Kunstig intelligensbaserte screeningmodeller for forebygging og tidlig påvisning av tykktarmskreft

Kolorektal kreft (CRC) representerer den tredje mest diagnostiserte kreft og den fjerde ledende årsaken til kreftdød over hele verden. Det anslås for de kommende tiårene at det vil være en betydelig og progressiv økning i forekomsten, og når en terskel på rundt 2,2 millioner nye tilfeller i 2030 over hele verden.

I 2022 i Italia ble 48.100 nye diagnoser av CRC estimert sammenlignet med 43 702 i 2020 med en økning på 4400 tilfeller på 2 år (Italian Medical Oncology Association IOM Report 2022 - antall kreft i Italia). I følge data fra Italian Association of Cancer Registries (AirTum) er CRC den nest høyeste kreftforekomsten blant begge mennene (15% av alle nye kreftformer) og kvinner (13%), før av henholdsvis prostata og brystkreft (AIOM -rapport 2022).

Tallrike risikofaktorer er assosiert med forekomst av tykktarmskreft, noen av dem ikke-modifiserbare, for eksempel alder, miljømessige determinanter, arvelige faktorer, individuelle genetiske disposisjoner og epigenetiske endringer, og andre modifiseres, for eksempel stillesittende livsstil, høyt kalorierende og mettet- Fett kosthold og røyking, atferd som er mer vanlig i høyinntektsland.

Når det gjelder alder, øker en av de ikke-modifiserbare risikofaktorene, sannsynligheten for diagnose av kolorektal kreft, øker kraftig etter 50 år: Mer enn 90% av tilfeller av tykktarmskreft forekommer hos personer i alderen 50 år eller eldre.

Blant modifiserbare risikofaktorer er fysisk aktivitet sterkt assosiert med redusert risiko for tykktarmskreft. Studier viser at mer fysisk aktive mennesker har en 25% lavere risiko for å utvikle både proksimale og distale tykktarmskreft enn mindre aktive mennesker.

Overskytende kroppsvekt øker risikoen for CRC, med en sterkere assosiasjon hos menn enn hos kvinner. Vektøkning ser ut til å ha større innflytelse på CRC -risiko når den oppstår i tidlig voksen alder enn i senere livsstadier, som indikert av Americam Cancer Society i sin rapport fra 2005 og bekreftet av 2012 -studien av Renehan et al. Den vitenskapelige publikasjonen av Steins Bisschop CN et al (2014) viser hvordan forskjeller i CRC -forekomst globalt er relatert til kosthold, noe som sterkt påvirker forekomsten av denne kreften.

Kosthold med mye fett, spesielt animalsk fett, er en viktig risikofaktor for tykktarmskreft fordi de øker utskillelse av tarmsyrer, som kan metaboliseres av tarmbakterier i karsinogener, samt indusere markerte endringer i det mikrobielle samfunnet implisert i tarmtumorogenese .

Noen studier, som rapportert av Patel SG et al (2012), antyder at personer på kosthold med lite frukt og grønnsaker kan ha en høyere risiko for tykktarmskreft på grunn av redusert inntak av potensielle antikarsinogene forbindelser, som er til stede i høye nivåer i frukt og grønnsaker.

I november 2009 rapporterte International Agency for Research on Cancer at det er sterke bevis for å si at tobakksrøyking forårsaker CRC, mens det for alkoholholdige drikkforbruk spesielt moderat og alvorlig er det fremdeles ingen klare vitenskapelige bevis.

Screeningsprogrammer for forebygging og tidlig oppdagelse er implementert i flere europeiske land for kreftformer med høy forhånd, for eksempel CRC. Hovedmålet med CRC -screening er å identifisere asymptomatiske eller histologisk avanserte kreftformer tidlig. De fleste land tar i bruk en målrettet tilnærming som er basert på befolkningsalderen med promotering av fekal immunokjemisk testing (FIT), en billig og repeterende test som, hvis positiv ville lede videre behandling gjennom total koloskopi (CT).

Selv om mange observasjonsstudier, som studien av Lee, J. K et al (2014) og forskningen fra Zauber AG et Alt (2012), har bekreftet at koloskopi har en beskyttende effekt i forebyggingen av CRC, har andre studier understreket understreket dens suboptimale effekt på grunn av den uventede risikoen for intervallkarsinom.

Til dags dato regnes koloskopi som gullstandarden for å oppdage tykktarmslesjoner, selv om noen små polypper fremdeles kan gå glipp av deteksjon. En systematisk gjennomgang av litteraturen rapporterte at frekvensen av tapte adenomer er 20-26% for alle adenom og 2,1% for store adenomer av størrelse (= 10 mm). Studier som sammenlignet resultater oppnådd ved koloskopi og virtuell CT av tykktarmen rapporterte om en hastighet av polypper "savnet" ved koloskopi på 12% for store polypper (> 1 cm), som rapportert av Singh H et al (2006). Adenomdeteksjonshastighet (ADR) ser også ut til å være svært varierende blant operatørene.

Kunstig intelligens (AI) utvikler økende interesse på grunn av sin potensielle rolle i å forbedre kvaliteten på diagnosen og behandlingen i medisin.

Spesielt i fordøyelsesendoskopi kan AI brukes til:

1. Minimer risikoen for savnet polypidentifikasjon under koloskopi, øker ADR og følgelig reduserer forekomsten av intervallisk kreft.
2. Forbedre optisk diagnose av polypper som resulterer i bedre "styring" av dem (f.eks. "Resekt-og-skarpe" -strategi for reduserende polypper, eller komplekse endoskopiske reseksjonsmetoder eller kirurgi for avanserte lesjoner).

Derfor er det tydelig og nødvendig å forbedre nye strategier gjennom en risikobasert tilnærming som integrerer individuell informasjon som kjønn, alder, genetikk, komorbiditeter og eksponering, inkludert livsstils- og kostholdsvaner, i store potensielle årskull.

Derfor, strategien implementert i denne studien av å kombinere dataene, som vil bli oppnådd gjennom endoskopi utført med AI og antropometriske, genetiske egenskaper og eksponeringsdata, har til hensikt å forbedre hensiktsmessigheten av resepter og overvåkningsprosedyrer og typen tester som skal implementeres , mens du reduserer kostnadene for fasiliteter ("låse opp" helsesystemets ressurser).

Dette vil redusere der mulig antall unødvendige invasive prosedyrer på pasienter og målrette disse prosedyrene for typen pasienter som vil ha mest fordel.

Primært mål Målet med studien er å utvikle en prediktiv risikomodell som er nyttig for å tilpasse screeningstrategier basert på en modell som vil fortsette å identifisere de som har høyere risiko for å bære en høyrisiko neoplasma (avansert adenom/kreft i tidlig fase) og tilbud dem et mer presist og personlig screeningprogram, med mål om å redusere den diagnostiske belastningen for individer med lav risiko.

Modellen vil bygge videre på kunnskapen som allerede er kjent om risikofaktorer som det er klare bevis på korrelasjon med adenomforekomst (inkludert serøse adenomer) og kreft (f.eks. Kjennskap, røykevaner, kjøttforbruk, overvekt) og supplement som på faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som faktorer som på faktorer som faktorer som på faktorer som på faktorer som på faktorer som på faktorer som på faktorer. Det er ikke sterke bevis (f.eks. Kosthold, fysisk aktivitet) og som påvirker ADR (f.eks. Type optisk eller "AI-mediert" koloskopi). Dermed vil det være en "hybrid" AI-mediert modell med en "datadrevet-basert" del og en "kunnskapsbasert" del.

Studiedesign. Åpen-etikett randomisert, kontrollert, intervensjonell studie ved bruk av medisinsk utstyr, parallellgruppe, enkeltsenter hos personer som testet positivt for fekal okkult blodprøve utført som et resultat av uavhengig etterlevelse av Emilia-Romagna-regionens screeningprogram for tykktarmskreft.

Personer som tester positivt for fekal okkult blodprøve blir kontaktet via telefon av Azienda USL-screening Center for et intervju før du utfører en grundig koloskopi for å bekrefte årsaken til blødning i henhold til det regionale screeningprogrammet.

Etter telefonintervjuet går pasienten til poliklinikken for å motta resept og forberedelse til tarmrensing, da han eller hun mottar spørreskjemaer som er nyttige for å undersøke kostholdstype og fysisk aktivitet.

Pasienten på den planlagte datoen, og etter tarmforberedelse, går til poliklinikk for å utføre koloskopien og for å dele ut spørreskjemaene angående spisevaner og fysisk aktivitet.

Pasienter vil bli randomisert til tradisjonell koloskopi eller koloskopi med kunstig intelligens.

Hvis polypper og/eller mistenkelige lesjoner blir påvist med ytelsen til koloskopi, kan spesialisten bestemme seg for å utføre en oppfølgingskolonoskopi på 1, 3 eller 5 år, avhengig av typen klinisk problem som ble funnet. Disse dataene vil også bli samlet inn for denne studien som en oppfølging for å øke informasjon og optimalisere screeningsveien i henhold til hver pasients egenskaper.

Innstilling av studien vil finne sted på U.O. Gastroenterologi av IRCCS AOUBO, som vil være ansvarlig for pasientens påmelding. U.O. Klinisk styring og kvalitet på IRCCS Aoubo og University of Bologna samarbeider i studien.

Deltakerkvalifisering (inkludering/eksklusjonskriterier)

Vil bli inkludert:

1. Fagene mellom 50 og 69 år
2. Mann og kvinnelig kjønn
3. Personer som presenterte positive for fekal okkult blodprøve (FIT) utført under tykktarmskreftscreeningsprogrammet i Emilia-Romagna-regionen
4. Emner som har gitt skriftlig samtykke til studien.

Vil bli ekskludert:

1. Emner som ikke forstår det italienske språket
2. Personer med tidligere historie med total kolektomi eller tarmreseksjoner
3. Emner som har hatt koloskopi utført de foregående 12 månedene
4. Personer med kontraindikasjoner for koloskopi
5. Personer med kontraindikasjoner til sedasjon eller anestesi
6. Emner med en personlig historie med CRC
7. Personer med arvelig gastrointestinal kreftsyndrom: familiær adenomatøs polypose (FAP), svekket FAP, mutyh-assosiert polypose, lynch eller lynch-lignende syndrom og serrated polyposis syndrom
8. Personer med inflammatorisk tarmsykdom (Crohns sykdom, ulcerøs kolitt)

Behandling og oppfølgingskolonoskopi vil bli utført ved tradisjonell metode (CT) eller med støtte fra medisinsk utstyr (kunstig intelligens-AI) i henhold til randomiseringen som vil bli gjort sentralt for grupper av 8-12 pasienter. Generering av randomiseringssekvensen vil bli gjort gjennom den tilfeldige tallgeneratoren fra "Emilia Romagna Region Portal" (http://wwwservizi.regione.emilia-romagna.it/generatore/).

Kolonoskopi vil bli utført med Olympus koloskop som allerede er tilgjengelig på IRCCS Aoubo Gastroenterology OU med eller uten hjelp fra GI Genius AI -systemet som vil bli anskaffet gjennom midler fra Dare - Digital Lifelong Prevention Project PNC0000002 fra University og Research.

Prøvestørrelse minst 1400 forventes å bli inkludert i studien i en periode på 18 måneder.

Studien varighet Studien vil ha en varighet på 72 måneder.

Analysemetodikk Analysene vil bli utført av personell fra Institutt for elektrisk energi og informasjonsingeniør "Guglielmo Marconi" ved University of Bologna.