Verwendung künstlicher Intelligenz bei der Detektion der Papilla duodeni major

Einleitung Die Endoskopische Retrograde Cholangiopankreatikographie (ERCP) ist der Goldstandard in der Diagnostik und Therapie von Erkrankungen des pankreatobiliären Trakts. Jedoch ist sie technisch sehr anspruchsvoll und weist eine vergleichsweise hohe Komplikationsrate auf.

Ziele In der vorliegenden Machbarkeitsstudie soll geprüft werden, ob mithilfe eines Deep-learning-Algorithmus die Papille und das Ostium zuverlässig detektiert werden können und somit für Endoskopiker mit geringer Erfahrung ein geeignetes Hilfsmittel, insbesondere für die Ausbildungssituation, darstellen könnten.

Methodik Wir betrachteten insgesamt 606 Bilddatensätze von 65 Patienten. In diesen wurde sowohl die Papilla duodeni major als auch das Ostium segmentiert. Anschließend wurde eine neuronales Netz mittels eines Deep-learning-Algorithmus trainiert. Außerdem erfolgte eine 5-fache Kreuzvaldierung.

Ergebnisse Bei einer 5-fachen Kreuzvaldierung auf den 606 gelabelten Daten konnte für die Klasse Papille eine F1-Wert von 0,7908, eine Sensitivität von 0,7943 und eine Spezifität von 0,9785 erreicht werden, für die Klasse Ostium eine F1-Wert von 0,5538, eine Sensitivität von 0,5094 und eine Spezifität von 0,9970 (vgl. [Tab. 1]). Unabhängig von der Klasse zeigte sich gemittelt (Klasse Papille und Klasse Ostium) ein F1-Wert von 0,6673, eine Sensitivität von 0,6519 und eine Spezifität von 0,9877 (vgl. [Tab. 2]).

Tab. 1 Metriken der 5-fachen Cross-Validierung für die Klassen Papille und Ostium.

Metrik	Hintergrund	Papille	Ostium
F1	0. 9825	0. 7808	0. 5538
IoU	0. 9656	0. 6405	0. 3830
Accuracy	0. 9817	0. 7943	0. 5094
Sensitivity	0. 9817	0. 7943	0. 5094
Specificity	0. 8333	0. 9785	0. 9970

Tab. 2 Gemittelte Metriken (Papille und Ostium) der 5-fachen Cross-Validierung.

Metrik	Wert
F1	0. 6673
IoU	0. 5117
Accuracy	0. 6519
Sensitivity	0. 6519
Specificity	0. 9877

Schlussfolgerung In vorliegende Machbarkeitsstudie konnte das neuronale Netz die Papilla duodeni major mit einer hohen Sensitivität und sehr hohen Spezifität identifizieren. Bei der Detektion des Ostiums war die Sensitivität deutlich geringer. Zukünftig soll das das neuronale Netz mit mehr Daten trainiert werden. Außerdem ist geplant, den Algorithmus auch auf Videos anzuwenden. Somit könnte langfristig ein geeignetes Hilfsmittel für die ERCP etabliert werden.

Publikationsverlauf

Artikel online veröffentlicht:
28. August 2023