Модели скрининга на основе искусственного интеллекта для профилактики и раннего обнаружения колоректального рака

Колоректальный рак (CRC) представляет собой третий наиболее часто диагностированный рак и четвертую по значимости причины смерти от рака во всем мире. По оценкам, в ближайшие десятилетия будет значительное и прогрессивное увеличение заболеваемости, достигнув порога около 2,2 миллиона новых случаев в 2030 году по всему миру.

В 2022 году в Италии 48 100 новых диагнозов CRC были оценены по сравнению с 43 702 в 2020 году с увеличением 4400 случаев за 2 года (отчет IOM Association Association IOM итальянской медицинской онкологии - число рака в Италии). Согласно данным Итальянской ассоциации реестров рака (Airtum), CRC является второй по величине заболеваемости раком у обоих мужчин (15% всех новых видов рака) и женщин (13%), которой предшествует простата и рак молочной железы, соответственно (отчет AIOM. 2022).

Многочисленные факторы риска связаны с заболеваемостью колоректального рака, некоторые из них не модифицируемые, такие как возраст, экологические детерминанты, наследственные факторы, индивидуальная генетическая предрасположенность и эпигенетические изменения, и другие, которые можно модифицировать, такие как сидячий образ жизни, высокий калорий и насыщенные Жирная диета и курение, поведение, которые чаще встречаются в странах с высоким уровнем дохода.

Что касается возраста, одного из не модифицируемых факторов риска, вероятность диагностики колоректального рака резко возрастает после 50 лет: более 90% случаев колоректального рака встречаются у людей в возрасте 50 лет и старше.

Среди модифицируемых факторов риска физическая активность тесно связана со снижением риска рака толстой кишки. Исследования показывают, что более физически активные люди имеют на 25% более низкий риск развития как проксимального, так и дистального рака толстой кишки, чем менее активные люди.

Избыточная масса тела увеличивает риск CRC, с более сильной ассоциацией у мужчин, чем у женщин. Прибавка в весе, по -видимому, оказывает большее влияние на риск CRC, когда он происходит в раннем взрослом возрасте, чем на более поздних этапах жизни, о чем свидетельствует Американское общество рака в своем отчете 2005 года и подтверждено исследованием 2012 года Renehan et al. Научная публикация Steins Bisschop CN et al (2014) показывает, как различия в частоте CRC в мире связаны с диетой, что сильно влияет на возникновение этого рака.

Диета с высоким содержанием жира, особенно животных жиров, являются важным фактором риска для колоректального рака, поскольку они увеличивают экскрецию кишечника желчных кислот, которые могут метаболизировать кишечными бактериями в канцерогены, а также индуцируют заметные изменения в микробном сообществ Полем

В некоторых исследованиях, как сообщается Patel SG et al. (2012), предполагают, что люди с низким содержанием фруктов и овощей, которые могут иметь более высокий риск развития колоректального рака из-за снижения потребления потенциальных антиканциногенных соединений, которые присутствуют на высоких уровнях. в фруктах и ​​овощах.

В ноябре 2009 года Международное агентство по исследованиям рака сообщило, что есть убедительные доказательства того, что курение табака вызывает CRC, в то время как для потребления алкогольных напитков в частности, в частности, умеренного и тяжелого, до сих пор нет четких научных данных.

Программы скрининга для профилактики и раннего обнаружения были реализованы в нескольких европейских странах для рака с высоким уровнем воздействия, таких как CRC. Основной целью скрининга CRC является выявление бессимптомного или гистологически продвинутого рака на раннем этапе. Большинство стран применяют целевой подход, основанный на возрасте населения с продвижением фекального иммунохимического тестирования (FIT), недорогого и повторяющееся испытания, которое, если положительно будет направлять дальнейшее лечение с помощью полной колоноскопии (КТ).

Хотя многие обсервационные исследования, такие как исследование Ли, Дж. К. и др. (2014) и исследования Zauber ag et alt (2012), подтвердили, что колоноскопия оказывает защитное действие в профилактике CRC, другие исследования подчеркнули Его неоптимальный эффект из-за неожиданного риска интервала-карциномы.

На сегодняшний день колоноскопия считается золотым стандартом для обнаружения поражений толстой кишки, хотя некоторые небольшие полипы все еще могут быть пропущены при обнаружении. Систематический обзор литературы сообщил, что уровень пропущенных аденом составляет 20-26% для любой аденомы и 2,1% для больших аденом размера (= 10 мм). Исследования, сравнивающие результаты, полученные с помощью колоноскопии и виртуальной КТ толстой кишки, сообщили о частоте полипов «пропущены» с помощью колоноскопии 12% для больших полипов (> 1 см), как сообщает Singh H et al (2006). Уровень обнаружения аденомы (ADR) также, по -видимому, сильно варьируется среди операторов.

Искусственный интеллект (ИИ) развивает растущий интерес благодаря своей потенциальной роли в улучшении качества диагноза и лечения в медицине.

В частности, в пищеварительной эндоскопии, ИИ может быть использован для:

1. Минимизировать риск пропущенной идентификации полипов во время колоноскопии, увеличивая АДР и, следовательно, снижая частоту частоты интервального рака.
2. Улучшение оптической диагностики полипов, приводящих к лучшему «лечению» их (например, стратегии «резактического и дискарда» для миниатюрных полипов или сложных методов эндоскопической резекции или хирургического вмешательства по поводу передовых поражений).

Следовательно, очевидно и необходимо улучшить новые стратегии с помощью подхода, основанного на рисках, который интегрирует индивидуальную информацию, такую ​​как пол, возраст, генетика, сопутствующие заболевания и экспозиция, включая образ жизни и диетические привычки, в крупных проспективных когортах.

Поэтому стратегия, реализованная в этом исследовании объединения данных, которые будут получены с помощью эндоскопии, выполненной с помощью ИИ и антропометрических, генетических характеристик и данных об экспозии, намерена улучшить уместность рецептов и процедур наблюдения и типа тестов, которые необходимо пройти , в то же время снижение затрат на объекты («разблокировка» ресурсов системы здравоохранения).

Это уменьшило бы, если это возможно, количество ненужных инвазивных процедур для пациентов и нацелено на эти процедуры на тип пациентов, которые принесут пользу больше всего.

Основная цель Цель исследования состоит в том, чтобы разработать модель прогнозирующего риска, полезную для персонализации стратегий скрининга, основанной на модели, которая будет идентифицировать тех, кто имеет более высокий риск переноса новообразования высокого риска (расширенная аденома/ранняя стадия рак) и предлагает Они более точная и персонализированная программа скрининга с целью снижения диагностического бремени для людей с низким риском.

Модель будет опираться на знания, уже известные о факторах риска, для которых имеются четкие доказательства корреляции с возникновением аденомы (включая серозные аденомы) и рак (например, знакомство, привычка к курению, потребление мяса, ожирение) и дополнение к факторам Нет убедительных доказательств (например, диета, физическая активность) и которые влияют на ADR (например, тип оптической или «AI-опосредованной» колоноскопии). Таким образом, это будет «гибридная» AI-опосредованная модель с частью, основанной на данных, и частью «основанной на знаниях».

Учебный дизайн. Рандомизированное, контролируемое, интервенционное исследование с использованием медицинского устройства, параллельной группы, одноцентрообразного у субъектов, которые дали положительный результат на Fecal Occult Blise Test, выполняемый в результате независимой приверженности программе скрининга рака рака толстой кишки Эмилии-романь.

Субъекты, которые положительно проверяют на фекальные оккультные анализы крови, связываются по телефону Центр скрининга Azienda USL для собеседования до проведения углубленной колоноскопии, чтобы проверить причину кровотечения в соответствии с региональной программой скрининга.

После телефонного интервью пациент отправляется в амбулаторную клинику, чтобы получить рецепт и подготовку к очистке кишечника, в это время он или она получают анкеты, полезные для изучения типа диеты и физической активности.

Пациент в запланированную дату и после подготовки кишечника идет в амбулаторную клинику для выполнения колоноскопии и передать вопросники относительно привычек питания и физической активности.

Пациенты будут рандомизированы до традиционной колоноскопии или колоноскопии с искусственным интеллектом.

Если полипы и/или подозрительные поражения обнаруживаются с показателями колоноскопии, специалист может решить выполнить последующую колоноскопию через 1, 3 или 5 лет, в зависимости от типа обнаруженной клинической проблемы. Эти данные также будут собраны для настоящего исследования в качестве последующего наблюдения, чтобы увеличить информацию и оптимизировать путь скрининга в соответствии с характеристиками каждого пациента.

Установка исследования будет проходить в США. Гастроэнтерология IRCCS Aoubo, которая будет отвечать за регистрацию пациентов. U.O. Клиническое управление и качество IRCCS AOUBO и Университета Болоньи сотрудничают в исследовании.

Право на участие (критерии включения/исключения)

Будет включено:

1. Субъекты в возрасте от 50 до 69 лет
2. Мужской и женский пол
3. Субъекты, которые представили положительный результат на фокультные оккультные анализы крови (FIT), выполненные во время программы скрининга рака толстой кишки в регионе Эмилии-Романья
4. Субъекты, которые дали письменное согласие на исследование.

Будет исключено:

1. Субъекты, которые не понимают итальянский язык
2. Субъекты с предыдущей историей общей колэктомии или резекций кишечника
3. Субъекты, у которых была колоноскопия, выполненная в предыдущие 12 месяцев
4. Субъекты с противопоказаниями к колоноскопии
5. Субъекты с противопоказаниями к седации или анестезии
6. Субъекты с личной историей CRC
7. Субъекты с наследственным синдромом рака желудочно-кишечного тракта: семейный аденоматозный полипоз (FAP), ослабленный FAP, полипоз, ассоциированный с Mutyh
8. Субъекты с воспалительным заболеванием кишечника (болезнь Крона, язвенное колит)

Лечение и последующая колоноскопия будут выполняться традиционным методом (КТ) или при поддержке медицинского устройства (искусственный интеллект-AI) в соответствии с рандомизацией, которая будет выполнена централизованно для групп 8-12 пациентов. Генерация последовательности рандомизации будет осуществляться через генератор случайных чисел с «портала региона Emilia Romagna» (http://wwwservizi.regione.emilia-romagna.it/generatore/).

Колоноскопия будет выполнена с помощью Olympus Colonoscopes, уже доступных в IRCCS Aoubo Gastroenterology OU с или без помощи в системе GI Genius AI, которая будет получена с помощью средств от Dare - цифрового проекта профилактики пожизненной жизни PNC0000002 из Министерства университетов и исследований.

Ожидается, что размер выборки не менее 1400 будет включен в исследование в течение 18 месяцев.

Продолжительность исследования. Исследование будет иметь продолжительность 72 месяца.

Методология анализа Анализы будут проводиться персоналом из факультета электроэнергии и информационной инженерии «Гулиэльмо Маркони» Университета Болонья.