Оценка пигментных поражений кожи с помощью искусственного интеллекта (NNCD)

Фон

Злокачественная меланома (ММ) является смертельным раком, утверждающим во всем мире около 160 000 новых случаев в год и 48 000 смертей [1]. Заболеваемость ММ возросла с 1950 по 2007 г. более чем в 17 раз у мужчин (от 1,9 до 33,5 на 100 000) и более чем в 9 раз у женщин (от 2,6 до 25,3 на 100 000) [2]. По оценкам, ежегодно диагностируется 76 000 новых случаев и 9 000 смертей (только США, 2017 г.) [3]. Европейские страны дают 22000/год. меланомы 4 стадии.

ММ начинается de novo примерно у 70% субъектов с небольшого поверхностного поражения кожи размером 2 миллиметра или более, которое, если его не диагностировать, может перерасти в рак более поздней стадии с последующим бессимптомным распространением лимфатических узлов и инвазией жизненно важных органов, таких как печень. и мозг. ММ характеризуется либо прямой инвазией в кожу, по шкале Бреслоу в мм, либо поражением на уровне кожи, структурным поражением кожи по Кларку 1-5. Оба метода оценки являются предикторами долгосрочной выживаемости, которая почти не изменяется при глубине по Бреслоу менее 1 мм и значительно снижается после стадии Кларка III. Поэтому раннее выявление меланомы, обычно определяемой как малая меланома, имеет решающее значение.

Современные методики обнаружения ММ

В настоящее время в качестве средств диагностики используются следующие различные методы и диагностические средства для выявления меланомы кожи:

1. Визуальное распознавание по асимметрии, границе, цвету, диаметру и развитию (правило ABCDE). Методика 30-летней давности и все еще работает, оценивая: ABCDE. Его использует часть дерматологов США, которые доверяют своим клиническим навыкам и чутью [4]. Из-за врожденной сложности и множества моделей распознавания дерматоскопия с помощью эпилюминесцентной микроскопии считается неэффективной 60% дерматологов, не использующих ее, и 30% сообщают, что она требует много времени, что делает ее непрактичной. Вышеупомянутое правило было пересмотрено в 2015 году [5] и учит использовать диаметр более 6 мм в качестве критерия распознавания меланомы. Следовательно, это не способствует раннему выявлению меланомы, что могло бы спасти жизнь, поскольку 70-80% меланом начинаются de novo как небольшие меланомы. Попытка изменить критерии диаметра, т. е. уменьшить постулируемый диаметр 6 мм, приводит к значительному снижению чувствительности и специфичности, что делает ABCDE неэффективным для раннего выявления меланомы. Сделан вывод, что эти основные визуальные критерии, хотя и широко используемые, являются неэффективным методом профилактики из-за их врожденных критериев, которые пропускают развивающиеся меланомы, поскольку все меланомы начинаются как мелкие меланомы.

2. Эпилюминесцентная микроскопия — это искусство, которому уже 65 лет и которое считается золотым стандартом оценки. Это во многом зависит от навыков и знаний диагноста. Эпилюминесцентная микроскопия является связующим звеном между клиническим наблюдением и гистопатологической диагностикой. Он позволяет визуализировать пигменты кожи вплоть до папиллярной дермы и повышает чувствительность и специфичность обнаружения. Анализ проводится клиницистом на основании правил дерматоскопии [6], которые основаны на анализе сложной дерматоскопической картины.

   Полный анализ дерматоскопической картины поражения является основным методом диагностики. Каждый из дерматоскопических паттернов может различаться по протяженности, диаметру, общему или локальному виду или развиваться как множественные паттерны с различной областью проявления на одном и том же поражении, что ставит диагноз за рамки энциклопедической задачи.

   Из-за сложности метода анализа дерматоскопического паттерна были предложены различные модификации, такие как упрощенное правило ABCD, промежуточная оценка по 7 правилам и контрольный список из 11 правил. Множество данных и их интерпретация позволяют даже специалистам по дерматоскопии выявлять меланомы с относительно низким соотношением от 5:1 до 15:1, т.

   Кроме того, есть утверждения, что один диагностический признак может быть более чувствительным, чем другие признаки, например критерии светло-коричневой бесструктурной области. Дерматологам обычно не удается диагностировать раннюю малую меланому, которая является критическим периодом роста опухоли и наиболее эффективной профилактикой.

3. Визуальное распознавание по временной фотографии всего тела пока еще не является стандартизированной методологией, трудоемкой и дорогостоящей процедурой. Он использует оценку человеческого сравнения и подвергается смещениям пиксельной фотографии во время выполнения измерения из-за освещения, фона и положения камеры. Добавление оценки пациента с помощью искусственного интеллекта, анализа, основанного на компьютерной оценке различных колориметрических и геометрических параметров поражения в режиме реального времени, дает лишь ограниченное преимущество, иногда давая больше ложных срабатываний по сравнению с неопытными или даже опытными клиницистами.
4. Приборы мультиспектрометрии, которые обеспечивают измерение меланина, коллагена и гемоглобина с последующим использованием анализа изображений, не дают никаких преимуществ эпилюминесцентной микроскопии. Несмотря на более высокую чувствительность, специфичность этих методологий значительно ниже, чем у простой эпилюминесцентной микроскопии при выявлении меланомы.
5. Конфокальная сканирующая микроскопия — процедура, в которой для трехмерного изображения используется маломощный лазер. Эффективное средство диагностики. Тем не менее, использование этой методологии ограничено ее высокой стоимостью, продолжительной (6 месяцев) кривой обучения, состоящей из 2000-4000 изображений, и потребностью в высококвалифицированном и обученном персонале, поскольку эта методология сильно подвержена артефактам.
6. Разрабатываемые экспериментальные методы: электроимпедансная спектроскопия, оптическая когерентная томография, высокочастотное ультразвуковое исследование, лазерная допплеровская перфузионная визуализация, динамическая тепловизионная визуализация, фотоакустическая микроскопия, которые подлежат дальнейшему развитию и апробации.

Клинические требования

Желательно определить новую неинвазивную методологию, которая

1. Повышение чувствительности диагностики пигментных поражений кожи, таких как диспластические невусы, невусы шпиц и ММ
2. Определить малый ММ,
3. Повышение специфичности поражений, подлежащих биопсии
4. Неинвазивная быстрая технология.

Общая практика

Обычно пациента осматривает врач либо из-за жалобы на поражение кожи, либо, у пациентов с высоким риском, из-за вызова на регулярное посещение.

Только некоторые дерматологи используют дерматоскопию или имеют навыки ее использования, поскольку может показаться, что это требует много времени. Не существует международного стандарта степени квалификации. Не существует даже золотого стандарта учебника по дерматоскопии.

При обнаружении подозрительного образования пациента направляют к хирургу для биопсии.

Согласно недавнему обзору и с учетом вышеизложенного, заболеваемость меланомой продолжает расти. Все существующие методы обычно не позволяют диагностировать меланому на ранней стадии, а эпилюминесцентная микроскопия сильно зависит от пользователя и часто не позволяет поставить диагноз. Раннее иссечение является единственной стратегией снижения числа смертей, связанных с меланомой. Ненужное иссечение доброкачественных поражений увеличивает заболеваемость и увеличивает расходы на здравоохранение, связанные со скринингом меланомы, что приводит к рекомендуемым генеральным хирургом (2016) ограничениям на скрининг всего тела и ставит под сомнение эффективность такого скрининга.

Необходимость в более систематизированной методологии и системе очевидна ввиду ожидаемого увеличения заболеваемости меланомой до 1:15 в течение следующих 15 лет. Новое устройство, способное зафиксировать окно возможностей от диспластического невуса до мелкой меланомы, очень полезно для современных систем здравоохранения.

Основные цели исследования

• Чувствительность не менее 75% для результатов классификатора по сравнению с биопсией. Чувствительность представляет собой процент правильно диагностированных диспластических невусов, невусов шпица или меланом. [ Обозначено как проблема безопасности: Нет ].
• Чувствительность модифицированной технологии классификатора (MCT) составляет не менее 85% по сравнению с биопсией. Чувствительность — это процент правильно диагностированных диспластических невусов, невусов шпица или меланом. [ Обозначено как проблема безопасности: Нет ]
• Специфичность не менее 33% для результатов классификатора по сравнению с биопсией. Специфичность — это процент правильно идентифицированных диспластических невусов, невусов шпица или меланом. [ Обозначено как проблема безопасности: Нет ]
• Специфичность не менее 33% для результатов МКТ по ​​сравнению с биопсией. Специфичность — это процент правильно идентифицированных диспластических невусов, невусов шпица или меланом. [ Обозначено как проблема безопасности: Нет ]

Второстепенные цели исследования

• Положительная прогностическая ценность MCT по сравнению с результатом биопсии [Обозначено как проблема безопасности: Нет]
• Отрицательная прогностическая ценность MCT [обозначена как проблема безопасности: нет]
• Частота ложноположительных результатов MCT [обозначена как проблема безопасности: нет]
• Частота ложноотрицательных результатов MCT [обозначена как проблема безопасности: нет]
• Разница между двумя дермоскопами [обозначена как проблема безопасности: нет]
• Положительная прогностическая ценность классификатора по сравнению с результатом биопсии [ Обозначено как проблема безопасности: нет ]
• Отрицательное прогностическое значение классификатора [обозначено как проблема безопасности: нет]
• Частота ложных срабатываний классификатора [обозначена как проблема безопасности: нет]
• Частота ложноотрицательных результатов классификатора [обозначена как проблема безопасности: нет]
• Клиническое решение Показатели чувствительности и специфичности.