Применение искусственного интеллекта в анализе эндоскопических изображений для диагностики возбудителя рака желудка

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 13380 (2023) Цитировать эту статью

436 Доступов

4 Альтметрика

Подробности о метриках

Инфекция Helicobacter pylori (H. pylori) является основной причиной хронического гастрита, язвы желудка, двенадцатиперстной кишки и рака желудка. В клинической практике диагностика инфекции H. pylori по впечатлениям гастроэнтеролога от эндоскопических изображений является неточной и не может быть использована для лечения желудочно-кишечных заболеваний. Целью данного исследования была разработка системы классификации искусственного интеллекта для диагностики инфекции H. pylori путем предварительной обработки эндоскопических изображений и методов машинного обучения. Эндоскопические изображения тела и антрального отдела желудка от 302 пациентов, прошедших эндоскопию с подтверждением статуса H. pylori с помощью быстрого уреазного теста в больнице Ан Нан, были получены для разработки и проверки системы классификации искусственного интеллекта. Статус H. pylori интерпретировался как положительный или отрицательный с помощью сети сверточной нейронной сети (CNN) и сети параллельного пространственного и канального сжатия и возбуждения (scSE) в сочетании с различными моделями классификации для глубокого изучения изображений желудка. Комплексная оценка статуса H. pylori с помощью классификационных моделей scSE-CatBoost для изображений тела и антрального отдела одних и тех же пациентов достигла точности 0,90, чувствительности 1,00, специфичности 0,81, положительной прогностической ценности 0,82, отрицательной прогностической ценности 1,00 и площадь под кривой 0,88. Полученные данные свидетельствуют о том, что модель классификации искусственного интеллекта с использованием глубокого обучения scSE-CatBoost для эндоскопических изображений желудка может с хорошей производительностью распознавать статус H. pylori и полезна для обследования или диагностики инфекции H. pylori в клинической практике.

Helicobacter pylori (H. pylori) поражает эпителиальную оболочку желудка и является основной причиной хронического гастрита, язвенной болезни и рака желудка1. Эрадикация H. pylori стала стандартной терапией лечения язвенной болезни1. В регионах с высокой заболеваемостью аденокарциномой желудка рекомендуется эрадикация H. pylori для предотвращения развития рака желудка2.

Для выявления инфекции H. pylori было разработано несколько диагностических методов, использующих инвазивные или неинвазивные методы с различным уровнем чувствительности и специфичности. Инвазивные методы, включая быстрый уреазный тест, гистологическое исследование и посев, требуют эндоскопии с биопсией тканей желудка3. Быстрый уреазный тест основан на выработке фермента уреазы бактериями H. pylori. Чувствительность теста значительно ниже у больных с кишечной метаплазией, а также в случаях язвенного кровотечения4,5,6. Кроме того, лечение ингибиторами протонной помпы, антибиотиками и соединениями висмута также может привести к ложноотрицательным результатам, поскольку эти агенты могут предотвращать выработку уреазы H. pylori3. Кроме того, некоторые микроорганизмы, такие как Klebsiella pneumoniae, Staphylococcus aureus, Proteus mirabilis, Enterobacter cloacae и Citrobacter freundii в полости рта или желудке, также проявляют уреазную активность и могут давать ложноположительные результаты6. Гистология дороже, чем быстрый уреазный тест. На диагностическую точность гистологического исследования влияют многие факторы, такие как количество и расположение собранных биопсийных материалов, опыт патологоанатомов, методы окрашивания, использование ИПП или антибиотиков, а также наличие других видов бактерий4, но со структурным сходством с Helicobacter7. .

Несколько исследований показали, что диагноз инфекции H. pylori при помощи обычной эндоскопии в белом свете может быть основан на наличии диффузного покраснения, гипертрофии морщин или густой и беловатой слизи8. Однако диагностика по показаниям гастроэнтеролога с использованием эндоскопических изображений неточна и не может быть использована для лечения желудочно-кишечных заболеваний в клинической практике8.