Предоперационное прогнозирование папилломы придаточных пазух носа искусственным интеллектом с помощью назальной видеоэндоскопии: ретроспективное исследование

Том 13 научных докладов, Номер статьи: 12439 (2023) Цитировать эту статью

4 Альтметрика

Подробности о метриках

Синоназальная инвертированная папиллома (ИП) подвержена риску рецидива и малигнизации, поэтому необходима ранняя диагностика с помощью назальной эндоскопии. Таким образом, мы разработали диагностическую систему с использованием искусственного интеллекта (ИИ) для выявления папилломы носовых пазух. Видео эндоскопической хирургии 53 пациентов, перенесших эндоскопическую операцию на пазухах, были отредактированы для обучения и оценки моделей глубоких нейронных сетей, а затем была разработана диагностическая система. Частота правильной диагностики на основе визуального осмотра отоларингологами также оценивалась с использованием тех же видеороликов и сравнивалась с таковой у пациентов с системой диагностики AI. Основные оцениваемые результаты включали процент правильных диагнозов по сравнению с диагнозом AI и частоту правильных диагнозов для отоларингологов на основе многолетнего опыта практики. Диагностическая система имела площадь под кривой 0,874, точность 0,843, частоту ложноположительных результатов 0,124 и частоту ложноотрицательных результатов 0,191. Средний показатель правильного диагноза среди отоларингологов составил 69,4%, что указывает на высокую точность ИИ. Очевидно, хотя число случаев было небольшим, была создана высокоточная диагностическая система. Необходимы будущие исследования с более крупными образцами для повышения точности системы и расширения спектра заболеваний, которые можно обнаружить для большего количества клинических применений.

Синоназальная инвертированная папиллома (ИП) — доброкачественная опухоль, которая может рецидивировать или стать злокачественной, поэтому желательна ранняя диагностика и хирургическая резекция под эндоскопическим контролем1. Хотя оториноларингологи используют назальную эндоскопию при амбулаторных консультациях, бывают случаи, когда отличить ИП от воспалительного полипа носа сложно. Для постановки окончательного диагноза необходимо патологоанатомическое исследование, хотя оно требует много времени. Было бы клинически полезно, если бы можно было использовать назальную эндоскопию для постановки высокоточного дополнительного диагноза. Соответственно, мы разработали систему компьютерной диагностики для диагностики ИП с использованием эндоскопических видеоизображений.

Последние достижения в области искусственного интеллекта (ИИ) и технологий машинного обучения заложили основу для значительных приложений в области медицины. Хотя рукописные алгоритмы прогнозирования уже давно используются для принятия медицинских решений, практическое применение методов машинного обучения для прогнозирования началось в 2000 году. Впоследствии значительные улучшения производительности компьютерного оборудования привели к внедрению DNN в 2010 и 2012 годах, а также Точность DNN превысила точность традиционных методов обработки изображений в рамках конкурса ImageNet Large Scale Visual Recognition Challenge, в конечном итоге превзойдя точность распознавания изображений человека в 2015 году. Тем не менее, для обучения моделей DNN и их применения для диагностики обычно требуются большие объемы данных. редких заболеваний, таких как ИП, считается сложной задачей.

Насколько нам известно, ни одно из предыдущих исследований не использовало DNN для диагностики IP с использованием эндоскопических видеопотоков. Таким образом, это исследование было направлено на то, чтобы выяснить, можно ли использовать модели DNN для повышения точности эндоскопической диагностики. Более того, мы сравнили наши модели DNN с оценками, выполненными различными оториноларингологами, чтобы определить их практичность. Примечательно, что, насколько нам известно, это первое исследование, демонстрирующее возможность использования моделей DNN для диагностики IP с помощью видеоэндоскопии.

Протокол исследования был одобрен Комитетом по рассмотрению этики человека Медицинской школы Университета Дзикей, Токио, Япония (номер утверждения: 32-036 [10111]), который отказался от требования информированного согласия из-за ретроспективного характера исследования.

Мы ретроспективно оценили и включили 53 пациента (мужчин, n = 33; женщин, n = 30; средний возраст 51,2 ± 12,6 года), перенесших эндоскопическую операцию на пазухах в нашей больнице с 2018 по 2021 год, в том числе у 21 пациента, у которого ИП был диагностирован при патологоанатомическом исследовании. и 32 пациента с хроническим риносинуситом с полипами носа (ХРСнНП). Видеоизображения использовались, чтобы показать почти бескровное состояние перед манипуляцией; щипцы не были включены в эндоскопическое изображение.