Inteligência Artificial e Radiologistas na Detecção do Câncer de Próstata em IRM: O Desafio PI-CAI
Visão geral do estudo
Status
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Condições
Condições
Intervenção / Tratamento
Intervenção / Tratamento
Descrição detalhada
O câncer de próstata (CaP) é um dos cânceres mais prevalentes em homens em todo o mundo. Um milhão de homens recebem um diagnóstico e 300.000 morrem de CaP clinicamente significativo (csPCa) (definido como ISUP≥2), a cada ano, em todo o mundo. A ressonância magnética multiparamétrica (mpMRI) está desempenhando um papel cada vez mais importante no diagnóstico precoce do câncer de próstata e tem sido recomendada pela Associação Europeia de Urologia (EAU), antes das biópsias. No entanto, as diretrizes atuais para a leitura da mpMRI da próstata (ou seja, PI-RADS v2.1) segue uma avaliação semiquantitativa que exige experiência substancial para uso adequado. Isso pode levar a uma baixa concordância entre leitores (<50%), interpretação abaixo do ideal e diagnóstico excessivo.
Algoritmos modernos de inteligência artificial (IA) abriram caminho para poderosos sistemas de detecção e diagnóstico auxiliados por computador (CAD) que rivalizam com o desempenho humano na análise de imagens médicas. Os ensaios clínicos são o padrão-ouro para avaliar novos medicamentos e intervenções de maneira controlada e comparativa, e o equivalente para desenvolver algoritmos de IA são competições internacionais ou "grandes desafios", onde conjuntos de dados cada vez maiores são divulgados ao público para resolver tarefas clinicamente relevantes com IA . Grandes desafios podem abordar a falta de confiança, evidência científica e validação adequada entre as soluções de IA, fornecendo os meios para comparar algoritmos entre si usando conjuntos de dados comuns e uma configuração experimental unificada.
PI-CAI (Prostate Imaging: Cancer AI) é um grande desafio totalmente novo, com mais de 10.000 exames de ressonância magnética de próstata cuidadosamente selecionados para validar algoritmos modernos de IA e estimar o desempenho dos radiologistas na detecção e diagnóstico de csPCa. Os principais aspectos do desenho do estudo foram estabelecidos em conjunto com um conselho consultivo científico internacional e multidisciplinar (16 especialistas em IA da próstata, radiologia e urologia) - para unificar e padronizar as diretrizes atuais e garantir a validação significativa da próstata - IA rumo à tradução clínica.
A edição de 2022 do PI-CAI se concentrará na validação da IA na detecção e diagnóstico 3D automatizado de csPCa em bpMRI. O PI-CAI consiste principalmente em dois subestudos:
- AI Study (Grand Challenge): Um conjunto de dados multicêntrico e multifornecedor anotado de exames de 1500 bpMRI (incluindo suas variáveis clínicas e de aquisição) é disponibilizado publicamente para todas as equipes participantes e para a comunidade de pesquisa em geral. As equipes podem usar esse conjunto de dados para desenvolver modelos de IA e enviar seus algoritmos treinados (em contêineres do Docker) para avaliação. No final desta fase de desenvolvimento aberto, todos os algoritmos são classificados com base em seu desempenho em uma coorte de teste oculta de 1.000 varreduras não vistas. Na fase de teste fechado, os organizadores treinam novamente os 5 algoritmos de IA de classificação mais alta usando um conjunto de dados maior de varreduras de 7500-9500 bpMRI (incluindo varreduras de treinamento adicionais de um conjunto de dados privado). Por fim, seu desempenho é reavaliado na coorte de testes ocultos (com análises estatísticas rigorosas), para determinar os 3 principais algoritmos de IA para detecção e diagnóstico 3D automatizado de csPCa em bpMRI (ou seja, os vencedores do grande desafio).
- Estudo do leitor: mais de 50 radiologistas internacionais de próstata realizam um estudo do leitor usando um subconjunto de 400 varreduras da coorte de testes ocultos. Para cada caso, os radiologistas completam suas avaliações em duas rodadas. A princípio, usando variáveis clínicas e de aquisição mais sequências de bpMRI apenas, permitindo comparações frente a frente com IA treinadas nas mesmas. E então, usando variáveis clínicas e de aquisição mais sequências completas de mpMRI, permitindo comparações entre IA e a prática clínica atual (PI-RADS v2.1). No geral, o objetivo deste estudo é estimar o desempenho do radiologista médio na detecção e diagnóstico de csPCa na ressonância magnética.
No final, o PI-CAI visa comparar algoritmos de IA de última geração desenvolvidos no grande desafio, contra radiologistas de próstata participantes do estudo do leitor - para avaliar a viabilidade clínica de soluções modernas de IA de próstata na detecção e diagnóstico de csPCa em ressonância magnética.
Tipo de estudo
Tipo de estudo
Inscrição (Real)
Inscrição
Contactos e Locais
Locais de estudo
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Gelderland
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Nijmegen, Gelderland, Holanda, 6525 GA
- Radboudumc
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Critérios de participação
Critérios de elegibilidade
Critérios de elegibilidade
Idades elegíveis para estudo
Aceita Voluntários Saudáveis
Método de amostragem
População do estudo
Descrição
Critério de inclusão:
- Homens suspeitos de abrigar csPCa, com níveis elevados de antígeno prostático específico (≥ 3 ng/mL) e/ou achados anormais no toque retal, que posteriormente realizaram ressonância magnética da próstata.
Critério de exclusão:
- Pacientes que optaram por não participar ou não deram permissão para reutilizar dados clínicos.
- Pacientes com histórico de tratamento prévio da próstata.
- Pacientes com história de achados anteriores de csPCa positivos na histopatologia (ISUP ≥ 2).
- Pacientes cuja ressonância magnética da próstata exibe artefatos graves (por exemplo, empenamento pesado devido ao ar retal, artefatos de metal de próteses de quadril, desfoque de movimento pesado), impedindo assim seu uso.
- Pacientes cujos achados histopatológicos positivos (ISUP ≥ 2) não podem ser localizados de forma confiável na ressonância magnética (por exemplo, Lesões invisíveis por ressonância magnética, relatórios de diagnóstico de biópsia sistemática com informações de localização ambíguas, "aleatórias" ou ausentes).
Plano de estudo
Como o estudo é projetado?
Detalhes do projeto
- Modelos de observação: Coorte
- Perspectivas de Tempo: Retrospectivo
Número de grupos/coortes
Coortes e Intervenções
Grupo / CoorteGrupo / Coorte |
Intervenção / TratamentoIntervenção / Tratamento |
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Conjunto de Treinamento e Desenvolvimento Público (1500 casos)
Disponível para todos os participantes e pesquisadores, para treinar e desenvolver modelos de IA.
Inclui casos de bpMRI de próstata de vários fornecedores (Siemens Healthineers, Philips Medical Systems) de três centros holandeses (Radboud University Medical Center, Ziekenhuisgroep Twente, University Medical Center Groningen), adquiridos entre 2012-2021.
Todos os dados são totalmente anonimizados e disponibilizados sob uma licença não comercial CC BY-NC 4.0.
Inclui 328 casos do desafio PROSTATEx (prostatex.grand-challenge.org).
Os dados de imagem foram divulgados via: zenodo.org/record/6624726
(DOI: 10.5281/zenodo.6624726).
As anotações de lesão de csPCa foram lançadas e são mantidas via: github.com/DIAGNijmegen/picai_labels.
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O padrão de referência estabelece casos confirmados histologicamente (ISUP ≥ 2) de csPCa como positivos e casos confirmados por histopatologia (ISUP ≤ 1) ou ressonância magnética (PI-RADS ≤ 2) de PCa indolente ou tecido benigno como negativos.
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Conjunto de treinamento privado (7500-9500 casos)
Usado exclusivamente pelos organizadores para retreinar os 5 algoritmos de IA mais bem classificados, com dados em larga escala.
Inclui casos de bpMRI de próstata de vários fornecedores (Siemens Healthineers, Philips Medical Systems) de três centros holandeses (Radboud University Medical Center, Ziekenhuisgroep Twente, University Medical Center Groningen), adquiridos entre 2012-2021.
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O padrão de referência estabelece casos confirmados histologicamente (ISUP ≥ 2) de csPCa como positivos e casos confirmados por histopatologia (ISUP ≤ 1) ou ressonância magnética (PI-RADS ≤ 2) de PCa indolente ou tecido benigno como negativos.
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Validação Oculta e Coorte de Ajuste (100 casos)
Usado para uma tabela de classificação pública ao vivo que permite a seleção e o ajuste do modelo de IA durante a fase de desenvolvimento aberto do desafio.
Inclui casos de bpMRI de próstata de vários fornecedores (Siemens Healthineers, Philips Medical Systems) de três centros holandeses (Radboud University Medical Center, Ziekenhuisgroep Twente, University Medical Center Groningen), adquiridos entre 2012-2021, que permanecem totalmente ocultos ao longo do desafio .
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O padrão de referência estabelece casos histologicamente confirmados (ISUP ≥ 2) de csPCa como positivos, e histopatologia- (ISUP ≤ 1) ou ressonância magnética- (PI-RADS ≤ 2) com acompanhamento (≥ 3 anos) casos confirmados de PCa indolente ou tecido benigno como negativos.
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Coorte de teste oculto (1.000 casos)
Usado para comparar IA, radiologistas e testar todas as hipóteses no final do desafio PI-CAI.
Um subconjunto de 400 casos desta coorte é usado para facilitar o PI-CAI: Reader Study.
Inclui dados de testes internos de vários fornecedores (Siemens Healthineers, Philips Medical Systems) (casos de bpMRI de próstata não vistos de três centros holandeses vistos {Radboud University Medical Center, Ziekenhuisgroep Twente, University Medical Center Groningen}) e dados de testes externos (casos de bpMRI de próstata não vistos de um centro norueguês inédito {Norwegian University of Science and Technology}), adquirido entre 2012-2021.
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O padrão de referência estabelece casos histologicamente confirmados (ISUP ≥ 2) de csPCa como positivos, e histopatologia- (ISUP ≤ 1) ou ressonância magnética- (PI-RADS ≤ 2) com acompanhamento (≥ 3 anos) casos confirmados de PCa indolente ou tecido benigno como negativos.
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O que o estudo está medindo?
Medidas de resultados primários
Medidas de resultados primários
Medida de resultado |
Descrição da medida |
Prazo |
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IA vs Radiologistas do Reader Study
Prazo: 6 meses
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Desempenho diagnóstico dos 5 principais modelos de IA do grande desafio e mais de 50 radiologistas do estudo do leitor, na detecção/diagnóstico de csPCa na próstata bpMRI, com relação à histopatologia e ressonância magnética com acompanhamento (≥ 3 anos) como referência, para avaliar a viabilidade clínica das soluções atuais de IA.
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6 meses
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IA x Radiologistas da Rotina Clínica
Prazo: 6 meses
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Desempenho diagnóstico dos 5 principais modelos de IA do grande desafio e das leituras históricas de radiologistas da rotina clínica, na detecção/diagnóstico de csPCa na próstata bpMRI, no que diz respeito à histopatologia e ressonância magnética com acompanhamento (≥ 3 anos) como referência, para avaliar a viabilidade clínica das soluções atuais de IA.
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6 meses
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Medidas de resultados secundários
Medidas de resultados secundários
Medida de resultado |
Descrição da medida |
Prazo |
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IA vs IA
Prazo: 6 meses
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Desempenho diagnóstico dos 5 principais modelos de IA do grande desafio, na detecção/diagnóstico de csPCa na próstata bpMRI, com relação à histopatologia e ressonância magnética com acompanhamento (≥ 3 anos) como referência, para deduzir a arquitetura ideal do modelo de IA para esse dado tarefa.
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6 meses
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Radiologistas vs Radiologistas do Reader Study
Prazo: 6 meses
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Desempenho diagnóstico e variabilidade entre leitores de mais de 50 radiologistas do estudo do leitor, na detecção/diagnóstico de csPCa em mpMRI de próstata, com relação à histopatologia e RM com acompanhamento (≥ 3 anos) como referência, para deduzir os efeitos do contraste dinâmico -imagem aprimorada e experiência do leitor.
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6 meses
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Colaboradores e Investigadores
Patrocinador
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Colaboradores
Colaboradores
Investigadores
Investigadores
- Investigador principal: Henkjan Huisman, PhD, Radboud University Medical Center
Publicações e links úteis
Links úteis
Datas de registro do estudo
Datas Principais do Estudo
Início do estudo (Real)
Início do estudo
Conclusão Primária (Real)
Conclusão Primária
Conclusão do estudo (Real)
Conclusão do estudo
Datas de inscrição no estudo
Enviado pela primeira vez
Enviado pela primeira vez
Enviado pela primeira vez que atendeu aos critérios de CQ
Enviado pela primeira vez que atendeu aos critérios de CQ
Primeira postagem (Real)
Primeira postagem
Atualizações de registro de estudo
Última Atualização Postada (Estimado)
Última Atualização Postada
Última atualização enviada que atendeu aos critérios de controle de qualidade
Última atualização enviada que atendeu aos critérios de controle de qualidade
Última verificação
Última verificação
Mais Informações
Termos relacionados a este estudo
Palavras-chave
Termos MeSH relevantes adicionais
Outros números de identificação do estudo
Outros números de identificação do estudo
- CMO2016-3045-Project-20011
Plano para dados de participantes individuais (IPD)
Planeja compartilhar dados de participantes individuais (IPD)?
Descrição do plano IPD
Prazo de Compartilhamento de IPD
Critérios de acesso de compartilhamento IPD
Tipo de informação de suporte de compartilhamento de IPD
- PROTOCOLO DE ESTUDO
- SEIVA
- ANALYTIC_CODE
- CSR
Dados/documentos do estudo
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Conjunto de dados de participantes individuais
Identificador de informação: 10.5281/zenodo.6624726Comentários informativos: Imaging for the PI-CAI: Public Training and Development Dataset, contendo 1.500 exames de bpMRI de próstata totalmente anônimos de 1.476 pacientes, adquiridos entre 2012-2021, em três centros holandeses (Radboud University Medical Center, University Medical Center Groningen, Ziekenhuisgroep Twente).
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Protocolo de estudo
Identificador de informação: 10.5281/zenodo.6667655Comentários informativos: Pré-registro do projeto de estudo de desafio PI-CAI, em conformidade com as diretrizes de relatórios BIAS (https://www.equator-network.org/reporting-guidelines/bias-transparent-reporting-of-biomedical-image-analysis-challenges/) .
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Código Analítico
Comentários informativos: Código-fonte para pré-processamento de arquivos de dados de ressonância magnética da próstata.
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Código Analítico
Comentários informativos: Código-fonte para treinar modelos de IA de diagnóstico de linha de base.
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Código Analítico
Comentários informativos: Código-fonte para avaliar o desempenho de detecção e diagnóstico de csPCa e realizar todos os testes estatísticos a respeito do mesmo.
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Conjunto de dados de participantes individuais
Comentários informativos: Anotações para o PI-CAI: conjunto de dados de treinamento e desenvolvimento público, contendo variáveis clínicas e de aquisição básicas, anotações csPCa e resultados para 1.500 exames de bpMRI de próstata totalmente anonimizados de 1.476 pacientes, adquiridos entre 2012-2021, em três centros holandeses (Radboud University Medical Center, University Medical Center Groningen, Ziekenhuisgroep Twente).
Informações sobre medicamentos e dispositivos, documentos de estudo
Estuda um medicamento regulamentado pela FDA dos EUA
Estuda um produto de dispositivo regulamentado pela FDA dos EUA
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