Kunstig intelligens-assistert evaluering av pigmenterte hudlesjoner (NNCD)

Bakgrunn

Malignt melanom (MM) er en dødelig kreft som krever globalt rundt 160 000 nye tilfeller per år og 48 000 dødsfall [1]. Insidensraten for MM steg mellom 1950 og 2007 mer enn 17 ganger hos menn (1,9 til 33,5 per 100 000) og mer enn 9 ganger hos kvinner (2,6 til 25,3 per 100 000) [2]. Det anslås at 76000 nye tilfeller og 9000 dødsfall blir diagnostisert/år (bare i USA, 2017) [3]. Europeiske land gir 22000/år. stadium 4 melanomer.

MM starter de novo hos omtrent 70 % av forsøkspersonene, med en liten 2 millimeter eller mer overfladisk hudlesjon som, hvis den ikke blir diagnostisert, kan utvikle seg til et mer avansert stadium av kreft, etterfulgt av stille lymfeknutespredning og invasjon av vitale organer som lever og hjerne. MM iscenesettes ved enten direkte invasjon i huden, Breslow-skalaen i mm, eller ved involvering på hudnivå, en Clark 1-5 strukturelt hudnivå for involvering. Begge metodene for vurdering er prediktorer for langsiktig overlevelse, som er nesten uendret på en Breslow-dybde under 1 mm og mye redusert utover Clark III-stadiet. Derfor er tidlig oppdagelse av melanom, vanligvis merket som små melanom, kritisk.

Nåværende metoder for MM-deteksjon

Følgende forskjellige metoder og diagnostiske midler for påvisning av det kutane melanomet brukes for tiden som et middel for diagnose:

1. Visuell gjenkjennelse av en asymmetri, kantlinje, farge, diameter og utvikling (ABCDE-regel). En 30 år gammel metodikk som fortsatt kjører, vurderer: ABCDE. Det brukes av deler av amerikanske hudleger som stoler på deres kliniske ferdigheter og instinkter [4]. På grunn av dens medfødte kompleksitet og myriade av gjenkjennelsesmønstre, anses dermoskopi ved hjelp av epiluminescensmikroskopi som ineffektiv av 60 % av hudlegene som ikke bruker, og 30 % rapporterer det som tidkrevende, noe som gjør det upraktisk. Den ovennevnte regelen ble gjennomgått i 2015 [5] og lærer bruken av en diameter større enn 6 mm som et kriterium for melanomgjenkjenning. Følgelig bidrar det ikke til tidlig oppdagelse av et melanom, som kan være livreddende, siden 70-80 % av melanomer starter de novo som små melanomer. Et forsøk på å endre Diameter-kriteriene, dvs. en reduksjon i den postulerte 6 mm Diameteren, fører til en betydelig reduksjon i sensitivitet og spesifisitet, noe som gjør ABCDE ineffektiv for tidlig melanomdeteksjon. Det konkluderes med at disse grunnleggende visuelle kriteriene, selv om de er mye brukt, er en ikke-effektiv forebyggingsmetode på grunn av deres medfødte kriterier som savner de utviklende melanomer, siden alle melanomer starter som små melanomer.

2. Epiluminescensmikroskopi er en 65 år gammel kunst, som regnes som den gyldne standarden for evaluering. Det er svært avhengig av ferdighetene og kunnskapene til diagnostikeren. Epiluminescensmikroskopi er en bro mellom klinisk observasjon og histopatologisk diagnose. Den tillater visualisering av hudpigmenter opp til papillærdermis og forbedrer deteksjonssensitivitet og spesifisitet. Analyse gjøres av en kliniker basert på dermoskopiregler [6], som er basert på en komplisert dermoskopisk mønsteranalyse.

   Komplett dermoskopisk mønsteranalyse av en lesjon er hovedstrømmen for diagnose. Hvert av de dermoskopiske mønstrene kan avvike i utstrekning, diameter, generelt eller lokalt utseende, eller utvikle seg som multimønstre med forskjellige uttrykksområder på samme lesjon og gjøre diagnosen utover en encyklopedisk oppgave.

   På grunn av kompleksiteten til den dermoskopiske mønsteranalysemetoden, ble forskjellige modifikasjoner foreslått, for eksempel en forenklet ABCD-regel, en mellomliggende 7-reglervurdering og en sjekkliste med 11 regler. Mylden av data og deres tolkning gjør at selv eksperter innen dermoskopi kan identifisere melanomer med et relativt lavt forhold fra 5:1 til 15:1, dvs. antall biopsier av godartede lesjoner utført for å stille diagnosen ett hudmelanom.

   Videre er det påstander om at ett diagnostisk tegn kan være mer følsomt enn andre tegn, på samme måte som kriteriene for et lysebrunt strukturløst område. Hudleger mislykkes ofte i å diagnostisere tidlig små melanom, som er den kritiske perioden for vekst av svulsten og mest effektiv forebygging.

3. Visuell gjenkjenning ved tidsmessig total kroppsfotografering er ennå ikke-standardisert metodikk, en tidkrevende og tålmodig kostbar prosedyre. Den bruker den menneskelige sammenligningsvurderingen og utsettes for skjevheter i pikselfoto under utførelsen av målingen, på grunn av lys, bakgrunn og kameraposisjon. Tillegg av pasientvurdering ved hjelp av kunstig intelligens, en analyse basert på datamaskinevaluering av forskjellige kolorimetriske og geometriske parametere for en lesjon i sanntid, gir kun en begrenset fordel, og gir noen ganger flere falske positiver sammenlignet med uerfarne eller til og med erfarne klinikere.
4. Multispektrometri-enheter, som gir målinger av melanin, kollagen og hemoglobin med videre bruk av bildeanalyse, gir ingen fordel til epiluminescensmikroskopi. Selv om de viser en høyere følsomhet, er disse metodikkenes spesifisitet betydelig under den for enkel epiluminescensmikroskopi i melanomidentifikasjonshastighet.
5. Konfokal skanningsmikroskopi, en prosedyre som bruker en laveffektlaser for en 3D-avbildning. Et effektivt middel for diagnose. Bruken av denne metodikken er imidlertid begrenset av dens høye kostnad, en forlenget (6 mnd) læringskurve på 2000-4000 bilder, og kravet til en høyt spesialisert og trent person, siden denne metodikken er sterkt utsatt for artefakter.
6. Eksperimentelle under utviklingsmetoder: både elektrisk impedansspektroskopi, optisk koherenstomografi, høyfrekvent ultralyd, laserdoppler perfusjonsavbildning, dynamisk termisk avbildning, fotoakustisk mikroskopi, skal videreutvikles og bevises.

Kliniske krav

Det er ønskelig å identifisere en ny ikke-invasiv metodikk som vil

1. Forbedre følsomheten ved diagnostisering av pigmenterte hudlesjoner, både dysplastiske nevi, spitz nevi og MM
2. Identifiser liten MM,
3. Øk spesifisiteten til lesjoner som skal biopsieres
4. Ikke-invasiv rask teknologi.

Vanlig praksis

Vanligvis blir en pasient evaluert av en lege på grunn av enten en hudlesjonsklage eller, med høyrisikopasienter, en innkalling til regelmessig besøk.

Bare noen av hudlegene bruker dermoskopi eller er dyktige til å bruke det siden det kan virke tidkrevende. Det er ingen internasjonal standard for grad av ferdighet. Selv en gylden standard lærebok om dermoskopi finnes ikke.

Ved gjenkjennelse av mistenkelig lesjon henvises pasienten til kirurg for biopsi.

Som nylig gjennomgått og i lys av det ovennevnte, fortsetter forekomsten av melanom å øke. Alle nåværende metoder diagnostiserer vanligvis ikke melanom på et tidlig stadium, og epiluminescensmikroskopi er svært brukeravhengig og savner ofte diagnosen. Tidlig eksisjon er den eneste strategien for å redusere dødstallet forbundet med melanom. Unødvendig utskjæring av benigne lesjoner øker sykelighet og øker helsekostnader forbundet med melanomscreening, noe som resulterer i anbefalte restriksjoner for en total kroppsscreening av Surgeon General (2016) og stiller spørsmål ved effektiviteten av en slik screening.

Kravet til en mer systemisert metodikk og system er åpenbart med tanke på den forventede økningen i melanomforekomst til 1:15 i løpet av de neste 15 årene. En ny enhet som er i stand til å fange mulighetsvinduet til dysplastisk Nevus til små melanom er svært nyttig for dagens helsesystemer.

Primære studiemål

• En sensitivitet på minst 75 % for klassifiseringsresultater sammenlignet med biopsi Sensitivitet er prosentandelen av korrekt diagnostiserte dysplastiske nevi, spitz nevi eller melanomer. [ Utpekt som sikkerhetsproblem: Nei ].
• En sensitivitet på minst 85 % for en modifisert klassifiseringsteknologi (MCT) resultater sammenlignet med biopsi. Sensitivitet er prosentandelen av korrekt diagnostiserte dysplastiske nevi, spitz nevi eller melanomer. [ Utpekt som sikkerhetsproblem: Nei ]
• En spesifisitet på minst 33 % for klassifiseringsresultater sammenlignet med biopsi. Spesifisitet er prosentandelen av korrekt identifiserte dysplastiske nevi, spitz nevi eller melanomer. [ Utpekt som sikkerhetsproblem: Nei ]
• En spesifisitet på minst 33 % for MCT-resultater sammenlignet med biopsi. Spesifisitet er prosentandelen av korrekt identifiserte dysplastiske nevi, spitz nevi eller melanomer. [ Utpekt som sikkerhetsproblem: Nei ]

Sekundære studiemål

• Den positive prediktive verdien av MCT, sammenlignet med biopsiresultatet [utpekt som sikkerhetsproblem: Nei]
• Den negative prediktive verdien til MCT, [utpekt som sikkerhetsproblem: Nei ]
• Den falske positive frekvensen av MCT, [utpekt som sikkerhetsproblem: Nei ]
• Den falske negative frekvensen av MCT, [ Utpekt som sikkerhetsproblem: Nei ]
• Forskjellen mellom to dermoskoper, [ Utpekt som sikkerhetsproblem: Nei ]
• Den positive prediktive verdien til Classifier, sammenlignet med biopsiresultatet [ Utpekt som sikkerhetsproblem: Nei ]
• Den negative prediktive verdien til klassifiserer, [utpekt som sikkerhetsproblem: Nei ]
• Den falske positive frekvensen for klassifisering, [ Utpekt som sikkerhetsproblem: Nei ]
• Den falske negative frekvensen for klassifisering, [utpekt som sikkerhetsproblem: Nei ]
• Kliniske beslutninger Sensitivitet og spesifisitetsrater.