Validação do Sistema AI-ENDO em Dissecção Endoscópica Submucosa

O cancro gastrointestinal (GI), incluindo cancro do estômago, colorretal e do esófago, é coletivamente o cancro mais comum em todo o mundo e a principal causa de morte relacionada com cancro globalmente. A doença impõe um fardo significativo em Hong Kong, com mais de 6.000 novos casos diagnosticados anualmente de acordo com as estatísticas locais de cancro. Apesar dos avanços substanciais na compreensão da sua patologia, mecanismos moleculares e estratégias terapêuticas, a taxa de sobrevivência do cancro GI avançado permanece subótima, com uma taxa de sobrevivência de 5 anos abaixo de 60% para a maioria das malignidades.

A introdução de iniciativas lideradas pelo governo e políticas internacionais de cancro expandiu os programas de rastreio precoce de cancro GI, permitindo que mais pacientes sejam diagnosticados numa fase mais precoce. A deteção precoce permite opções de tratamento menos invasivas e mais eficazes, com melhor prognóstico e aumento das taxas de cirurgia curativa.

A ressecção tumoral completa continua a ser a única abordagem curativa para o cancro GI localizado. A disseção submucosa endoscópica (ESD), uma técnica endoscópica minimamente invasiva, tornou-se um método estabelecido para cancros em fase inicial confinados à camada mucosa. A ESD permite a ressecção em bloco das lesões, alcançando taxas de recidiva local mais baixas em comparação com a ressecção mucosa endoscópica convencional. Também demonstrou resultados perioperatórios favoráveis, incluindo tempo operatório mais curto, taxas de complicações mais baixas e redução do tempo de internamento. Em países onde os programas de rastreio são bem implementados, como o Japão, o número de procedimentos ESD agora excede as gastrectomias radicais, tornando a ESD a modalidade de tratamento preferida para o cancro gástrico precoce. A ESD também é utilizada para o tratamento de lesões pré-malignas no trato GI, prevenindo a progressão para cancro invasivo.

Um procedimento ESD envolve quatro fases principais: (1) marcação da lesão-alvo, (2) injeção submucosa para criar uma almofada protetora, (3) incisão circunferencial, e (4) disseção submucosa e remoção da lesão. Embora a ESD permita a ressecção completa das lesões independentemente do tamanho e tenha uma taxa de recidiva abaixo de 1%, continua a ser tecnicamente exigente e acarreta riscos como hemorragia e perfuração. Em regiões onde a adoção da ESD é menor, a curva de aprendizagem pode exceder várias centenas de casos antes de ser alcançada proficiência. O aumento da orientação e esforços de formação internacionais têm encorajado uma expansão global no uso da ESD à medida que os seus benefícios clínicos se tornam mais amplamente reconhecidos.

A disseção segura e precisa do tecido cancerígeno dentro do complexo ambiente gastrointestinal é crítica. Eventos de segurança médica na prática cirúrgica contribuem significativamente para internamentos hospitalares excessivos, custos e mortalidade. A ESD é tecnicamente desafiadora, exigindo que os endoscopistas mantenham uma visualização clara da camada submucosa enquanto preservam um campo endoscópico estável. Complexidades anatómicas como flexuras do cólon, paredes colónicas finas, pregas mucosas e peristaltismo aumentam ainda mais a dificuldade da ESD colorretal e elevam o risco de disseção incompleta e perfuração. Dados estes desafios, existe uma clara necessidade de tecnologias avançadas que melhorem a precisão e segurança cirúrgica através de orientação intraoperatória inteligente.

Para melhorar a qualidade cirúrgica e a segurança do paciente, é essencial desenvolver sistemas que aprendam com a experiência de especialistas e resultados cirúrgicos, fornecendo informações em tempo real que ajudem a prevenir erros operatórios. A identificação do plano de disseção correto, vasos submucosos e marcos de corte contribui para a remoção segura e completa do tumor.

Uma plataforma integrada AI-ENDO foi desenvolvida pelos investigadores para auxiliar os endoscopistas a melhorar a segurança e eficiência dos procedimentos ESD. O sistema incorpora múltiplas funções inteligentes:

1. Reconhecimento em tempo real das fases cirúrgicas ESD e avaliação de desempenho A plataforma AI-ENDO analisa o fluxo de trabalho cirúrgico para identificar a fase procedimental em curso a cada momento. O modelo foi treinado em vídeos ESD de alta qualidade de especialistas recolhidos do Prince of Wales Hospital e validado externamente usando dados de vários centros internacionais. O sistema demonstrou alta precisão, exatidão e recall, mantendo desempenho consistente entre conjuntos de dados. A plataforma integrada opera com eficiência computacional em tempo real.
2. Identificação em tempo real de zonas seguras e perigosas durante a ESD O sistema realiza segmentação automatizada dos campos visuais intraoperatórios, identificando estruturas anatómicas como mucosa, submucosa, camadas musculares e vasos sanguíneos. Isto permite a diferenciação em tempo real entre zonas de disseção seguras e áreas com maior risco de complicações. Estudos de validação usando vídeos de cirurgia endoscópica demonstraram alta precisão de segmentação e baixa latência, com experiências a confirmar viabilidade durante ensaios em animais vivos. A assistência por IA foi associada a tempo procedimental mais curto e eventos hemorrágicos reduzidos em comparação com procedimentos padrão de complexidade similar.
3. Orientação de trajetória de disseção inteligente usando aprendizagem por reforço Métodos de aprendizagem por reforço e aprendizagem por imitação foram incorporados para prever trajetórias de disseção ótimas com base em demonstrações cirúrgicas de especialistas. O sistema analisa o contexto cirúrgico em tempo real para fornecer suporte à decisão e previsão de trajetória. Testes em extensos conjuntos de dados de vídeo demonstraram precisão e generalização melhoradas em comparação com estruturas de previsão de trajetória existentes.

Através da integração destas funções, a plataforma multifuncional AI-ENDO visa apoiar a tomada de decisão intraoperatória, reduzir eventos adversos e encurtar a curva de aprendizagem para procedimentos ESD.

O propósito deste estudo é avaliar a utilidade clínica e eficácia do sistema AI-ENDO na disseção submucosa endoscópica para neoplasia gastrointestinal precoce. O sucesso técnico, sucesso clínico e eventos adversos pós-ESD serão avaliados sistematicamente.