Веб-ассистент поддержки решений врача-эндоскописта на основе машинного обучения: диагностика пищевода Барретта и эрозивного эзофагита по статичным изображениям.

При длительно существующем патологическом гастроэзофагеальном рефлюксе в нижней трети пищевода развивается эрозивно-язвенные и метапластические изменения. В настоящее время возрастает интерес к применению технологии машинного обучения в диагностике.

Цель исследования — разработать обучаемый веб-ассистент поддержки решений врача-эндоскописта по статичным эндоскопическим изображениям и оценить эффективность его работы.

Методы. Разработан веб-ассистент поддержки решений врача-эндоскописта, выполняющий анализ статичных эндоскопических изображений в белом свете с формированием вероятностной оценки, перечня эндоскопических критериев и тепловой карты Grad-CAM, локализующей область, определившую решение. Система реализована, как многосервисный комплекс с изоляцией модуля машинного обучения от базы данных и построена на наборе независимых бинарных детекторов, маршрутизируемых по анатомической зоне.

Результаты. Детектор пищевода Барретта показал чувствительность 0,833 и специфичность 0,941, детектор эрозивного эзофагита достиг чувствительности 1,000 и специфичности 0,978. Распределение ошибок между двумя детекторами существенно различается. Эрозивный эзофагит отделяется от прочих состояний практически безошибочно: единственное ложное срабатывание получено на изображении с неизмененной слизистой. По пищеводу Барретта ошибок больше: два ложных срабатывания и четыре пропуска, все четыре пропуска, относятся к одному пациенту. Для надёжной верификации пищевода Барретта по статичным изображениям в исследовании необходимо увеличить количество обследуемых до 90-100, чтоб приблизить количество пациентов к классу с неизмененной слизистой оболочкой дистального отдела пищевода. Пока выборка практически не содержит редких и пограничных вариантов — короткого сегмента метаплазии (C0M1), метаплазированный цилиндрический эпителий кишечного типа на фоне выраженного воспаления, островковый тип пищевода Барретта, артефакты съёмки. Также важно использовать другое оборудование, так как программа подстраивается под характеристики конкретного эндоскопического оборудования (цветопередачу и освещение). Не представленные в обучении варианты программа будет пропускать.

Заключение. Данные получены на выборке ограниченного объёма, в связи с чем должны рассматриваться как предварительные. Для улучшения результата верификации пищевода Барретта по статичным изображениям в исследовании необходимо увеличить количество обследуемых. Веб-ассистент может дополнить оценку врача формализованным разбором эндоскопических кадров (вероятность находки, обоснование), позволяя опираться не только на индивидуальный опыт и память о серии снимков.

1. Ивашкин В.Т., Трухманов А.С., Маев И.В., Драпкина О.М., Ливзан М.А., Мартынов А.И., Лапина Т.Л., Параскевова А.В., Андреев Д.Н., Алексеева О.П., Алексеенко С.А., Барановский А.Ю., Зайратьянц О.В., Зольникова О.Ю., Дронова О.Б., Кляритская И.Л., Корочанская Н.В., Кучерявый Ю.А., Маммаев С.Н., Осипенко М.Ф., Пирогов С.С., Полуэктова Е.А., Румянцева Д.Е., Сайфутдинов Р.Г., Сторонова О.А., Успенский Ю.П., Хлынов И.Б., Цуканов В.В., Шептулин А.А. Диагностика и лечение гастроэзофагеальной рефлюксной болезни (Рекомендации Российской гастроэнтерологической ассоциации, Российского научного медицинского общества терапевтов, Российского общества профилактики неинфекционных заболеваний, Научного сообщества по изучению микробиома человека). Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2024;34(5):111–135. https://doi. org/10.22416/1382-4376-2024-34-5-111-135.

2. Patel A, Arora GS, Roknsharifi M, Kaur P, Javed H. Artificial Intelligence in the Detection of Barrett's Esophagus: A Systematic Review. Cureus. 2023; 26;15(10):e47755. https:// doi.org/10.7759/cureus.47755

3. Каприн А.Д., Старинский В.В., Шахзадова А.О., ред. Состояние онкологической помощи населению России в 2024 году. – Москва: МНИОИ им. П.А. Герцена – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, 2025. 275.

4. Dutta AK. Are we Missing Barrett's Esophagus in Our Busy Endoscopy Practice? Improving Detection.J Digest Endosc 2022;13:36–43. https://doi.org/ 10.1055/s-0041-1741465

5. Singh T, Sanghi V, Thota PN. Current management of Barrett esophagus and esophageal adenocarcinoma. Cleve Clin J Med. 2019;86(11):724-732. https://doi.org/ 10.3949/ccjm.86a.18106

6. Spadaccini M, Vespa E, Chandrasekar VT, Desai M, Patel HK, Maselli R, Fugazza A, Carrara S, Anderloni A, Franchellucci G, De Marco A, Hassan C, Bhandari P, Sharma P, Repici A. Advanced imaging and artificial intelligence for Barrett's esophagus: What we should and soon will do. World J Gastroenterol. 2022 21;28(11):1113-1122. https://doi.org/doi: 10.3748/wjg.v28.i11.1113.

7. Longcroft-Wheaton G, Brown J, Basford P, Cowlishaw D, Higgins B, Bhandari P. Duration of acetowhitening as a novel objective tool for diagnosing high risk neoplasia in Barrett's esophagus: a prospective cohort trial. Endoscopy. 2013 Jun;45(6):426-32. https://doi.org/doi: 10.1055/s-0032-1326630.

8. Lee CT, Chang CY, Lee YC, Tai CM, Wang WL, Tseng PH, Hwang JC, Hwang TZ, Wang CC, Lin JT. Narrow-band imaging with magnifying endoscopy for the screening of esophageal cancer in patients with primary head and neck cancers. Endoscopy. 2010 Aug;42(8):613-9. https://doi.org/doi: 10.1055/s-0030-1255514

9. Patel A, Arora GS, Roknsharifi M, Kaur P, Javed H. Artificial Intelligence in the Detection of Barrett's Esophagus: A Systematic Review. Cureus. 2023 Oct 26;15(10):e47755. https://doi.org/doi: 10.7759/cureus.47755.

10. Spechler SJ, Laine L, DeVault KR, Nabulsi A, Hunt B, Katz P. Comparison of Los Angeles Grades of Erosive Esophagitis Scored by Local Investigators vs Central Adjudicators in a Clinical Trial. Clin Gastroenterol Hepatol. 2024 Dec;22(12):2526-2528.e1. https://doi.org/doi: 10.1016/j.cgh.2024.05.007.

11. Lim CH, Lee PC, Lim E, Eng A, Chan WH, Tan HC, Ho E, Kovalik JP, Ganguly S, Tan J. Resolution of Erosive Esophagitis After Conversion from Vertical Sleeve Gastrectomy to Roux-en-Y Gastric Bypass. Obes Surg. 2020 Dec;30(12):4751-4759. https://doi.org/10.1007/s11695-020-04913-6

12. Gilani N, Gerkin RD, Ramirez FC, Hakim S, Randolph AC. Prevalence of Barrett's esophagus in patients with moderate to severe erosive esophagitis. World J Gastroenterol. 2008 Jun 14;14(22):3518-22. https://doi.org/doi: 10.3748/wjg.14.3518

13. Годжелло Э.А., Хрусталева М.В., Булганина Наталья Анатольевна, Шатверян Д.Г., Дехтяр М.А., Федоров Д.Н., Иванова А.Г., Морозова М.М. Пищевод Барретта - предвестник неоплазии или нет? Клиническая и экспериментальная хирургия. 2017;2(16)21-28. https://doi.org/doi:10.24411/2308-1198-2017-00029