Preview

Онкоурология

Расширенный поиск

Использование искусственного интеллекта в цистоскопической диагностике рака мочевого пузыря

https://doi.org/10.17650/1726-9776-2023-19-2-148-152

Аннотация

Введение. На современном этапе развития науки и техники происходят активная разработка и постепенное внедрение в систему здравоохранения технологий искусственного интеллекта (ИИ).
Цель работы – обзор литературы для оценки диагностического значения ИИ в выявлении рака мочевого пузыря на этапе цистоскопии.
Материалы и методы. Проведен библиографический поиск статей в базах данных Medline и Embase с использованием ключевых слов “artificial intelligence”, “cystoscopy”, “TURBT”.
Результаты. Автоматизированная обработка изображений на основе ИИ может повысить точность диагностики рака при цистоскопии. По данным представленных исследований чувствительность цистоскопии при использовании ИИ достигает 89,7–95,4 %, специфичность – 87,8–98,6 %, что превосходит диагностические возможности стандартной цистоскопии в белом свете, чувствительность и специфичность которой составляют примерно 60 и 70 % соответственно. Несмотря на многообещающие результаты данных исследований, современная наука находится лишь на стадии разработки и оценки производительности различных методов ИИ, используемых для анализа цистоскопических изображений. На сегодняшний день рано говорить о внедрении и широком применении данных технологий в здравоохранении, так как отсутствуют проспективные клинические исследования оценки эффективности цистоскопической диагностики и трансуретральной резекции рака мочевого пузыря в сопровождении ИИ.
Заключение. Цистоскопия на основе ИИ – перспективное направление (согласно немногочисленным данным литературы) в вопросе повышения качества медицинской помощи при раке мочевого пузыря. Для усовершенствования диагностических возможностей ИИ и внедрения в клиническую практику полученных технологических данных необходимо проведение дальнейших исследований.

Об авторах

Т. А. Садулаева
ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет)
Россия

 Танзила Адамовна Садулаева 

 Россия, 119991 Москва, ул. Трубецкая, 8, стр. 2 



Л. А. Эдильгиреева
ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет)
Россия

 Россия, 119991 Москва, ул. Трубецкая, 8, стр. 2 



М. Б. Бимурзаева
ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет)
Россия

 Россия, 119991 Москва, ул. Трубецкая, 8, стр. 2 



А. О. Морозов
ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет)
Россия

врач-уролог, кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник Института урологии и репродуктивного здоровья человека

 Россия, 119991 Москва, ул. Трубецкая, 8, стр. 2 



Список литературы

1. Oude Elferink P., Witjes J.A. Blue-light cystoscopy in the evaluation of non-muscle-invasive bladder cancer. Ther Adv Urol 2014;6(1):25–33. DOI: 10.1177/1756287213510590

2. Ikeda A., Nosato H., Kochi Y. et al. Support system of cystoscopic diagnosis for bladder cancer based on artificial intelligence. J Endourol 2020;34(3):352–8. DOI: 10.1089/end.2019.0509

3. Kriegmair M.C., Hein S., Schoeb D.S. et al. Erweiterte bildgebung in der urologischen endoskopie [Enhanced imaging in urological endoscopy]. Urologe A 2021;60(1):8–18. DOI: 10.1007/s00120-020-01400-9

4. Lerner S.P., Goh A. Novel endoscopic diagnosis for bladder cancer. Cancer 2015;121(2):169–78. DOI: 10.1002/cncr.28905

5. Borhani S., Borhani R., Kajdacsy-Balla A. Artificial intelligence: a promising frontier in bladder cancer diagnosis and outcome prediction. Crit Rev Oncol Hematol 2022;171:103601. DOI: 10.1016/j.critrevonc.2022.103601

6. Kann B.H., Thompson R., Thomas C.R. Jr et al. Artificial intelligence in oncology: current applications and future directions. Oncology (Williston Park) 2019;33(2):46–53.

7. Brodie A., Dai N., Teoh J.Y. et al. Artificial intelligence in urological oncology: an update and future applications. Urol Oncol 2021;39(7):379–99. DOI: 10.1016/j.urolonc.2021.03.012

8. Eminaga O., Eminaga N., Semjonow A., Breil B. Diagnostic classification of cystoscopic images using deep convolutional neural networks. JCO Clin Cancer Inform 2018;2:1–8. DOI: 10.1200/CCI.17.00126

9. Shkolyar E., Jia X., Chang T.C. et al. Augmented bladder tumor detection using deep learning. Eur Urol 2019;76(6):714–8. DOI: 10.1016/j.eururo.2019.08.032

10. Du Y., Yang R., Chen Z. et al. A deep learning network-assisted bladder tumour recognition under cystoscopy based on Caffe deep learning framework and EasyDL platform. Int J Med Robot 2021;17(1):1–8. DOI: 10.1002/rcs.2169

11. Ikeda A., Nosato H., Kochi Y. et al. Cystoscopic imaging for bladder cancer detection based on stepwise organic transfer learning with a pretrained convolutional neural network. J Endourol 2021;35(7):1030–5. DOI: 10.1089/end.2020.0919

12. Yang R., Du Y., Weng X. et al. Automatic recognition of bladder tumours using deep learning technology and its clinical application. Int J Med Robot 2021;17(2):e2194. DOI: 10.1002/rcs.2194

13. Wu S., Chen X., Pan J. et al. An artificial intelligence system for the detection of bladder cancer via cystoscopy: a multicenter diagnostic study. J Natl Cancer Inst 2022;114(2):220–7. DOI: 10.1093/jnci/djab179

14. Lenis A.T., Litwin M.S. Does artificial intelligence meaningfully enhance cystoscopy? J Natl Cancer Inst 2022;114(2):174–5. DOI: 10.1093/jnci/djab180

15. Gosnell M.E., Polikarpov D.M., Goldys E.M. et al. Computerassisted cystoscopy diagnosis of bladder cancer. Urol Oncol 2018;36(1):8.e9–15. DOI: 10.1016/j.urolonc.2017.08.026

16. Ali N., Bolenz C., Todenhöfer T. et al. Deep learning-based classification of blue light cystoscopy imaging during transurethral resection of bladder tumors. Sci Rep 2021;11(1):11629. DOI: 10.1038/s41598-021-91081-x

17. Lorencin I., Anđelić N, Španjol J., Car Z. Using multi-layer perceptron with Laplacian edge detector for bladder cancer diagnosis. Artif Intell Med 2020;102:101746. DOI: 10.1016/j.artmed.2019.101746

18. Mutaguchi J., Morooka K., Kobayashi S. et al. Artificial intelligence for segmentation of bladder tumor cystoscopic images performed by U-Net with dilated convolution. J Endourol 2022;36(6):827–34. DOI: 10.1089/end.2021.0483

19. Esteva A., Kuprel B., Novoa R.A. et al. Dermatologist-level classification of skin cancer with deep neural networks. Nature 2017;542(7639):115–8. DOI: 10.1038/nature21056

20. Kang G., Liu K., Hou B., Zhang N. 3D multi-view convolutional neural networks for lung nodule classification. PLoS One 2017;12(11):e0188290. DOI: 10.1371/journal.pone.0188290

21. Hirasawa T., Aoyama K., Tanimoto T. et al. Application of artificial intelligence using a convolutional neural network for detecting gastric cancer in endoscopic images. Gastric Cancer 2018;21(4):653–60. DOI: 10.1007/s10120-018-0793-2

22. Kröner P.T., Engels M.M., Glicksberg B.S. et al. Artificial intelligence in gastroenterology: a state-of-the-art review. World J Gastroenterol 2021;27(40):6794–824. DOI: 10.3748/wjg.v27.i40.6794

23. Hashimoto R., Requa J., Dao T. et al. Artificial intelligence using convolutional neural networks for real-time detection of early esophageal neoplasia in Barrett’s esophagus (with video). Gastrointest Endosc 2020;91(6):1264–71.e1. DOI: 10.1016/j.gie.2019.12.049

24. Van der Sommen F., Zinger S., Curvers W.L. et al. Computer-aided detection of early neoplastic lesions in Barrett’s esophagus. Endoscopy 2016;48(7):617–24. DOI: 10.1055/s-0042-105284

25. De Groof A.J., Struyvenberg M.R., van der Putten J. et al. Deep-learning system detects neoplasia in patients with Barrett’s esophagus with higher accuracy than endoscopists in a multistep training and validation study with benchmarking. Gastroenterology 2020;158(4):915–29.e4. DOI: 10.1053/j.gastro.2019.11.030

26. De Groof J., van der Sommen F., van der Putten J. et al. The Argos project: the development of a computer-aided detection system to improve detection of Barrett’s neoplasia on white light endoscopy. United European Gastroenterol J 2019;7(4):538–47. DOI: 10.1177/2050640619837443

27. Ebigbo A., Mendel R., Probst A. et al. Real-time use of artificial intelligence in the evaluation of cancer in Barrett’s oesophagus. Gut 2020;69(4):615–6. DOI: 10.1136/gutjnl-2019-319460

28. Riaz F., Ribeiro M.D., Pimentel-Nunes P., Coimbra M.T. Integral scale histogram local binary patterns for classification of narrowband gastroenterology images. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc 2013;2013:3714–7. DOI: 10.1109/EMBC.2013.6610350

29. Swager A.F., van der Sommen F., Klomp S.R. et al. Computeraided detection of early Barrett’s neoplasia using volumetric laser endomicroscopy. Gastrointest Endosc 2017;86(5):839–46. DOI: 10.1016/j.gie.2017.03.011

30. Trindade A.J., McKinley M.J., Fan C. et al. Endoscopic surveillance of Barrett’s esophagus using volumetric laser endomicroscopy with artificial intelligence image enhancement. Gastroenterology 2019;157(2):303–5. DOI: 10.1053/j.gastro.2019.04.048

31. Korhani Kangi A., Bahrampour A. Predicting the survival of gastric cancer patients using artificial and bayesian neural networks. Asian Pac J Cancer Prev 2018;19(2):487–90. DOI: 10.22034/APJCP.2018.19.2.487

32. Parasa S., Wallace M., Bagci U. et al. Proceedings from the First Global Artificial Intelligence in Gastroenterology and Endoscopy Summit. Gastrointest Endosc 2020;92(4):938–45.e1. DOI: 10.1016/j.gie.2020.04.044

33. Cai S.L., Li B., Tan W.M. et al. Using a deep learning system in endoscopy for screening of early esophageal squamous cell carcinoma (with video). Gastrointest Endosc 2019;90(5):745–53.e2. DOI: 10.1016/j.gie.2019.06.044

34. Fukuda H., Ishihara R., Kato Y. et al. Comparison of performances of artificial intelligence versus expert endoscopists for real-time assisted diagnosis of esophageal squamous cell carcinoma (with video). Gastrointest Endosc 2020;92(4):848–55. DOI: 10.1016/j.gie.2020.05.043

35. Guo L., Xiao X., Wu C. et al. Real-time automated diagnosis of precancerous lesions and early esophageal squamous cell carcinoma using a deep learning model (with videos). Gastrointest Endosc 2020;91(1):41–51. DOI: 10.1016/j.gie.2019.08.018

36. Horie Y., Yoshio T., Aoyama K. et al. Diagnostic outcomes of esophageal cancer by artificial intelligence using convolutional neural networks. Gastrointest Endosc 2019;89(1):25–32. DOI: 10.1016/j.gie.2018.07.037

37. Kumagai Y., Takubo K., Kawada K. et al. Diagnosis using deeplearning artificial intelligence based on the endocytoscopic observation of the esophagus. Esophagus 2019;16(2):180–7. DOI: 10.1007/s10388-018-0651-7

38. Li B., Cai S.L., Tan W.M. et al. Comparative study on artificial intelligence systems for detecting early esophageal squamous cell carcinoma between narrow-band and white-light imaging. World J Gastroenterol 2021;27(3):281–93. DOI: 10.3748/wjg.v27.i3.281

39. Ohmori M., Ishihara R., Aoyama K. et al. Endoscopic detection and differentiation of esophageal lesions using a deep neural network. Gastrointest Endosc 2020;91(2):301–9.e1. DOI: 10.1016/j.gie.2019.09.034

40. Tan M.C., Bhushan S., Quang T. et al. Automated software-assisted diagnosis of esophageal squamous cell neoplasia using high-resolution microendoscopy. Gastrointest Endosc 2021;93(4):831–8.e2. DOI: 10.1016/j.gie.2020.07.007

41. Zhao Y.Y., Xue D.X., Wang Y.L. et al. Computer-assisted diagnosis of early esophageal squamous cell carcinoma using narrow-band imaging magnifying endoscopy. Endoscopy 2019;51(4):333–41. DOI: 10.1055/a-0756-8754

42. Liu G., Hua J., Wu Z. et al. Automatic classification of esophageal lesions in endoscopic images using a convolutional neural network. Ann Transl Med 2020;8(7):486. DOI: 10.21037/atm.2020.03.24

43. Liu D.Y., Gan T., Rao N.N. et al. Identification of lesion images from gastrointestinal endoscope based on feature extraction of combinational methods with and without learning process. Med Image Anal 2016;32:281–94. DOI: 10.1016/j.media.2016.04.007

44. Ai H., Chen W., Zhang L. et al. Predicting drug-induced liver injury using ensemble learning methods and molecular fingerprints. Toxicol Sci 2018;165(1):100–7. DOI: 10.1093/toxsci/kfy121

45. Banerjee I., Choi H.H., Desser T., Rubin D.L. A scalable machine learning approach for inferring probabilistic US-LI-RADS categorization. AMIA Annu Symp Proc 2018;2018:215–24.

46. Dickerson L.K., Rouhizadeh M., Korotkaya Y. et al. Language impairment in adults with end-stage liver disease: application of natural language processing towards patient-generated health records. NPJ Digit Med 2019;2:106. DOI: 10.1038/s41746-019-0179-9

47. He L., Li H., Dudley J.A. et al. Machine learning prediction of liver stiffness using clinical and T2-weighted MRI radiomic data. AJR Am J Roentgenol 2019;213(3):592–601. DOI: 10.2214/AJR.19.21082

48. Khan S., Ullah R., Khan A. et al. Analysis of hepatitis B virus infection in blood sera using Raman spectroscopy and machine learning. Photodiagnosis Photodyn Ther 2018;23:89–93. DOI: 10.1016/j.pdpdt.2018.05.010

49. Li X., Chen H., Qi X. et al. H-DenseUNet: hybrid densely connected UNet for liver and tumor segmentation from CT volumes. IEEE Trans Med Imaging 2018;37(12):2663–74. DOI: 10.1109/TMI.2018.2845918

50. Mueller-Breckenridge A.J., Garcia-Alcalde F., Wildum S. et al. Machine-learning based patient classification using Hepatitis B virus full-length genome quasispecies from Asian and European cohorts. Sci Rep 2019;9(1):18892. DOI: 10.1038/s41598-019-55445-8

51. Williams D.P., Lazic S.E., Foster A.J. et al. Predicting drug-induced liver injury with bayesian machine learning. Chem Res Toxicol 2020;33(1):239–48. DOI: 10.1021/acs.chemrestox.9b00264

52. Shousha H.I., Awad A.H., Omran D.A. et al. Data mining and machine learning algorithms using IL28B genotype and biochemical markers best predicted advanced liver fibrosis in chronic hepatitis C. Jpn J Infect Dis 2018;71(1):51–7. DOI: 10.7883/yoken.JJID.2017.089

53. Ström P., Kartasalo K., Olsson H. et al. Artificial intelligence for diagnosis and grading of prostate cancer in biopsies: a populationbased, diagnostic study. Lancet Oncol 2020;21(2):222–32. DOI: 10.1016/S1470-2045(19)30738-7

54. Попов Г.В., Чуб А.А., Лернер Ю.В. и др. Искусственный интеллект в диагностике рака предстательной железы. Архив патологии 2021;83(2):38–45. DOI: 10.17116/patol20218302138

55. Jin P., Ji X., Kang W. et al. Artificial intelligence in gastric cancer: a systematic review. J Cancer Res Clin Oncol 2020;146(9):2339–50. DOI: 10.1007/s00432-020-03304-9


Рецензия

Для цитирования:


Садулаева Т.А., Эдильгиреева Л.А., Бимурзаева М.Б., Морозов А.О. Использование искусственного интеллекта в цистоскопической диагностике рака мочевого пузыря. Онкоурология. 2023;19(2):146-152. https://doi.org/10.17650/1726-9776-2023-19-2-148-152

For citation:


Sadulaeva T.A., Edilgireeva L.A., Bimurzaeva M.B., Morozov A.O. Use of artificial intelligence in diagnostic cystoscopy of bladder cancer. Cancer Urology. 2023;19(2):146-152. (In Russ.) https://doi.org/10.17650/1726-9776-2023-19-2-148-152

Просмотров: 408


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1726-9776 (Print)
ISSN 1996-1812 (Online)
X