadium 4 melanomen.

MM begint de novo bij ongeveer 70% van de proefpersonen, met een kleine oppervlakkige huidlaesie van 2 millimeter of meer die, indien niet gediagnosticeerd, kan uitgroeien tot kanker in een verder gevorderd stadium, gevolgd door stille verspreiding van de lymfeklieren en invasie van vitale organen zoals de lever en hersenen. MM wordt geënsceneerd door directe invasie in de huid, de Breslow-schaal in mm, of door betrokkenheid op huidniveau, een Clark 1-5 structureel huidniveau. Beide beoordelingsmethoden zijn voorspellers van overleving op lange termijn, die vrijwel onveranderd is bij een Breslow-diepte van minder dan 1 mm en sterk afneemt na het stadium van Clark III. Daarom is vroege detectie van melanoom, meestal gelabeld als klein melanoom, van cruciaal belang.

Huidige methoden voor MM-detectie

De volgende verschillende methoden en diagnostische middelen voor detectie van het huidmelanoom worden momenteel gebruikt als diagnosemiddel:

1. Visuele herkenning door een asymmetrie, rand, kleur, diameter en evolutie (ABCDE-regel). Een 30 jaar oude methodiek en nog steeds actief, beoordelend: ABCDE. Het wordt gebruikt door een deel van de Amerikaanse dermatologen die vertrouwen op hun klinische vaardigheden en instincten [4]. Vanwege de aangeboren complexiteit en de talloze herkenningspatronen, wordt dermoscopie door epiluminescentiemicroscopie door 60% van de niet-gebruikers dermatologen als ineffectief beschouwd en 30% geeft aan dat het tijdrovend is, waardoor het onuitvoerbaar wordt. De bovengenoemde regel is in 2015 herzien [5] en leert het gebruik van een diameter groter dan 6 mm als criterium voor melanoomherkenning. Bijgevolg draagt ​​het niet bij aan de vroege detectie van een melanoom, wat levensreddend kan zijn, aangezien 70-80% van de melanomen de novo beginnen als kleine melanomen. Een poging om de diametercriteria te wijzigen, d.w.z. een afname van de veronderstelde diameter van 6 mm, leidt tot een grote afname van de gevoeligheid en specificiteit, waardoor de ABCDE ondoeltreffend wordt voor vroege melanoomdetectie. Er wordt geconcludeerd dat deze visuele basiscriteria, hoewel ze veel worden gebruikt, een niet-effectieve preventiemethode zijn vanwege hun aangeboren criteria die de evoluerende melanomen missen, aangezien alle melanomen beginnen als kleine melanomen.

2. Epiluminescentiemicroscopie is een 65 jaar oude kunst, die wordt beschouwd als de gouden standaard voor evaluatie. Het is sterk afhankelijk van de vaardigheden en kennis van de diagnosticus. Epiluminescentiemicroscopie vormt de brug tussen klinische observatie en histopathologische diagnose. Het maakt visualisatie van huidpigmenten tot aan de papillaire dermis mogelijk en verbetert de detectiegevoeligheid en -specificiteit. Analyse wordt gemaakt door een arts op basis van dermoscopieregels [6], die zijn gebaseerd op een gecompliceerde dermoscopische patroonanalyse.

   Volledige dermoscopische patroonanalyse van een laesie is de hoofdstroom van de diagnose. Elk van de dermoscopische patronen kan uiteenlopen in omvang, diameter, algemeen of lokaal uiterlijk, of evolueren als meerdere patronen met verschillende uitdrukkingsgebieden op dezelfde laesie, waardoor de diagnose verder gaat dan een encyclopedische taak.

   Vanwege de complexiteit van de dermoscopische patroonanalysemethode werden verschillende aanpassingen voorgesteld, zoals een vereenvoudigde ABCD-regel, een tussentijdse 7-regelsbeoordeling en een 11-regelschecklist. De talloze gegevens en de interpretatie ervan stellen zelfs experts in dermoscopie in staat om melanomen te identificeren met een relatief lage verhouding van 5:1 tot 15:1, d.w.z. het aantal biopsieën van goedaardige laesies dat is uitgevoerd om de diagnose van één huidmelanoom te stellen.

   Bovendien zijn er beweringen dat één diagnostisch teken gevoeliger zou kunnen zijn dan andere tekens, zoals de criteria van een lichtbruin structuurloos gebied. Dermatologen slagen er vaak niet in een vroeg klein melanoom te diagnosticeren, wat de kritieke periode van groei van de tumor is en de meest effectieve preventie.

3. Visuele herkenning door tijdelijke totale lichaamsfotografie is nog geen gestandaardiseerde methodologie, een tijdrovende en voor de patiënt dure procedure. Het maakt gebruik van de menselijke vergelijkingsbeoordeling en wordt tijdens de uitvoering van de meting onderworpen aan vooroordelen van pixelfoto's als gevolg van verlichting, achtergrond en camerapositie. Toevoeging van patiëntbeoordeling door kunstmatige intelligentie, een analyse op basis van computerevaluatie van verschillende colorimetrische en geometrische parameters van een laesie in realtime, levert slechts een beperkt voordeel op en levert soms meer valse positieven op in vergelijking met onervaren of zelfs ervaren clinici.
4. Multispectrometrische apparaten, die metingen van melanine, collageen en hemoglobine leveren met verder gebruik van beeldanalyse, bieden geen enkel voordeel aan epiluminescentiemicroscopie. Hoewel ze een hogere gevoeligheid vertonen, ligt de specificiteit van deze methodologieën aanzienlijk onder die van eenvoudige epiluminescentiemicroscopie bij het identificeren van melanoom .
5. Confocale scanningmicroscopie, een procedure waarbij een laser met laag vermogen wordt gebruikt voor een 3D-beeldvorming. Een effectief diagnosemiddel. Het gebruik van deze methodologie wordt echter beperkt door de hoge kosten, een langdurige (6 maanden) leercurve van 2000-4000 afbeeldingen en de vereiste voor een zeer gespecialiseerd en opgeleid personeel, aangezien deze methodologie sterk onderhevig is aan artefacten.
6. Methoden in experimentele ontwikkeling: zowel elektrische impedantiespectroscopie, optische coherentietomografie, hoogfrequente ultrasone golven, laserdopplerperfusiebeeldvorming, dynamische thermische beeldvorming, fotoakoestische microscopie, nog verder te ontwikkelen en te bewijzen.

Klinische vereisten

Het is wenselijk om een ​​nieuwe niet-invasieve methodologie te identificeren die dat wel zal doen

1. Verbeter de gevoeligheid van de diagnose van gepigmenteerde huidlaesies, zowel dysplastische naevi, Spitz naevi en MM
2. Identificeer kleine MM,
3. Verhoging van de specificiteit van laesies waarvan een biopsie moet worden uitgevoerd
4. Niet-invasieve snelle technologie.

Gemeenschappelijke praktijk

Gewoonlijk wordt een patiënt door een arts beoordeeld vanwege een klacht over een huidlaesie of, bij patiënten met een hoog risico, een oproep om regelmatig langs te komen.

Slechts enkele van de dermatologen gebruiken dermoscopie of zijn bekwaam om het te gebruiken, omdat het tijdrovend lijkt. Er is geen internationale standaard van bekwaamheid. Zelfs een leerboek met de gouden standaard voor dermoscopie bestaat niet.

Bij herkenning van een verdachte laesie wordt de patiënt doorverwezen naar een chirurg voor een biopsie.

Zoals onlangs herzien en met het oog op het bovenstaande, blijft de incidentie van melanoom toenemen. Alle huidige methoden diagnosticeren melanoom gewoonlijk niet in een vroeg stadium en epiluminescentiemicroscopie is sterk afhankelijk van de gebruiker en mist vaak de diagnose. Vroegtijdige excisie is de enige strategie om het dodental als gevolg van melanoom te verminderen. Onnodige excisie van goedaardige laesies verhoogt de morbiditeit en verhoogt de zorgkosten in verband met melanoomscreening, resulterend in aanbevolen beperkingen voor een totale lichaamsscreening door Surgeon General (2016) en vraagtekens bij de effectiviteit van een dergelijke screening.

De behoefte aan een meer gesystematiseerde methodologie en systeem ligt voor de hand gezien de verwachte toename van de incidentie van melanoom tot 1:15 binnen de komende 15 jaar. Een nieuw apparaat dat in staat is om de kans van dysplastische naevus tot klein melanoom vast te leggen, is zeer nuttig voor de huidige gezondheidszorgsystemen.

Primaire studiedoelen

• Een sensitiviteit van ten minste 75% voor Classifier-resultaten in vergelijking met biopsie. Gevoeligheid is het percentage correct gediagnosticeerde dysplastische naevi, spitz naevi of melanomen. [Aangewezen als veiligheidsprobleem: Nee].
• Een gevoeligheid van ten minste 85% voor een Modified Classifier Technology (MCT) resulteert in vergelijking met biopsie. Gevoeligheid is het percentage correct gediagnosticeerde dysplastische naevi, Spitz naevi of melanomen. [Aangewezen als veiligheidsprobleem: Nee]
• Een specificiteit van ten minste 33% voor Classifier-resultaten in vergelijking met biopsie. Specificiteit is het percentage correct geïdentificeerde dysplastische naevi, Spitz naevi of melanomen. [Aangewezen als veiligheidsprobleem: Nee]
• Een specificiteit van ten minste 33% voor MCT-resultaten in vergelijking met biopsie. Specificiteit is het percentage correct geïdentificeerde dysplastische naevi, Spitz naevi of melanomen. [Aangewezen als veiligheidsprobleem: Nee]

Secundaire studiedoelen

• De positief voorspellende waarde van MCT, vergeleken met het resultaat van de biopsie [aangewezen als veiligheidsprobleem: nee]
• De negatief voorspellende waarde van MCT, [Aangewezen als veiligheidsprobleem: Nee]
• Het fout-positieve percentage van MCT, [Aangewezen als veiligheidsprobleem: Nee]
• Het fout-negatieve percentage van MCT, [aangewezen als veiligheidsprobleem: nee]
• Het verschil tussen twee dermoscopen, [aangewezen als veiligheidsprobleem: nee]
• De positief voorspellende waarde van Classifier, vergeleken met het biopsieresultaat [Aangewezen als veiligheidsprobleem: Nee]
• De negatief voorspellende waarde van Classifier, [Aangewezen als veiligheidsprobleem: Nee]
• Het vals-positieve percentage van Classifier, [Aangewezen als veiligheidsprobleem: Nee]
• Het fout-negatieve percentage van Classifier, [Aangewezen als veiligheidsprobleem: Nee]
• Klinische beslissing Gevoeligheids- en specificiteitspercentages.