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Development and validation of a convolutional neural network model for diagnosing Helicobacter pylori infections with endoscopic images: a multicenter study - 18/04/23

Doi : 10.1016/j.gie.2023.01.007 
Ji Yeon Seo, MD, PhD 1, , Hotak Hong, MS 2, , Wi-Sun Ryu, MD, PhD 2, Dongmin Kim, PhD 2, Jaeyoung Chun, MD 3, Min-Sun Kwak, MD, PhD 1,
1 Department of Internal Medicine, Healthcare Research Institute, Healthcare System Gangnam Center, Seoul National University Hospital, Seoul, Republic of Korea 
2 Artificial Intelligence Research Center, JLK Inc, Seoul, Republic of Korea 
3 Department of Internal Medicine, Gangnam Severance Hospital, Yonsei University College of Medicine, Seoul, Republic of Korea 

Reprint requests: Min-Sun Kwak, MD, PhD, Department of Internal Medicine, Healthcare Research Institute, Healthcare System Gangnam Center, Seoul National University Hospital, 39FL, Gangnam Finance Center 737, Yeoksam-Dong, Gangnam-Gu, Seoul 06236, Korea.Department of Internal MedicineHealthcare Research InstituteHealthcare System Gangnam CenterSeoul National University Hospital39FL, Gangnam Finance Center 737Yeoksam-Dong, Gangnam-GuSeoulKorea06236

Abstract

Background and Aims

Insufficient validation limits the generalizability of deep learning in diagnosing Helicobacter pylori infection with endoscopic images. The aim of this study was to develop a deep learning model for the diagnosis of H pylori infection using endoscopic images and validate the model with internal and external datasets.

Methods

A convolutional neural network (CNN) model was developed based on a training dataset comprising 13,403 endoscopic images from 952 patients who underwent endoscopy at Seoul National University Hospital Gangnam Center. Internal validation was performed using a separate dataset comprised of images of 411 individuals of Korean descent and 131 of non-Korean descent. External validation was performed with the images of 160 patients in Gangnam Severance Hospital. Gradient-weighted class activation mapping was performed to visually explain the model.

Results

In predicting H pylori ever-infected status, the sensitivity, specificity, and accuracy of internal validation for people of Korean descent were .96 (95% confidence interval [CI], .93-.98), .90 (95% CI, .85-.95), and .94 (95% CI, .91-.96), respectively. In the internal validation for people of non-Korean descent, the sensitivity, specificity, and accuracy in predicting H pylori ever-infected status were .92 (95% CI, .86-.98), .79 (95% CI, .67-.91), and .88 (95% CI, .82-.93), respectively. In the external validation cohort, sensitivity, specificity, and accuracy were .86 (95% CI, .80-.93), .88 (95% CI, .79-.96), and .87 (95% CI, .82-.92), respectively, when performing 2-group categorization. Gradient-weighted class activation mapping showed that the CNN model captured the characteristic findings of each group.

Conclusions

This CNN model for diagnosing H pylori infection showed good overall performance in internal and external validation datasets, particularly in categorizing patients into the never- versus ever-infected groups.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abbreviations : AI, CNN, CI, SNUH-GC


Plan


 DISCLOSURE: The following authors disclosed financial relationships: H. Hong, W.-S. Ryu, D. Kim: Full-time employer JLK Inc. All other authors disclosed no financial relationships. Research support for this study (M-S. Kwak) was provided by the Seoul National University Hospital Gangnam Center Research Fund (grant no. 2020-01).


© 2023  American Society for Gastrointestinal Endoscopy. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
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Vol 97 - N° 5

P. 880 - mai 2023 Retour au numéro
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