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Using a deep learning system in endoscopy for screening of early esophageal squamous cell carcinoma (with video) - 18/10/19

Doi : 10.1016/j.gie.2019.06.044 
Shi-Lun Cai, MD 1, 2, , Bing Li, MD 1, 2, , Wei-Min Tan, PhD 3, , Xue-Jing Niu 3, Hon-Ho Yu, MD 4, Li-Qing Yao, MD 1, 2, Ping-Hong Zhou, MD, PhD 1, 2, Bo Yan, PhD 3, , Yun-Shi Zhong, MD, PhD 1, 2,
1 Endoscopy Center, Zhongshan Hospital of Fudan University, Shanghai, China 
2 Endoscopy Research Institute of Fudan University, Shanghai, China 
3 School of Computer Science, Shanghai Key Laboratory of Intelligent Information Processing, Fudan University, Shanghai, China 
4 Kiang Wu Hospital, Macau SAR, China 

Reprint requests: Yun-Shi Zhong, Endoscopy Research Institute of Fudan University, Shanghai, ChinaEndoscopy Research Institute of Fudan UniversityShanghaiChina∗∗Bo Yan, School of Computer Science, Shanghai Key Laboratory of Intelligent Information Processing, Fudan University, Shanghai, China.School of Computer ScienceShanghai Key Laboratory of Intelligent Information ProcessingFudan UniversityShanghaiChina

Abstract

Background and Aims

Few artificial intelligence-based technologies have been developed to improve the efficiency of screening for esophageal squamous cell carcinoma (ESCC). Here, we developed and validated a novel system of computer-aided detection (CAD) using a deep neural network (DNN) to localize and identify early ESCC under conventional endoscopic white-light imaging.

Methods

We collected 2428 (1332 abnormal, 1096 normal) esophagoscopic images from 746 patients to set up a novel DNN-CAD system in 2 centers and prepared a validation dataset containing 187 images from 52 patients. Sixteen endoscopists (senior, mid-level, and junior) were asked to review the images of the validation set. The diagnostic results, including accuracy, sensitivity, specificity, positive predictive value (PPV), and negative predictive value (NPV), were compared between the DNN-CAD system and endoscopists.

Results

The receiver operating characteristic curve for DNN-CAD showed that the area under the curve was >96%. For the validation dataset, DNN-CAD had a sensitivity, specificity, accuracy, PPV, and NPV of 97.8%, 85.4%, 91.4%, 86.4%, and 97.6%, respectively. The senior group achieved an average diagnostic accuracy of 88.8%, whereas the junior group had a lower value of 77.2%. After referring to the results of DNN-CAD, the average diagnostic ability of the endoscopists improved, especially in terms of sensitivity (74.2% vs 89.2%), accuracy (81.7% vs 91.1%), and NPV (79.3% vs 90.4%).

Conclusions

The novel DNN-CAD system used for screening of early ESCC has high accuracy and sensitivity, and can help endoscopists to detect lesions previously ignored under white-light imaging.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Graphical abstract




Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abbreviations : AI, CAD, CNN, DNN, EC, ESCC, LCE, ME, NBI, NPV, PPV, WLI


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 DISCLOSURE: All authors disclosed no financial relationships relevant to this publication.
 If you would like to chat with an author of this article, you may contact Dr Zhong at zhongyunshi@yahoo.com or Dr Yan at byan@fudan.edu.cn.


© 2019  American Society for Gastrointestinal Endoscopy. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
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Vol 90 - N° 5

P. 745 - novembre 2019 Retour au numéro
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