@misc{ScheppachWeberNunesRauberetal., author = {Scheppach, Markus W. and Weber Nunes, Danilo and Rauber, David and Arizi, X. and Probst, Andreas and Nagl, Sandra and R{\"o}mmele, Christoph and Ebigbo, Alanna and Palm, Christoph and Messmann, Helmut}, title = {K{\"u}nstliche Intelligenz-basierte Erkennung von interventionellen Phasen bei der endoskopischen Submukosadissektion}, series = {Zeitschrift f{\"u}r Gastroenterologie}, volume = {63}, journal = {Zeitschrift f{\"u}r Gastroenterologie}, number = {08}, publisher = {Thieme}, address = {Stuttgart}, doi = {10.1055/s-0045-1811093}, pages = {e612 -- e613}, abstract = {Einleitung: Die endoskopische Submukosadissektion (ESD) ist ein komplexes endoskopisches Verfahren, das technische Expertise erfordert. Objektive Methoden zur Analyse von interventionellen Abl{\"a}ufen bei ESD k{\"o}nnten f{\"u}r Qualit{\"a}tssicherung und Ausbildung, wie auch eine automatische Befunderstellung von Nutzen sein. Ziele: In dieser Studie wurde ein KI-Algorithmus f{\"u}r die Erkennung und Klassifizierung der interventionellen Phasen der ESD entwickelt, um die technische Basis f{\"u}r eine standardisierte Leistungsbewertung und automatische Befunderstellung zu schaffen. Methodik: Vollst{\"a}ndige ESD-Videoaufnahmen von 49 Patienten wurden retrospektiv zusammengestellt. Der Datensatz umfasste 6.390.151 Einzelbilder, die alle f{\"u}r die folgenden interventionellen Phasen annotiert wurden: Diagnostik, Markierung, Injektion, Dissektion und H{\"a}mostase. 3.973.712 Bilder (28 Patienten) wurden f{\"u}r das Training eines Video-Swin-Transformers genutzt. Dabei wurde temporale Information durch standardisierte BIldextraktion in festgelegten zeitlichen Abst{\"a}nden zum analysierten Bild inkorporiert. 2.416.439 separate Bilder (21 Patienten) wurden f{\"u}r eine interne Validierung genutzt. Ergebnis: Bei der internen Evaluation erreichte das System insgesamt einen F1-Wert von 0,88. Es wurden F1-Werte von 0,99, 0,89, 0,89, 0,91 und 0,52 f{\"u}r Diagnostik, Markierung, Injektion, Dissektion bzw. Blutungsmanagement gemessen. Die Sensitivit{\"a}ten f{\"u}r dieselben Parameter betrugen 1,00, 0,80, 0,94, 0,89 und 0,67, die Spezifit{\"a}ten lagen bei 1,00, 1,00, 0,98, 0,88 und 0,93. Positive pr{\"a}diktive Werte wurden mit 0,98, 1,00, 0,85, 0,94 und 0,43 gemessen. Schlussfolgerung: In dieser vorl{\"a}ufigen Studie zeigte ein KI-Algorithmus eine hohe Leistungsf{\"a}higkeit f{\"u}r die Einzelbild-Erkennung von Verfahrensphasen w{\"a}hrend der ESD. Die vergleichsweise niedrige Leistung f{\"u}r die Blutungsphase wurde auf das seltene Auftreten von Blutungsepisoden im Trainingsdatensatz zur{\"u}ckgef{\"u}hrt, der zu diesem Zeitpunkt nur Videos in voller L{\"a}nge umfasste. Die zuk{\"u}nftige Entwicklung des Algorithmus wird sich auf die Reduzierung von Klassenungleichgewichten durch selektive Annotationsprotokolle konzentrieren.}, language = {de} } @misc{ScheppachRauberZingleretal., author = {Scheppach, Markus W. and Rauber, David and Zingler, C. and Weber Nunes, Danilo and Probst, Andreas and R{\"o}mmele, Christoph and Nagl, Sandra and Ebigbo, Alanna and Palm, Christoph and Messmann, Helmut}, title = {Instrumentenerkennung w{\"a}hrend der endoskopischen Submukosadissektion mittels k{\"u}nstlicher Intelligenz}, series = {Zeitschrift f{\"u}r Gastroenterologie}, volume = {63}, journal = {Zeitschrift f{\"u}r Gastroenterologie}, number = {8}, publisher = {Thieme}, doi = {10.1055/s-0045-1811092}, abstract = {Einleitung: Die endoskopische Submukosadissektion (ESD) ist eine komplexe Technik zur Resektion gastrointestinaler Fr{\"u}hneoplasien. Dabei werden f{\"u}r die verschiedenen Schritte der Intervention spezifische endoskopische Instrumente verwendet. Die pr{\"a}zise und automatische Erkennung und Abgrenzung der verwendeten Instrumente (Injektionsnadeln, elektrochirurgische Messer mit unterschiedlichen Konfigurationen, h{\"a}mostatische Zangen) k{\"o}nnte wertvolle Informationen {\"u}ber den Fortschritt und die Verfahrensmerkmale der ESD liefern und eine automatische standardisierte Berichterstattung erm{\"o}glichen. Ziele: Ziel dieser Studie war die Entwicklung eines KI-Algorithmus zur Erkennung und Delineation von endoskopischen Instrumenten bei der ESD. Methodik: 17 ESD-Videos (9×rektal, 5×{\"o}sophageal, 3×gastrisch) wurden retrospektiv zusammengestellt. Auf 8530 Einzelbilder dieser Videos wurden durch 2 Studienmitarbeiter die folgenden Klassen eingezeichnet: Hakenmesser - Spitze, Hakenmesser - Katheter, Nadelmesser - Spitze und - Katheter, Injektionsnadel -Spitze und - Katheter sowie h{\"a}mostatische Zange - Spitze und - Katheter. Der annotierte Datensatz wurde zum Training eines DeepLabV3+-Deep-Learning-Algorithmus mit ConvNeXt-Backbone zur Erkennung und Abgrenzung der genannten Klassen verwendet. Die Evaluation erfolgte durch 5-fache interne Kreuzvalidierung. Ergebnis: Die Validierung auf Einzelpixelbasis ergab insgesamt einen F1-Score von 0,80, eine Sensitivit{\"a}t von 0,81 und eine Spezifit{\"a}t von 1,00. Es wurden F1-Scores von 1,00, 0,97, 0,80, 0,98, 0,85, 0,97, 0,80, 0,51 bzw. 0,85 f{\"u}r die Klassen Hakenmesser - Katheter und - Spitze, Nadelmesser - Katheter und - Spitze, Injektionsnadel - Katheter und - Spitze, h{\"a}mostatische Zange - Katheter und - Spitze gemessen. Schlussfolgerung: In dieser Studie wurden die wichtigsten endoskopischen Instrumente, die w{\"a}hrend der ESD verwendet werden, mit hoher Genauigkeit erkannt. Die geringere Leistung bei der h{\"a}mostatische Zange - Katheter kann auf die Unterrepr{\"a}sentation dieser Klassen in den Trainingsdaten zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden. Zuk{\"u}nftige Studien werden sich auf die Erweiterung der Instrumentenklassen sowie auf die Ausbalancierung der Trainingsdaten konzentrieren.}, language = {de} } @misc{ZellmerRauberProbstetal., author = {Zellmer, Stephan and Rauber, David and Probst, Andreas and Weber, Tobias and Braun, Georg and Nagl, Sandra and R{\"o}mmele, Christoph and Schnoy, Elisabeth and Birzle, Lisa and Aehling, Niklas and Schulz, Dominik Andreas Helmut Otto and Palm, Christoph and Messmann, Helmut and Ebigbo, Alanna}, title = {K{\"u}nstliche Intelligenz als Hilfsmittel zur Detektion der Papilla duodeni major und des papill{\"a}ren Ostiums w{\"a}hrend der ERCP}, series = {Zeitschrift f{\"u}r Gastroenterologie}, volume = {63}, journal = {Zeitschrift f{\"u}r Gastroenterologie}, number = {5}, publisher = {Thieme}, address = {Stuttgart}, doi = {10.1055/s-0045-1806882}, pages = {e295}, abstract = {Einleitung Die Endoskopische Retrograde Cholangiopankreatikographie (ERCP) ist der Goldstandard in der endoskopischen Therapie von Erkrankungen des pankreatobili{\"a}ren Trakts. Allerdings ist sie technisch anspruchsvoll, schwer zu erlernen und mit einer relativ hohen Komplikationsrate assoziiert. Daher soll in der vorliegenden Machbarkeitsstudie gepr{\"u}ft werden, ob mithilfe eines Deeplearning- Algorithmus die Papille und das Ostium zuverl{\"a}ssig detektiert werden k{\"o}nnen und dieser f{\"u}r Endoskopiker, insbesondere in der Ausbildungssituation, ein geeignetes Hilfsmittel darstellen k{\"o}nnte. Material und Methodik Insgesamt wurden 1534 ERCP-Bilder von 134 Patienten analysiert, wobei sowohl die Papilla duodeni major als auch das Ostium segmentiert wurden. Anschließend erfolgte das Training eines neuronalen Netzes unter Verwendung eines Deep-Learning-Algorithmus. F{\"u}r den Test des Algorithmus erfolgte eine f{\"u}nffache Kreuzvalidierung. Ergebnisse Auf den 1534 gelabelten Bildern wurden f{\"u}r die Klasse Papille ein F1-Wert von 0,7996, eine Sensitivit{\"a}t von 0,8488 und eine Spezifit{\"a}t von 0,9822 erzielt. F{\"u}r die Klasse Ostium ergaben sich ein F1-Wert von 0,5198, eine Sensitivit{\"a}t von 0,5945 und eine Spezifit{\"a}t von 0,9974. Klassen{\"u}bergreifend (Klasse Papille und Klasse Ostium) betrug der F1-Wert 0,6593, die Sensitivit{\"a}t 0,7216 und f{\"u}r die Spezifit{\"a}t 0,9898. Zusammenfassung In der vorliegenden Machbarkeitsstudie zeigte das neuronale Netz eine hohe Sensitivit{\"a}t und eine sehr hohe Spezifit{\"a}t bei der Identifikation der Papilla duodeni major. Die Detektion des Ostiums erfolgte hingegen mit einer deutlich geringeren Sensitivit{\"a}t. Zuk{\"u}nftig ist eine Erweiterung des Trainingsdatensatzes um Videos und klinische Daten vorgesehen, um die Leistungsf{\"a}higkeit des Netzwerks zu verbessern. Hierdurch k{\"o}nnte langfristig ein geeignetes Assistenzsystem f{\"u}r die ERCP, insbesondere in der Ausbildungssituation etabliert werden.}, language = {de} } @misc{ScheppachWeberNunesArizietal., author = {Scheppach, Markus W. and Weber Nunes, Danilo and Arizi, X. and Rauber, David and Probst, Andreas and Nagl, Sandra and R{\"o}mmele, Christoph and Palm, Christoph and Messmann, Helmut and Ebigbo, Alanna}, title = {Single frame workflow recognition during endoscopic submucosal dissection (ESD) using artificial intelligence (AI)}, series = {Endoscopy}, volume = {57}, journal = {Endoscopy}, number = {S 02}, publisher = {Thieme}, address = {Stuttgart}, doi = {10.1055/s-0045-1806324}, pages = {S511}, abstract = {Aims Precise surgical phase recognition and evaluation may improve our understanding of complex endoscopic procedures. Furthermore, quality control measurements and endoscopy training could benefit from objective descriptions of surgical phase distributions. Therefore, we aimed to develop an artificial intelligence algorithm for frame-by-frame operational phase recognition during endoscopic submucosal dissection (ESD). Methods Full length ESD-videos from 31 patients comprising 6.297.782 single images were collected retrospectively. Videos were annotated on a frame-by-frame basis for the operational macro-phases diagnostics, marking, injection, dissection and bleeding. Further subphases were the application of electrical current, visible injection of fluid into the submucosal space and scope manipulation, leading to 11 phases in total. 4.975.699 frames (21 patients) were used for training of a video swin transformer using uniform frame sampling for temporal information. Hyperparameter tuning was performed with 897.325 further frames (6 patients), while 424.758 frames (4 patients) were used for validation. Results The overall F1 scores on the test dataset for the macro-phases and all 11 phases were 0.96 and 0.90, respectively. The recall values for diagnostics, marking, injection, dissection and bleeding were 1.00, 1.00, 0.95, 0.96 and 0.93, respectively. Conclusions The algorithm classified operational phases during ESD with high accuracy. A precise evaluation of phase distribution may allow for the development of objective quality metrics for quality control and training.}, language = {en} } @misc{ScheppachMendelMuzalyovaetal., author = {Scheppach, Markus W. and Mendel, Robert and Muzalyova, Anna and Rauber, David and Probst, Andreas and Nagl, Sandra and R{\"o}mmele, Christoph and Yip, Hon Chi and Lau, Louis Ho Shing and G{\"o}lder, Stefan Karl and Schmidt, Arthur and Kouladouros, Konstantinos and Abdelhafez, Mohamed and Walter, B. and Meinikheim, Michael and Chiu, Philip Wai Yan and Palm, Christoph and Messmann, Helmut and Ebigbo, Alanna}, title = {K{\"u}nstliche Intelligenz erh{\"o}ht die Gef{\"a}ßerkennung von Endoskopikern bei third space Endoskopie}, series = {Zeitschrift f{\"u}r Gastroenterologie}, volume = {62}, journal = {Zeitschrift f{\"u}r Gastroenterologie}, number = {09}, publisher = {Georg Thieme Verlag KG}, doi = {10.1055/s-0044-1790087}, pages = {e830}, abstract = {Einleitung: K{\"u}nstliche Intelligenz (KI)-Algorithmen unterst{\"u}tzen Endoskopiker bei der Erkennung und Charakterisierung von Kolonpolypen in der klinischen Praxis und f{\"u}hren zu einer Erh{\"o}hung der Adenomdetektionsrate. Auch bei therapeutischen Maßnahmen wie der endoskopischen Submukosadissektion (ESD) k{\"o}nne relevante anatomische Strukturen durch KI mit hoher Genauigkeit erkannt und im endoskopischen Bild in Echtzeit markiert werden. Der Effekt einer solchen Applikation auf die Gef{\"a}ßdetektion von Endoskopikern ist bislang nicht erforscht. Ziele: In dieser Studie wurde der Effekt eines KI-Algorithmus zur Echtzeit-Gef{\"a}ßmarkierung bei ESD auf die Gef{\"a}ßdetektionsrate von Endoskopikern untersucht. Methodik: 59 third space Endoskopievideos wurde aus der Datenbank des Universit{\"a}tsklinikums Augsburg extrahiert. Auf 5470 Einzelbildern dieser Untersuchungen wurde submukosale Blutgef{\"a}ße annotiert. Zusammen mit weiteren 179681 unmarkierten Bildern wurde ein DeepLabV3+ neuronales Netzwerk mit einer semi-supervised learning Methode darin trainiert, submukosale Blutgef{\"a}ße auf dem endoskopischen Bild zu erkennen und in Echtzeit einzuzeichnen. Anhand eines Videotests mit 101 Videoclips und 200 vordefinierten Blutgef{\"a}ßen wurden 19 Endoskopiker mit und ohne KI Unterst{\"u}tzung getestet. Ergebnis: Der Algorithmus erkannte in dem Videotest 93.5\% der Gef{\"a}ße in einer Detektionszeit von im Median 0,3 Sekunden. Die Gef{\"a}ßdetektionsrate von Endoskopikern erh{\"o}hte sich durch KI Unterst{\"u}tzung von 56,4\% auf 72,4\% (p<0.001). Die Gef{\"a}ßdetektionszeit reduzierte sich durch KI-Unterst{\"u}tzung von 6,7 auf 5.2 Sekunden (p<0.001). Der Algorithmus zeigte eine Rate an falsch positiven Detektionen in 4.5\% der Einzelbilder. Falsch positiv erkannte Strukturen wurde k{\"u}rzer detektiert, als richtig positive (0.7 und 6.0 Sekunden, p<0.001). Schlussfolgerung: KI Unterst{\"u}tzung f{\"u}hrte zu einer erh{\"o}hten Gef{\"a}ßdetektionsrate und schnelleren Gef{\"a}ßdetektionszeit von Endoskopikern. Ein m{\"o}glicher klinischer Effekt auf die intraprozedurale Komplikationsrate oder Operationszeit k{\"o}nnte in prospektiven Studien ermittelt werden.}, language = {de} } @misc{ScheppachNunesArizietal., author = {Scheppach, Markus W. and Nunes, Danilo Weber and Arizi, X. and Rauber, David and Probst, Andreas and Nagl, Sandra and R{\"o}mmele, Christoph and Palm, Christoph and Messmann, Helmut and Ebigbo, Alanna}, title = {Intraoperative Phasenerkennung bei endoskopischer Submukosadissektion mit Hilfe von k{\"u}nstlicher Intelligenz}, series = {Zeitschrift f{\"u}r Gastroenterologie}, volume = {62}, journal = {Zeitschrift f{\"u}r Gastroenterologie}, number = {09}, publisher = {Georg Thieme Verlag KG}, doi = {10.1055/s-0044-1790084}, pages = {e828}, abstract = {Einleitung: K{\"u}nstliche Intelligenz (KI) wird in der Endoskopie des Gastrointestinaltraktes zur Erkennung und Charakterisierung von Kolonpolypen eingesetzt. Die Rolle von KI bei therapeutischen Maßnahmen wurde noch nicht eingehend untersucht. Eine intraprozedurale Phasenerkennung bei endoskopischer Submukoasdissektion (ESD) k{\"o}nnte die Erhebung von Qualit{\"a}tsindikatoren erm{\"o}glichen. Weiterhin k{\"o}nnte diese Technologie zu einem tieferen Verst{\"a}ndnis {\"u}ber die Eigenschaften der Prozedur f{\"u}hren und weiterf{\"u}hrende Applikationen zur automatischen Dokumentation oder standardisiertem Training vorbereiten. Ziele: Ziel dieser Studie war die Entwicklung eines KI Algorithmus zur intraprozeduralen Phasenerkennung bei endoskopischer Submukosadissektion. Methodik: 2071546 Einzelbilder aus 27 ESD Videos in voller L{\"a}nge wurden f{\"u}r die {\"u}bergeordneten Klassen Diagnostik, Markierung, Nadelinjektion, Dissektion und Blutung, sowie die untergeordneten Klassen Endoskop-Manipulation, Injektion und Applikation von elektrischem Strom annotiert. Mit einem Trainingsdatensatz (898440 Einzelbilder, 17 ESDs) wurde ein Video Swin Transformer mit uniformer Stichprobenentnahme trainiert und intern validiert (769523 Einzelbilder, 6 ESDs). Neben der internen Validierung wurde der Algorithmus anhand von einem separaten Testdatensatz (403583 Einzelbilder, 4 ESDs) evaluiert. Ergebnis: Der F1 Score des Algorithmus f{\"u}r alle Klassen lag in der internen Validierung bei 83\%, in dem separaten Test bei 90\%. Anhand des separaten Tests wurden true positive (TP)-Raten f{\"u}r Diagnostik, Markierung, Nadelinjektion, Dissektion und Blutung von 100\%, 100\%, 96\%, 97\% und 93\% ermittelt. F{\"u}r Endoskopmanipulation, Injektion und Applikation von Elektrizit{\"a}t lagen die TP-Raten bei 92\%, 98\% und 91\%. Schlussfolgerung: Der entwickelte Algorithmus klassifizierte ESD Videos in voller L{\"a}nge und anhand jedes einzelnen Bildes mit hoher Genauigkeit. Zuk{\"u}nftige Forschungsvorhaben k{\"o}nnten intraoperative Qualit{\"a}tsindikatioren auf Basis dieser Informationen entwickeln und eine automatisierte Dokumentation erm{\"o}glichen.}, language = {de} } @misc{ScheppachNunesArizietal., author = {Scheppach, Markus W. and Nunes, Danilo Weber and Arizi, X. and Rauber, David and Probst, Andreas and Nagl, Sandra and R{\"o}mmele, Christoph and Meinikheim, Michael and Palm, Christoph and Messmann, Helmut and Ebigbo, Alanna}, title = {Procedural phase recognition in endoscopic submucosal dissection (ESD) using artificial intelligence (AI)}, series = {Endoscopy}, volume = {56}, journal = {Endoscopy}, number = {S 02}, publisher = {Thieme}, address = {Stuttgart}, doi = {10.1055/s-0044-1783804}, pages = {S439}, abstract = {Aims Recent evidence suggests the possibility of intraprocedural phase recognition in surgical operations as well as endoscopic interventions such as peroral endoscopic myotomy and endoscopic submucosal dissection (ESD) by AI-algorithms. The intricate measurement of intraprocedural phase distribution may deepen the understanding of the procedure. Furthermore, real-time quality assessment as well as automation of reporting may become possible. Therefore, we aimed to develop an AI-algorithm for intraprocedural phase recognition during ESD. Methods A training dataset of 364385 single images from 9 full-length ESD videos was compiled. Each frame was classified into one procedural phase. Phases included scope manipulation, marking, injection, application of electrical current and bleeding. Allocation of each frame was only possible to one category. This training dataset was used to train a Video Swin transformer to recognize the phases. Temporal information was included via logarithmic frame sampling. Validation was performed using two separate ESD videos with 29801 single frames. Results The validation yielded sensitivities of 97.81\%, 97.83\%, 95.53\%, 85.01\% and 87.55\% for scope manipulation, marking, injection, electric application and bleeding, respectively. Specificities of 77.78\%, 90.91\%, 95.91\%, 93.65\% and 84.76\% were measured for the same parameters. Conclusions The developed algorithm was able to classify full-length ESD videos on a frame-by-frame basis into the predefined classes with high sensitivities and specificities. Future research will aim at the development of quality metrics based on single-operator phase distribution.}, language = {en} } @misc{ScheppachMendelRauberetal., author = {Scheppach, Markus W. and Mendel, Robert and Rauber, David and Probst, Andreas and Nagl, Sandra and R{\"o}mmele, Christoph and Meinikheim, Michael and Palm, Christoph and Messmann, Helmut and Ebigbo, Alanna}, title = {Artificial Intelligence (AI) improves endoscopists' vessel detection during endoscopic submucosal dissection (ESD)}, series = {Endoscopy}, volume = {56}, journal = {Endoscopy}, number = {S 02}, publisher = {Thieme}, address = {Stuttgart}, doi = {10.1055/s-0044-1782891}, pages = {S93}, abstract = {Aims While AI has been successfully implemented in detecting and characterizing colonic polyps, its role in therapeutic endoscopy remains to be elucidated. Especially third space endoscopy procedures like ESD and peroral endoscopic myotomy (POEM) pose a technical challenge and the risk of operator-dependent complications like intraprocedural bleeding and perforation. Therefore, we aimed at developing an AI-algorithm for intraprocedural real time vessel detection during ESD and POEM. Methods A training dataset consisting of 5470 annotated still images from 59 full-length videos (47 ESD, 12 POEM) and 179681 unlabeled images was used to train a DeepLabV3+neural network with the ECMT semi-supervised learning method. Evaluation for vessel detection rate (VDR) and time (VDT) of 19 endoscopists with and without AI-support was performed using a testing dataset of 101 standardized video clips with 200 predefined blood vessels. Endoscopists were stratified into trainees and experts in third space endoscopy. Results The AI algorithm had a mean VDR of 93.5\% and a median VDT of 0.32 seconds. AI support was associated with a statistically significant increase in VDR from 54.9\% to 73.0\% and from 59.0\% to 74.1\% for trainees and experts, respectively. VDT significantly decreased from 7.21 sec to 5.09 sec for trainees and from 6.10 sec to 5.38 sec for experts in the AI-support group. False positive (FP) readings occurred in 4.5\% of frames. FP structures were detected significantly shorter than true positives (0.71 sec vs. 5.99 sec). Conclusions AI improved VDR and VDT of trainees and experts in third space endoscopy and may reduce performance variability during training. Further research is needed to evaluate the clinical impact of this new technology.}, language = {en} } @misc{EbigboRauberAyoubetal., author = {Ebigbo, Alanna and Rauber, David and Ayoub, Mousa and Birzle, Lisa and Matsumura, Tomoaki and Probst, Andreas and Steinbr{\"u}ck, Ingo and Nagl, Sandra and R{\"o}mmele, Christoph and Meinikheim, Michael and Scheppach, Markus W. and Palm, Christoph and Messmann, Helmut}, title = {Early Esophageal Cancer and the Generalizability of Artificial Intelligence}, series = {Endoscopy}, volume = {56}, journal = {Endoscopy}, number = {S 02}, publisher = {Thieme}, address = {Stuttgart}, doi = {10.1055/s-0044-1783775}, pages = {S428}, abstract = {Aims Artificial Intelligence (AI) systems in gastrointestinal endoscopy are narrow because they are trained to solve only one specific task. Unlike Narrow-AI, general AI systems may be able to solve multiple and unrelated tasks. We aimed to understand whether an AI system trained to detect, characterize, and segment early Barrett's neoplasia (Barrett's AI) is only capable of detecting this pathology or can also detect and segment other diseases like early squamous cell cancer (SCC). Methods 120 white light (WL) and narrow-band endoscopic images (NBI) from 60 patients (1 WL and 1 NBI image per patient) were extracted from the endoscopic database of the University Hospital Augsburg. Images were annotated by three expert endoscopists with extensive experience in the diagnosis and endoscopic resection of early esophageal neoplasias. An AI system based on DeepLabV3+architecture dedicated to early Barrett's neoplasia was tested on these images. The AI system was neither trained with SCC images nor had it seen the test images prior to evaluation. The overlap between the three expert annotations („expert-agreement") was the ground truth for evaluating AI performance. Results Barrett's AI detected early SCC with a mean intersection over reference (IoR) of 92\% when at least 1 pixel of the AI prediction overlapped with the expert-agreement. When the threshold was increased to 5\%, 10\%, and 20\% overlap with the expert-agreement, the IoR was 88\%, 85\% and 82\%, respectively. The mean Intersection Over Union (IoU) - a metric according to segmentation quality between the AI prediction and the expert-agreement - was 0.45. The mean expert IoU as a measure of agreement between the three experts was 0.60. Conclusions In the context of this pilot study, the predictions of SCC by a Barrett's dedicated AI showed some overlap to the expert-agreement. Therefore, features learned from Barrett's cancer-related training might be helpful also for SCC prediction. Our results allow different possible explanations. On the one hand, some Barrett's cancer features generalize toward the related task of assessing early SCC. On the other hand, the Barrett's AI is less specific to Barrett's cancer than a general predictor of pathological tissue. However, we expect to enhance the detection quality significantly by extending the training to SCC-specific data. The insight of this study opens the way towards a transfer learning approach for more efficient training of AI to solve tasks in other domains.}, language = {en} } @misc{ZellmerRauberProbstetal., author = {Zellmer, Stephan and Rauber, David and Probst, Andreas and Weber, Tobias and Braun, Georg and R{\"o}mmele, Christoph and Nagl, Sandra and Schnoy, Elisabeth and Messmann, Helmut and Ebigbo, Alanna and Palm, Christoph}, title = {Artificial intelligence as a tool in the detection of the papillary ostium during ERCP}, series = {Endoscopy}, volume = {56}, journal = {Endoscopy}, number = {S 02}, publisher = {Thieme}, address = {Stuttgart}, doi = {10.1055/s-0044-1783138}, pages = {S198}, abstract = {Aims Endoscopic retrograde cholangiopancreaticography (ERCP) is the gold standard in the diagnosis as well as treatment of diseases of the pancreatobiliary tract. However, it is technically complex and has a relatively high complication rate. In particular, cannulation of the papillary ostium remains challenging. The aim of this study is to examine whether a deep-learning algorithm can be used to detect the major duodenal papilla and in particular the papillary ostium reliably and could therefore be a valuable tool for inexperienced endoscopists, particularly in training situation. Methods We analyzed a total of 654 retrospectively collected images of 85 patients. Both the major duodenal papilla and the ostium were then segmented. Afterwards, a neural network was trained using a deep-learning algorithm. A 5-fold cross-validation was performed. Subsequently, we ran the algorithm on 5 prospectively collected videos of ERCPs. Results 5-fold cross-validation on the 654 labeled data resulted in an F1 value of 0.8007, a sensitivity of 0.8409 and a specificity of 0.9757 for the class papilla, and an F1 value of 0.5724, a sensitivity of 0.5456 and a specificity of 0.9966 for the class ostium. Regardless of the class, the average F1 value (class papilla and class ostium) was 0.6866, the sensitivity 0.6933 and the specificity 0.9861. In 100\% of cases the AI-detected localization of the papillary ostium in the prospectively collected videos corresponded to the localization of the cannulation performed by the endoscopist. Conclusions In the present study, the neural network was able to identify the major duodenal papilla with a high sensitivity and high specificity. In detecting the papillary ostium, the sensitivity was notably lower. However, when used on videos, the AI was able to identify the location of the subsequent cannulation with 100\% accuracy. In the future, the neural network will be trained with more data. Thus, a suitable tool for ERCP could be established, especially in the training situation.}, language = {en} }