Application de l’intelligence artificielle à l’analyse d’images endoscopiques pour le diagnostic d’un pathogène du cancer gastrique

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 13380 (2023) Citer cet article

436 Accès

4 Altmétrique

Détails des métriques

L'infection à Helicobacter pylori (H. pylori) est la principale cause de gastrite chronique, d'ulcères gastriques, d'ulcères duodénaux et de cancer gastrique. Dans la pratique clinique, le diagnostic d'une infection à H. pylori par l'impression d'images endoscopiques d'un gastro-entérologue est inexact et ne peut pas être utilisé pour la prise en charge des maladies gastro-intestinales. Le but de cette étude était de développer un système de classification d'intelligence artificielle pour le diagnostic de l'infection à H. pylori par prétraitement d'images endoscopiques et de méthodes d'apprentissage automatique. Des images endoscopiques du corps gastrique et de l'antre de 302 patients recevant une endoscopie avec confirmation du statut H. pylori par un test rapide à l'uréase à l'hôpital An Nan ont été obtenues pour la dérivation et la validation d'un système de classification de l'intelligence artificielle. Le statut de H. pylori a été interprété comme positif ou négatif par le réseau de neurones convolutifs (CNN) et le réseau Concurrent Spatial and Channel Squeeze and Excitation (scSE), combinés à différents modèles de classification pour l'apprentissage en profondeur des images gastriques. L'évaluation complète du statut de H. pylori par les modèles de classification scSE-CatBoost pour les images du corps et de l'antre des mêmes patients a atteint une précision de 0,90, une sensibilité de 1,00, une spécificité de 0,81, une valeur prédictive positive de 0,82, une valeur prédite négative de 1,00 et aire sous la courbe de 0,88. Les données suggèrent qu'un modèle de classification par intelligence artificielle utilisant l'apprentissage profond scSE-CatBoost pour les images endoscopiques gastriques peut distinguer le statut de H. pylori avec de bonnes performances et est utile pour l'enquête ou le diagnostic de l'infection à H. pylori dans la pratique clinique.

Helicobacter pylori (H. pylori) infecte la muqueuse épithéliale de l'estomac et est la principale cause de gastrite chronique, d'ulcère gastroduodénal et de cancer gastrique1. L’éradication de H. pylori est devenue le traitement standard pour guérir l’ulcère gastroduodénal1. Dans les régions à forte incidence d'adénocarcinome gastrique, l'éradication de H. pylori est préconisée pour prévenir le développement du cancer gastrique2.

Plusieurs méthodes de diagnostic utilisant des techniques invasives ou non invasives avec différents niveaux de sensibilité et de spécificité ont été développées pour détecter l'infection à H. pylori. Les méthodes invasives, notamment le test rapide d'uréase, l'histologie et la culture, nécessitent une endoscopie avec biopsies des tissus gastriques3. Le test rapide d'uréase est basé sur la production d'enzyme uréase par la bactérie H. pylori. La sensibilité du test est significativement plus faible chez les patients présentant une métaplasie intestinale ainsi que dans les cas d'hémorragie d'ulcère gastroduodénal4,5,6. De plus, le traitement avec des inhibiteurs de la pompe à protons, des antibiotiques et des composés de bismuth peut également conduire à des résultats faussement négatifs, car ces agents peuvent empêcher la production d'uréase par H. pylori3. De plus, plusieurs organismes tels que Klebsiella pneumoniae, Staphylococcus aureus, Proteus mirabilis, Enterobacter cloacae et Citrobacter freundii présents dans la cavité buccale ou dans l'estomac présentent également une activité uréasique et peuvent donner des résultats faussement positifs6. L'histologie est plus coûteuse que le test rapide à l'uréase. De nombreux facteurs affectent la précision diagnostique de l'examen histologique, tels que le nombre et l'emplacement des matériaux de biopsie collectés, les expériences des pathologistes, les techniques de coloration, les IPP ou l'utilisation d'antibiotiques, et la présence d'autres espèces bactériennes4, mais avec une similitude structurelle avec Helicobacter7. .

Plusieurs études ont démontré que le jugement d’une infection à H. pylori par endoscopie conventionnelle en lumière blanche pouvait reposer sur la présence de rougeurs diffuses, d’hypertrophie rugale ou de mucus épais et blanchâtre8. Cependant, le diagnostic basé sur l'impression d'un gastro-entérologue utilisant des images endoscopiques est inexact et ne peut pas être utilisé pour la prise en charge des maladies gastro-intestinales en pratique clinique8.