Artificiell intelligens-assisterad utvärdering av pigmenterade hudskador (NNCD)

Bakgrund

Malignt melanom (MM) är en dödlig cancer som gör anspråk på cirka 160 000 nya fall per år och 48 000 dödsfall globalt [1]. Incidensfrekvensen för MM steg mellan 1950 och 2007 mer än 17 gånger hos män (1,9 till 33,5 per 100 000) och mer än 9 gånger hos kvinnor (2,6 till 25,3 per 100 000) [2]. Det uppskattas att 76 000 nya fall och 9 000 dödsfall diagnostiseras/år (endast USA, 2017) [3]. Europeiska länder ger 22000/år. stadium 4 melanom.

MM börjar de novo hos cirka 70 % av försökspersonerna, med en liten 2 millimeter eller mer ytlig hudskada som, om den lämnas odiagnostiserad, kan utvecklas till ett mer framskridet stadium av cancer, följt av tyst lymfkörtelspridning och invasion av vitala organ som lever och hjärna. MM är iscensatt av antingen direkt invasion i huden, Breslow-skalan i mm, eller genom dess hudnivåinblandning, en Clark 1-5 strukturell hudnivå av involvering. Båda metoderna för bedömning är prediktorer för långtidsöverlevnad, som är nästan oförändrad på ett Breslow-djup under 1 mm och mycket minskat bortom Clark III-stadiet. Därför är tidig upptäckt av melanom, vanligtvis märkt som små melanom, avgörande.

Nuvarande metoder för MM-detektion

Följande olika metoder och diagnostiska metoder för att upptäcka det kutana melanomet används för närvarande som ett sätt att diagnostisera:

1. Visuell igenkänning av en asymmetri, gräns, färg, diameter och utveckling (ABCDE-regel). En 30 år gammal metod och fortfarande igång, bedömer: ABCDE. Det används av en del av amerikanska hudläkare som litar på sina kliniska färdigheter och instinkter [4]. På grund av dess medfödda komplexitet och myriad av igenkänningsmönster anses dermoskopi med epiluminescensmikroskopi vara ineffektivt av 60 % av de icke-användare dermatologerna och 30 % rapporterar att det är tidskrävande, vilket gör det omöjligt. Den ovannämnda regeln granskades 2015 [5] och lär ut användningen av en diameter större än 6 mm som ett kriterium för igenkänning av melanom. Följaktligen bidrar det inte till tidig upptäckt av ett melanom, vilket kan vara livräddande, eftersom 70-80% av melanom börjar de novo som små melanom. Ett försök att ändra diameterkriterierna, dvs en minskning av den postulerade 6 mm diametern, leder till en kraftig minskning av känslighet och specificitet, vilket gör ABCDE ineffektivt för tidig melanomdetektion. Man drar slutsatsen att dessa grundläggande visuella kriterier, även om de används i stor utsträckning, är en icke effektiv förebyggande metod på grund av deras medfödda kriterier som missar de utvecklande melanom, eftersom alla melanom börjar som små melanom.

2. Epiluminescensmikroskopi är en 65 år gammal konst, som anses vara den gyllene standarden för utvärdering. Det är starkt beroende av diagnostikerns färdigheter och kunskaper. Epiluminescensmikroskopi är en brygga mellan klinisk observation och histopatologisk diagnos. Det möjliggör visualisering av hudpigment upp till papillärdermis och förbättrar detektionskänslighet och specificitet. Analysen görs av en kliniker utifrån dermoskopiregler [6], som baseras på en komplicerad dermoskopisk mönsteranalys.

   Komplett dermoskopisk mönsteranalys av en lesion är huvudströmmen för diagnos. Vart och ett av de dermoskopiska mönstren kan divergera i omfattning, diameter, allmänt eller lokalt utseende, eller utvecklas som multimönster med olika uttrycksområden på samma lesion och gör diagnosen bortom en encyklopedisk uppgift.

   På grund av komplexiteten i den dermoskopiska mönsteranalysmetoden föreslogs olika modifieringar, såsom en förenklad ABCD-regel, en mellanliggande bedömning av 7 regler och en checklista med 11 regler. Myriaden av data och dess tolkning gör att även experter inom dermoskopi kan identifiera melanom med ett relativt lågt förhållande från 5:1 till 15:1, det vill säga antalet biopsier av godartade lesioner som utförs för att ställa diagnosen ett hudmelanom.

   Dessutom finns det påståenden om att ett diagnostiskt tecken kan vara känsligare än andra tecken, liksom kriterierna för ett ljusbrunt strukturlöst område. Hudläkare misslyckas vanligtvis med att diagnostisera tidigt litet melanom, vilket är den kritiska perioden för tumörens tillväxt och mest effektiva förebyggande.

3. Visuell igenkänning genom tidsmässig totalkroppsfotografering är ännu icke-standardiserad metodik, en tidskrävande och tålmodigt dyr procedur. Den använder den mänskliga jämförelsebedömningen och utsätts för fördomar av pixelfoto under utförandet av mätningen, på grund av belysning, bakgrund och kameraposition. Tillägg av patientbedömning genom artificiell intelligens, en analys baserad på datorutvärdering av olika kolorimetriska och geometriska parametrar för en lesion i realtid, ger endast en begränsad fördel, vilket ibland ger fler falska positiva resultat jämfört med oerfarna eller till och med erfarna läkare.
4. Multispektrometrianordningar, som ger mätningar av melanin, kollagen och hemoglobin med ytterligare användning av bildanalys, ger ingen fördel för epiluminescensmikroskopi. Även om de uppvisar en högre känslighet, är dessa metoders specificitet avsevärt lägre än för enkel epiluminescensmikroskopi i melanomidentifieringshastighet.
5. Konfokal scanningsmikroskopi, en procedur som använder en lågeffektlaser för en 3D-avbildning. Ett effektivt sätt att diagnostisera. Användningen av denna metod begränsas dock av dess höga kostnad, en förlängd (6 månader) inlärningskurva på 2000-4000 bilder, och kravet på en högt specialiserad och utbildad person, eftersom denna metod är mycket utsatt för artefakter.
6. Experimentella under utvecklingsmetoder: Liksom elektrisk impedansspektroskopi, optisk koherenstomografi, högfrekvent ultraljud, laserdopplerperfusionsavbildning, dynamisk värmeavbildning, fotoakustisk mikroskopi, ska vidareutvecklas och bevisas.

Kliniska krav

Det är önskvärt att identifiera en ny icke-invasiv metod som kommer

1. Förbättra känsligheten för diagnos av pigmenterade hudskador, både dysplastiska nevi, spitz nevi och MM
2. Identifiera liten MM,
3. Öka specificiteten hos lesioner som ska biopsieras
4. Icke-invasiv snabbteknologi.

Vanlig övning

Vanligtvis utvärderas en patient av en läkare på grund av antingen en hudskada eller, med högriskpatienter, en kallelse till ett regelbundet besök.

Endast några av hudläkarna använder dermoskopi eller är skickliga på att använda det eftersom det kan tyckas vara tidskrävande. Det finns ingen internationell standard för graden av skicklighet. Inte ens en gyllene standard för dermoskopi finns inte.

Vid erkännande av misstänkt lesion remitteras patienten till en kirurg för biopsi.

Som nyligen granskats och mot bakgrund av ovanstående fortsätter incidensen av melanom att öka. Alla nuvarande metoder diagnostiserar vanligtvis inte melanom i ett tidigt skede och epiluminescensmikroskopi är mycket användarberoende och missar ofta diagnosen. Tidig excision är den enda strategin för att minska dödssiffran i samband med melanom. Onödig bortskärning av godartade lesioner ökar sjukligheten och höjer sjukvårdskostnaderna i samband med melanomscreening, vilket resulterar i rekommenderade begränsningar för en total kroppsscreening av Surgeon General (2016) och ifrågasätter effektiviteten av en sådan screening.

Kravet på en mer systemiserad metod och system är uppenbart med tanke på den förväntade ökningen av melanomincidensen till 1:15 inom de närmaste 15 åren. En ny enhet som kan fånga möjligheten för dysplastisk Nevus till små melanom är mycket användbar för dagens sjukvårdssystem.

Primära studiemål

• En känslighet på minst 75 % för klassificeringsresultat jämfört med biopsi. Sensitivitet är procentandelen korrekt diagnostiserade dysplastiska nevi, spitz nevi eller melanom. [ Betecknad som säkerhetsfråga: Nej ].
• En känslighet på minst 85 % för en modifierad klassificeringsteknologi (MCT) jämfört med biopsi. Känslighet är andelen korrekt diagnostiserade dysplastiska nevi, spitz nevi eller melanom. [ Utpekat som säkerhetsproblem: Nej ]
• En specificitet på minst 33 % för klassificeringsresultat jämfört med biopsi. Specificitet är procentandelen korrekt identifierade dysplastiska nevi, spitz nevi eller melanom. [ Utpekat som säkerhetsproblem: Nej ]
• En specificitet på minst 33 % för MCT-resultat jämfört med biopsi. Specificitet är procentandelen korrekt identifierade dysplastiska nevi, spitz nevi eller melanom. [ Utpekat som säkerhetsproblem: Nej ]

Sekundära studiemål

• Det positiva prediktiva värdet av MCT, jämfört med biopsiresultatet [Betecknat som säkerhetsproblem: Nej]
• Det negativa prediktiva värdet av MCT, [ Betecknat som säkerhetsproblem: Nej ]
• Den falska positiva frekvensen av MCT, [ Betecknad som säkerhetsproblem: Nej ]
• Den falska negativa frekvensen av MCT, [ Betecknad som säkerhetsproblem: Nej ]
• Skillnaden mellan två dermoskop, [ Betecknad som säkerhetsproblem: Nej ]
• Det positiva prediktiva värdet av Classifier, jämfört med biopsiresultatet [ Betecknad som säkerhetsproblem: Nej ]
• Det negativa prediktiva värdet för klassificerare, [ Betecknad som säkerhetsproblem: Nej ]
• Den falska positiva frekvensen av klassificerare, [ Betecknad som säkerhetsproblem: Nej ]
• Den falska negativa frekvensen för klassificerare, [ Betecknad som säkerhetsproblem: Nej ]
• Kliniska beslut Sensitivitet och specificitet.