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Application of artificial intelligence using a novel EUS-based convolutional neural network model to identify and distinguish benign and malignant hepatic masses - 17/04/21

Doi : 10.1016/j.gie.2020.08.024 
Neil B. Marya, MD 1, Patrick D. Powers 2, Larissa Fujii-Lau, MD 3, Barham K. Abu Dayyeh, MPH, MD 1, Ferga C. Gleeson, MB, BCh 1, Shigao Chen, PhD 4, Zaiyang Long, PhD 4, David M. Hough, MB, BCh 4, Vinay Chandrasekhara, MD 1, Prasad G. Iyer, MD 1, Elizabeth Rajan, MD 1, William Sanchez, MD 1, Tarek Sawas, MD 1, Andrew C. Storm, MD 1, Kenneth K. Wang, MD 1, Michael J. Levy, MD 1,
1 Division of Gastroenterology and Hepatology, Mayo Clinic, Rochester, Minnesota 
2 Independent Researcher, Chelsea, Massachusetts 
3 Department of Gastroenterology, The Queen’s Medical Center, Honolulu, Hawaii 
4 Division of Diagnostic Radiology, Mayo Clinic, Rochester, Minnesota, USA 

Reprint requests: Michael J. Levy, MD, Mayo Clinic, 200 1st Street SW, Rochester, MN 55905.Mayo Clinic200 1st Street SWRochesterMN55905

Abstract

Background and Aims

Detection and characterization of focal liver lesions (FLLs) is key for optimizing treatment for patients who may have a primary hepatic cancer or metastatic disease to the liver. This is the first study to develop an EUS-based convolutional neural network (CNN) model for the purpose of identifying and classifying FLLs.

Methods

A prospective EUS database comprising cases of FLLs visualized and sampled via EUS was reviewed. Relevant still images and videos of liver parenchyma and FLLs were extracted. Patient data were then randomly distributed for the purpose of CNN model training and testing. Once a final model was created, occlusion heatmap analysis was performed to assess the ability of the EUS-CNN model to autonomously identify FLLs. The performance of the EUS-CNN for differentiating benign and malignant FLLs was also analyzed.

Results

A total of 210,685 unique EUS images from 256 patients were used to train, validate, and test the CNN model. Occlusion heatmap analyses demonstrated that the EUS-CNN model was successful in autonomously locating FLLs in 92.0% of EUS video assets. When evaluating any random still image extracted from videos or physician-captured images, the CNN model was 90% sensitive and 71% specific (area under the receiver operating characteristic [AUROC], 0.861) for classifying malignant FLLs. When evaluating full-length video assets, the EUS-CNN model was 100% sensitive and 80% specific (AUROC, 0.904) for classifying malignant FLLs.

Conclusions

This study demonstrated the capability of an EUS-CNN model to autonomously identify FLLs and to accurately classify them as either malignant or benign lesions.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Graphical abstract




Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abbreviations : AUROC, CNN, FLL, FNB, PCS, TUS


Plan


 If you would like to chat with an author of this article, you may contact Dr Levy at ellentmarya@gmail.com.
 DISCLOSURE: Mr Powers is an independent researcher who was compensated by Mayo Clinic grant funds to participate in artificial intelligence model research. Dr Iyer has received research funding from Exact Sciences and Pentax Medical and consulting fees from Medtronic. All other authors disclosed no financial relationships.


© 2021  American Society for Gastrointestinal Endoscopy. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
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Vol 93 - N° 5

P. 1121 - mai 2021 Retour au numéro
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