Искусственный интеллект в характеристике колоректальных полипов

Введение Во всем мире колоректальный рак (КРР) является 4-м наиболее частым видом рака и 3-й причиной смерти от рака. В Португалии КРР является 3-й по распространенности причиной и 2-й ведущей причиной смертности от рака. При колоректальном канцерогенезе колоректальные полипы (аденоматозные или зубчатые полипы) считаются предраковыми поражениями. Обнаружение колоректальных полипов и последующая резекция эффективны для снижения заболеваемости и смертности от КРР, а также риска интервального КРР и являются решающим аспектом профилактики КРР. Что касается обнаружения колоректальных полипов, среди эндоскопистов существуют большие различия в навыках обнаружения аденом, основных предраковых поражений CRC, переведенных в частоту обнаружения аденом (ADR). ADR считается маркером тщательного осмотра слизистой оболочки толстой кишки, переводя качество в колоноскопию, которая обратно связана с риском интервального CRC или смерти от рака. В контексте скрининговой колоноскопии минимальная нежелательная реакция составляет 25%, чтобы снизить риск интервального CRC и смерти, и предсказуемо выше, если обнаружен положительный анализ кала на скрытую кровь, хотя точное значение еще предстоит выяснить. Частота обнаружения зазубренных полипов сильно коррелирует с ADR.

Около 50% мелких полипов не являются аденоматозными, и эти полипы не имеют потенциала малигнизации, особенно для мелких полипов, риск возникновения рака у которых чрезвычайно низок (0-0,6%). Резекция этих неаденоматозных полипов может увеличить медицинские расходы и риски, связанные с постполипэктомическими осложнениями (кровотечение, перфорация).

Оптическая диагностика в режиме реального времени с помощью искусственного интеллекта может повысить рентабельность и эффективность колоноскопии как вспомогательного инструмента при принятии решения о том, какие полипы следует удалить, а какие — извлечь для гистологической характеристики. Однако его практическое применение подразумевает отрицательную прогностическую ценность ≥ 90% в оптической диагностике, чтобы не иметь последствий с точки зрения интервального CRC и судебно-медицинских проблем.

CAD EYE® (Fujifilm, Европа, Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Дюссельдорф, Германия) — полностью автоматизированная компьютерная программа, позволяющая выявлять колоректальные полипы, а также проводить их гистологическую классификацию с использованием технологии искусственного интеллекта с использованием глубокого обучения, т. н. РЕЙЛИ. При использовании в высококачественной колоноскопии он, по-видимому, улучшает частоту обнаружения полипов и ADR в режиме реального времени во время курса колоноскопии. Фактически, обнаружение сложных поражений остается одной из основных проблем в области эндоскопии в последние годы, особенно для плоских поражений, множественных полипов и полипов, расположенных на периферии изображения. Об обнаружении колоректальных полипов свидетельствуют 3 одновременных идентификатора, 2 зрительных и 1 слуховой. Визуальные идентификаторы соответствуют прямоугольнику обнаружения в области подозреваемых полипов и полукругу на периферии изображения, соответствующему квадранту, в котором расположены подозреваемые полипы. Слуховой стимул соответствует регулируемому по громкости звуковому сигналу, издаваемому при обнаружении подозрительных полипов. Что касается оптической характеристики гистопатологии, колоректальные полипы подразделяются на 2 типа: гиперпластические (зеленый цвет), которые включают гиперпластические и зубчатые полипы, и неопластические (желтый цвет) для аденом и аденокарцином. Кроме того, он позволяет выполнять эту характеристику на 3 уровнях достоверности и отображать положение подозрительной области.

Эта система позволяет хранить видеозаписи, относящиеся как к обнаружению, так и к характеристике колоректальных полипов, что является одним из признанных качественных инструментов колоноскопии.

Режим обнаружения колоректальных полипов выполняется в режиме визуализации в белом свете (WLI) или связанной цветовой визуализации (LCI), а оптическая характеристика выполняется в режиме визуализации в синем свете (BLI) без необходимости фиксации или масштабирования изображения. Этот инструмент удобен в использовании, прост, интуитивно понятен и не мешает изображениям колоноскопии.

Цели

Основные цели

• Оценить диагностическую точность компьютерной диагностики с использованием системы CAD EYE® при оптической характеристике колоректальных полипов в режиме реального времени по сравнению с цифровой хромоэндоскопией;
• Оценить диагностическую точность компьютерной диагностики с использованием системы CAD EYE® при оптической характеристике колоректальных полипов в режиме реального времени в сравнении с гистопатологическим анализом.

Второстепенные цели

• Оценить диагностическую точность компьютерной диагностики с использованием системы CAD EYE® при оптической характеристике колоректальных полипов в режиме реального времени по размеру (≤5, 6-9 мм и ≥10 мм), локализации и гистологическому типу (гиперпластические, зубчатые сидячие образования). , аденома, аденокарцинома);
• Оценить диагностическую точность компьютерной диагностики с использованием системы CAD EYE® при оптической характеристике колоректальных полипов в режиме реального времени по опыту врача-эндоскописта.

Население и методология

Тип исследования Проспективное обсервационное когортное исследование

Тип выборки Общее количество последовательных пациентов, которым была выполнена плановая колоноскопия с высоким качеством подготовки кишечника (не менее двух баллов на сегмент и не менее шести баллов по общей оценке Бостонской подготовки кишечника), выполненная в гастроэнтерологическом отделении Центра. Hospitalar e Universitário de Coimbra, E.P.E., Коимбра, Португалия, по крайней мере с одним идентифицированным колоректальным полипом, независимо от показаний к его выполнению.

Дизайн исследования Все колоноскопии будут выполняться эндоскопистом (стажером и опытным эндоскопистом) с использованием CAD EYE® в режиме обнаружения (WLI или LCI) во время извлечения колоноскопа. Когда эндоскопист идентифицирует подозрение на полип, оптическая характеристика выполняется эндоскопистом в режимах WLI и BLI на первом этапе и с помощью CAD EYE® с BLI на втором этапе.

План методов Фаза 1. Краткий тренинг по виртуальной хромоэндоскопии по характеристике колоректальных полипов (WLI, LCI и BLI)

Фаза 2. Система CAD EYE®, применяемая во время извлечения колоноскопа:

2.1. Система CAD EYE® OFF: Виртуальная хромоэндоскопия (BLI) - независимая характеристика подозреваемого полипа в WLI и BLI первым эндоскопистом и вторым эндоскопистом (иконографическая запись) 2.2. Система CAD EYE® включена: режим характеризации (BLI): характеристика подозреваемого полипа с помощью CAD EYE® и, соответственно, уровень характеристики (от 1 до 3) (иконографическая запись) Фаза 3. Гистопатологическая оценка (патологоанатом с опытом работы с желудочно-кишечным трактом): резекция и восстановление подозрения на полипы для анатомо-патологической характеристики

Подробное объяснение этапов методов. Фаза 1. Краткое виртуальное обучение хромоэндоскопии по характеристике колоректальных полипов (WLI, LCI и BLI). ). Это обучение должно быть проведено всеми участниками проекта (стажерами и опытными эндоскопистами) перед его практическим применением, что позволит приобрести навыки по характеристике виртуальной хромоэндоскопии колоректальных полипов с использованием BLI. Кроме того, следует провести краткий обзор классификации ямок колоректальных полипов по Кудо.

Фаза 2. Оценка колоректальных полипов в режиме реального времени - Оптическая характеристика колоректальных полипов Первый подход к оптической характеристике идентифицированного полипа заключается в оценке полипа сначала в режиме WLI, а затем в режиме BLI с помощью CAD EYE® OFF. . Эта оценка должна систематически проводиться двумя независимыми эндоскопистами в комнате для осмотра, и оценка обоих должна быть записана на отдельном листе записи эндоскопистом, который не проводит исследование. Два эндоскописта предпочтительно (но не обязательно) должны быть опытными эндоскопистами и стажерами последних нескольких лет, и присутствие по крайней мере одного опытного эндоскописта обязательно. Независимая оценка гарантируется поэтапным и записываемым подходом: 1-й шаг - 1-й эндоскопист (эндоскопист, проводящий колоноскопию) запрашивает оценку полипа и письменный отчет у 2-го эндоскописта (тот, кто не проводит колоноскопию) - слепая оценка, поскольку 1-й эндоскопист не озвучивает свою оценку); 2-й момент - когда 2-й эндоскопист сигнализирует о завершении своей записи, 1-й эндоскопист устно разъясняет свою классификацию, которая записывается 2-м эндоскопистом. Эта оценка должна включать гистопатологический тип полипа (гиперпластический, аденома, сидячее зазубренное поражение или другой тип) и уровень достоверности проведенной оценки (высокий или низкий). Также может быть записана классификация Kudo рисунка ямки (необязательно).

После этого следует активировать режим оптической характеристики CAD EYE® (CAD EYE® ON) в режиме BLI для оценки оптической характеристики CAD EYE® в гиперпластических или неопластических полипах, а также уровень характеристики (градуированный от 1 до 3). ). Оценка CAD EYE® также должна быть записана эндоскопистом в кабинете для осмотра, который не проводит колоноскопию, в отдельном протоколе.

Должны быть сделаны иконографические записи оцениваемых полипов в режимах WLI и BLI, а также оценочное видео с использованием CAD EYE® в режиме характеризации BLI.

Фаза 3. Гистопатологическая оценка (патологоанатомом с гастроэнтерологической экспертизой) После обнаружения и оптической характеристики выявленных колоректальных полипов следует выполнить их резекцию наиболее подходящим методом в зависимости от размера и типа полипа (полипэктомия холодным пинцетом, если размеры <3 мм), холодная петлевая полипэктомия, если размер 3–10 мм, и диатермическая петлевая полипэктомия/эндоскопическая резекция слизистой оболочки, если поражения > 10 мм) и извлечение колоректального полипа для анатомопатологической характеристики. Каждый колоректальный полип должен быть извлечен в отдельный флакон. Невыявленные полипы не будут учитываться при сравнительной оценке оптических характеристик.

Статистический анализ Диагностические характеристики CAD EYE® будут оцениваться путем сравнения с золотым стандартом (гистологическая характеристика на этапе оптической характеристики) с точки зрения диагностической точности, чувствительности, специфичности, положительной прогностической ценности и отрицательной прогностической ценности. Субанализ может быть выполнен в отношении размера, местоположения и гистологического типа полипа, а также опыта эндоскописта.

Расчет размера выборки Для альфа-риска 0,05 и бета-риска 0,2 для двустороннего теста необходимо будет включить 197 колоректальных полипов, предполагая, что исходный диагностический коэффициент до вмешательства составляет 0,7, а окончательный коэффициент после вмешательства составляет 0,82.

Ожидаемые результаты Ожидается, что новая система CAD EYE® будет иметь диагностическую точность при оптической характеристике колоректальных полипов около 78,4%, что сравнимо с результатами опытных эндоскопистов (78,4% против 79,6%) и превосходит менее опытные эндоскописты (70,7% против 79,6%). %).(14) Таким образом, новая система CAD EYE® позволит проводить оптическую характеристику с высокой точностью, выступая в качестве инструмента принятия решений эндоскопистом в стратегиях, основанных на оптической диагностике, таких как «диагностировать и оставить позади» для миниатюрных полипов сигмовидной и прямой кишки с высокой степенью уверенность в гиперпластической гистологии и «прогнозировать, резецировать и выбрасывать» для миниатюрных полипов.