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    <completedDate>2023-05-04</completedDate>
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    <thesisDateAccepted>--</thesisDateAccepted>
    <title language="eng">Performance comparison of a deep learning algorithm with endoscopists in the detection of duodenal villous atrophy (VA)</title>
    <abstract language="eng">Aims &#13;
VA is an endoscopic finding of celiac disease (CD), which can easily be missed if pretest probability is low. In this study, we aimed to develop an artificial intelligence (AI) algorithm for the detection of villous atrophy on endoscopic images.&#13;
&#13;
Methods&#13;
858 images from 182 patients with VA and 846 images from 323 patients with normal duodenal mucosa were used for training and internal validation of an AI algorithm (ResNet18). A separate dataset was used for external validation, as well as determination of detection performance of experts, trainees and trainees with AI support. According to the AI consultation distribution, images were stratified into “easy” and “difficult”.&#13;
&#13;
Results&#13;
Internal validation showed 82%, 85% and 84% for sensitivity, specificity and accuracy. External validation showed 90%, 76% and 84%. The algorithm was significantly more sensitive and accurate than trainees, trainees with AI support and experts in endoscopy. AI support in trainees was associated with significantly improved performance. While all endoscopists showed significantly lower detection for “difficult” images, AI performance remained stable.&#13;
&#13;
Conclusions&#13;
The algorithm outperformed trainees and experts in sensitivity and accuracy for VA detection. The significant improvement with AI support suggests a potential clinical benefit. Stable performance of the algorithm in “easy” and “difficult” test images may indicate an advantage in macroscopically challenging cases.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Endoscopy</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1055/s-0043-1765421</identifier>
    <enrichment key="ConferenceStatement">ESGE Days 2023</enrichment>
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    <author>Markus W. Scheppach</author>
    <author>David Rauber</author>
    <author>Johannes Stallhofer</author>
    <author>Anna Muzalyova</author>
    <author>Vera Otten</author>
    <author>Carolin Manzeneder</author>
    <author>Tanja Schwamberger</author>
    <author>Julia Wanzl</author>
    <author>Jakob Schlottmann</author>
    <author>Vidan Tadic</author>
    <author>Andreas Probst</author>
    <author>Elisabeth Schnoy</author>
    <author>Christoph Römmele</author>
    <author>Carola Fleischmann</author>
    <author>Michael Meinikheim</author>
    <author>Silvia Miller</author>
    <author>Bruno Märkl</author>
    <author>Christoph Palm</author>
    <author>Helmut Messmann</author>
    <author>Alanna Ebigbo</author>
    <collection role="ddc" number="61">Medizin und Gesundheit</collection>
    <collection role="ddc" number="004">Datenverarbeitung; Informatik</collection>
    <collection role="institutes" number="FakIM">Fakultät Informatik und Mathematik</collection>
    <collection role="institutes" number="RCHST">Regensburg Center of Health Sciences and Technology - RCHST</collection>
    <collection role="persons" number="palmremic">Palm, Christoph (Prof. Dr.) - ReMIC</collection>
    <collection role="othforschungsschwerpunkt" number="16314">Lebenswissenschaften und Ethik</collection>
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    <completedDate>2023-02-02</completedDate>
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    <thesisDateAccepted>--</thesisDateAccepted>
    <title language="eng">Detection of duodenal villous atrophy on endoscopic images using a deep learning algorithm</title>
    <abstract language="eng">Background and aims&#13;
Celiac disease with its endoscopic manifestation of villous atrophy is underdiagnosed worldwide. The application of artificial intelligence (AI) for the macroscopic detection of villous atrophy at routine esophagogastroduodenoscopy may improve diagnostic performance.&#13;
&#13;
Methods&#13;
A dataset of 858 endoscopic images of 182 patients with villous atrophy and 846 images from 323 patients with normal duodenal mucosa was collected and used to train a ResNet 18 deep learning model to detect villous atrophy. An external data set was used to test the algorithm, in addition to six fellows and four board certified gastroenterologists. Fellows could consult the AI algorithm’s result during the test. From their consultation distribution, a stratification of test images into “easy” and “difficult” was performed and used for classified performance measurement.&#13;
&#13;
Results&#13;
External validation of the AI algorithm yielded values of 90 %, 76 %, and 84 % for sensitivity, specificity, and accuracy, respectively. Fellows scored values of 63 %, 72 % and 67 %, while the corresponding values in experts were 72 %, 69 % and 71 %, respectively. AI consultation significantly improved all trainee performance statistics. While fellows and experts showed significantly lower performance for “difficult” images, the performance of the AI algorithm was stable.&#13;
&#13;
Conclusion&#13;
In this study, an AI algorithm outperformed endoscopy fellows and experts in the detection of villous atrophy on endoscopic still images. AI decision support significantly improved the performance of non-expert endoscopists. The stable performance on “difficult” images suggests a further positive add-on effect in challenging cases.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Gastrointestinal Endoscopy</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1016/j.gie.2023.01.006</identifier>
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    <author>Markus W. Scheppach</author>
    <author>David Rauber</author>
    <author>Johannes Stallhofer</author>
    <author>Anna Muzalyova</author>
    <author>Vera Otten</author>
    <author>Carolin Manzeneder</author>
    <author>Tanja Schwamberger</author>
    <author>Julia Wanzl</author>
    <author>Jakob Schlottmann</author>
    <author>Vidan Tadic</author>
    <author>Andreas Probst</author>
    <author>Elisabeth Schnoy</author>
    <author>Christoph Römmele</author>
    <author>Carola Fleischmann</author>
    <author>Michael Meinikheim</author>
    <author>Silvia Miller</author>
    <author>Bruno Märkl</author>
    <author>Andreas Stallmach</author>
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    <author>Helmut Messmann</author>
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      <value>celiac disease</value>
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      <language>eng</language>
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      <value>villous atrophy</value>
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      <value>endoscopy detection</value>
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      <value>artificial intelligence</value>
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    <collection role="ddc" number="00">Informatik, Wissen, Systeme</collection>
    <collection role="ddc" number="61">Medizin und Gesundheit</collection>
    <collection role="institutes" number="FakIM">Fakultät Informatik und Mathematik</collection>
    <collection role="institutes" number="RCHST">Regensburg Center of Health Sciences and Technology - RCHST</collection>
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    <collection role="othforschungsschwerpunkt" number="16314">Lebenswissenschaften und Ethik</collection>
    <collection role="oaweg" number="">Hybrid Open Access - OA-Veröffentlichung in einer Subskriptionszeitschrift/-medium</collection>
    <collection role="institutes" number="">Labor Regensburg Medical Image Computing (ReMIC)</collection>
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    <thesisDateAccepted>--</thesisDateAccepted>
    <title language="eng">AI-assisted detection and characterization of early Barrett's neoplasia: Results of an Interim analysis</title>
    <abstract language="eng">Aims &#13;
Evaluation of the add-on effect an artificial intelligence (AI) based clinical decision support system has on the performance of endoscopists with different degrees of expertise in the field of Barrett's esophagus (BE) and Barrett's esophagus-related neoplasia (BERN).&#13;
&#13;
Methods &#13;
The support system is based on a multi-task deep learning model trained to solve a segmentation and several classification tasks. The training approach represents an extension of the ECMT semi-supervised learning algorithm. The complete system evaluates a decision tree between estimated motion, classification, segmentation, and temporal constraints, to decide when and how the prediction is highlighted to the observer. In our current study, ninety-six video cases of patients with BE and BERN were prospectively collected and assessed by Barrett's specialists and non-specialists. All video cases were evaluated twice – with and without AI assistance. The order of appearance, either with or without AI support, was assigned randomly. Participants were asked to detect and characterize regions of dysplasia or early neoplasia within the video sequences.&#13;
&#13;
Results &#13;
Standalone sensitivity, specificity, and accuracy of the AI system were 92.16%, 68.89%, and 81.25%, respectively. Mean sensitivity, specificity, and accuracy of expert endoscopists without AI support were 83,33%, 58,20%, and 71,48 %, respectively. Gastroenterologists without Barrett's expertise but with AI support had a comparable performance with a mean sensitivity, specificity, and accuracy of 76,63%, 65,35%, and 71,36%, respectively.&#13;
&#13;
Conclusions &#13;
Non-Barrett's experts with AI support had a similar performance as experts in a video-based study.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Endoscopy</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1055/s-0043-1765437</identifier>
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    <author>Michael Meinikheim</author>
    <author>Robert Mendel</author>
    <author>Andreas Probst</author>
    <author>Markus W. Scheppach</author>
    <author>Elisabeth Schnoy</author>
    <author>Sandra Nagl</author>
    <author>Christoph Römmele</author>
    <author>Friederike Prinz</author>
    <author>Jakob Schlottmann</author>
    <author>Daniela Golger</author>
    <author>Christoph Palm</author>
    <author>Helmut Messmann</author>
    <author>Alanna Ebigbo</author>
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    <collection role="ddc" number="000">Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke</collection>
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    <title language="eng">Real-time detection and delineation of tissue during third-space endoscopy using artificial intelligence (AI)</title>
    <abstract language="eng">Aims &#13;
AI has proven great potential in assisting endoscopists in diagnostics, however its role in therapeutic endoscopy remains unclear. Endoscopic submucosal dissection (ESD) is a technically demanding intervention with a slow learning curve and relevant risks like bleeding and perforation. Therefore, we aimed to develop an algorithm for the real-time detection and delineation of relevant structures during third-space endoscopy.&#13;
&#13;
Methods &#13;
5470 still images from 59 full length videos (47 ESD, 12 POEM) were annotated. 179681 additional unlabeled images were added to the training dataset. Consequently, a DeepLabv3+ neural network architecture was trained with the ECMT semi-supervised algorithm (under review elsewhere). Evaluation of vessel detection was performed on a dataset of 101 standardized video clips from 15 separate third-space endoscopy videos with 200 predefined blood vessels.&#13;
&#13;
Results &#13;
Internal validation yielded an overall mean Dice score of 85% (68% for blood vessels, 86% for submucosal layer, 88% for muscle layer). On the video test data, the overall vessel detection rate (VDR) was 94% (96% for ESD, 74% for POEM). The median overall vessel detection time (VDT) was 0.32 sec (0.3 sec for ESD, 0.62 sec for POEM).&#13;
&#13;
Conclusions &#13;
Evaluation of the developed algorithm on a video test dataset showed high VDR and quick VDT, especially for ESD. Further research will focus on a possible clinical benefit of the AI application for VDR and VDT during third-space endoscopy.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Endoscopy</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1055/s-0043-1765128</identifier>
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    <author>Markus W. Scheppach</author>
    <author>Robert Mendel</author>
    <author>Andreas Probst</author>
    <author>David Rauber</author>
    <author>Tobias Rückert</author>
    <author>Michael Meinikheim</author>
    <author>Christoph Palm</author>
    <author>Helmut Messmann</author>
    <author>Alanna Ebigbo</author>
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      <value>Speiseröhrenkrankheit</value>
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    <subject>
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      <value>Künstliche Intelligenz</value>
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    <title language="deu">Einfluss von Künstlicher Intelligenz auf die Performance von niedergelassenen Gastroenterolog:innen bei der Beurteilung von Barrett-Ösophagus</title>
    <abstract language="deu">Einleitung &#13;
Die Differenzierung zwischen nicht dysplastischem Barrett-Ösophagus (NDBE) und mit Barrett-Ösophagus assoziierten Neoplasien (BERN) während der endoskopischen Inspektion erfordert viel Expertise. Die frühe Diagnosestellung ist wichtig für die weitere Prognose des Barrett-Karzinoms. In Deutschland werden Patient:innen mit einem Barrett-Ösophagus (BE) in der Regel im niedergelassenen Sektor überwacht.&#13;
&#13;
Ziele &#13;
Ziel ist es, den Einfluss von einem auf Künstlicher Intelligenz (KI) basierenden klinischen Entscheidungsunterstützungssystems (CDSS) auf die Performance von niedergelassenen Gastroenterolog:innen (NG) bei der Evaluation von Barrett-Ösophagus (BE) zu untersuchen.&#13;
&#13;
Methodik &#13;
Es erfolgte die prospektive Sammlung von 96 unveränderten hochauflösenden Videos mit Fällen von Patient:innen mit histologisch bestätigtem NDBE und BERN. Alle eingeschlossenen Fälle enthielten mindestens zwei der folgenden Darstellungsmethoden: HD-Weißlichtendoskopie, Narrow Band Imaging oder Texture and Color Enhancement Imaging. Sechs NG von sechs unterschiedlichen Praxen wurden als Proband:innen eingeschlossen. Es erfolgte eine permutierte Block-Randomisierung der Videofälle in entweder Gruppe A oder Gruppe B. Gruppe A implizierte eine Evaluation des Falls durch Proband:innen zunächst ohne KI und anschließend mit KI als CDSS. In Gruppe B erfolgte die Evaluation in umgekehrter Reihenfolge. Anschließend erfolgte eine zufällige Wiedergabe der so entstandenen Subgruppen im Rahmen des Tests.&#13;
&#13;
Ergebnis &#13;
In diesem Test konnte ein von uns entwickeltes KI-System (Barrett-Ampel) eine Sensitivität von 92,2%, eine Spezifität von 68,9% und eine Accuracy von 81,3% erreichen. Mit der Hilfe von KI verbesserte sich die Sensitivität der NG von 64,1% auf 71,2% (p&lt;0,001) und die Accuracy von 66,3% auf 70,8% (p=0,006) signifikant. Eine signifikante Verbesserung dieser Parameter zeigte sich ebenfalls, wenn die Proband:innen die Fälle zunächst ohne KI evaluierten (Gruppe A). Wurde der Fall jedoch als Erstes mit der Hilfe von KI evaluiert (Gruppe B), blieb die Performance nahezu konstant.&#13;
&#13;
Schlussfolgerung &#13;
Es konnte ein performantes KI-System zur Evaluation von BE entwickelt werden. NG verbessern sich bei der Evaluation von BE durch den Einsatz von KI.</abstract>
    <parentTitle language="deu">Zeitschrift für Gastroenterologie</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1055/s-0043-1771711</identifier>
    <identifier type="url">https://www.thieme-connect.de/products/ejournals/abstract/10.1055/s-0043-1771711</identifier>
    <enrichment key="ConferenceStatement">Viszeralmedizin 2023 77. Jahrestagung der DGVS mit Sektion Endoskopie Herbsttagung der Deutschen Gesellschaft für Allgemein- und Viszeralchirurgie mit den Arbeitsgemeinschaften der DGAV und Jahrestagung der CACP</enrichment>
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    <author>Andreas Probst</author>
    <author>Markus W. Scheppach</author>
    <author>Sandra Nagl</author>
    <author>Elisabeth Schnoy</author>
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    <author>Friederike Prinz</author>
    <author>Jakob Schlottmann</author>
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    <author>Christoph Palm</author>
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      <value>Barrett-Ösophagus</value>
    </subject>
    <subject>
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      <value>Künstliche Intelligenz</value>
    </subject>
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    <title language="deu">Effekt eines Künstliche Intelligenz (KI) – Algorithmus auf die Gefäßdetektion bei third space Endoskopien</title>
    <abstract language="deu">Einleitung &#13;
Third space Endoskopieprozeduren wie die endoskopische Submukosadissektion (ESD) und die perorale endoskopische Myotomie (POEM) sind technisch anspruchsvoll und gehen mit untersucherabhängigen Komplikationen wie Blutungen und Perforationen einher. Grund hierfür ist die unabsichtliche Durchschneidung von submukosalen Blutgefäßen ohne präemptive Koagulation.&#13;
&#13;
Ziele&#13;
Die Forschungsfrage, ob ein KI-Algorithmus die intraprozedurale Gefäßerkennung bei ESD und POEM unterstützen und damit Komplikationen wie Blutungen verhindern könnte, erscheint in Anbetracht des erfolgreichen Einsatzes von KI bei der Erkennung von Kolonpolypen interessant.&#13;
&#13;
Methoden &#13;
Auf 5470 Einzelbildern von 59 third space Endoscopievideos wurden submukosale Blutgefäße annotiert. Zusammen mit weiteren 179.681 nicht-annotierten Bildern wurde ein DeepLabv3+neuronales Netzwerk mit dem ECMT-Verfahren für semi-supervised learning trainiert, um Blutgefäße in Echtzeit erkennen zu können. Für die Evaluation wurde ein Videotest mit 101 Videoclips aus 15 vom Trainingsdatensatz separaten Prozeduren mit 200 vordefinierten Gefäßen erstellt. Die Gefäßdetektionsrate, -zeit und -dauer, definiert als der Prozentsatz an Einzelbildern eines Videos bezogen auf den Goldstandard, auf denen ein definiertes Gefäß erkannt wurde, wurden erhoben. Acht erfahrene Endoskopiker wurden mithilfe dieses Videotests im Hinblick auf Gefäßdetektion getestet, wobei eine Hälfte der Videos nativ, die andere Hälfte nach Markierung durch den KI-Algorithmus angesehen wurde.&#13;
&#13;
Ergebnisse &#13;
Der mittlere Dice Score des Algorithmus für Blutgefäße war 68%. Die mittlere Gefäßdetektionsrate im Videotest lag bei 94% (96% für ESD; 74% für POEM). Die mediane Gefäßdetektionszeit des Algorithmus lag bei 0,32 Sekunden (0,3 Sekunden für ESD; 0,62 Sekunden für POEM). Die mittlere Gefäßdetektionsdauer lag bei 59,1% (60,6% für ESD; 44,8% für POEM) des Goldstandards. Alle Endoskopiker hatten mit KI-Unterstützung eine höhere Gefäßdetektionsrate als ohne KI. Die mittlere Gefäßdetektionsrate ohne KI lag bei 56,4%, mit KI bei 71,2% (p&lt;0.001).&#13;
&#13;
Schlussfolgerung &#13;
KI-Unterstützung war mit einer statistisch signifikant höheren Gefäßdetektionsrate vergesellschaftet. Die mediane Gefäßdetektionszeit von deutlich unter einer Sekunde sowie eine Gefäßdetektionsdauer von größer 50% des Goldstandards wurden für den klinischen Einsatz als ausreichend erachtet. In prospektiven Anwendungsstudien sollte der KI-Algorithmus auf klinische Relevanz getestet werden.</abstract>
    <parentTitle language="deu">Zeitschrift für Gastroenterologie</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1055/s-0043-1771980</identifier>
    <enrichment key="ConferenceStatement">Viszeralmedizin 2023 77. Jahrestagung der DGVS mit Sektion Endoskopie Herbsttagung der Deutschen Gesellschaft für Allgemein- und Viszeralchirurgie mit den Arbeitsgemeinschaften der DGAV und Jahrestagung der CACP</enrichment>
    <enrichment key="opus.source">publish</enrichment>
    <enrichment key="BegutachtungStatus">peer-reviewed</enrichment>
    <licence>Keine Lizenz - Es gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG</licence>
    <author>Markus W. Scheppach</author>
    <author>Robert Mendel</author>
    <author>Andreas Probst</author>
    <author>Sandra Nagl</author>
    <author>Michael Meinikheim</author>
    <author>Hon Chi Yip</author>
    <author>Louis Ho Shing Lau</author>
    <author>Philip Wai Yan Chiu</author>
    <author>Christoph Palm</author>
    <author>Helmut Messmann</author>
    <author>Alanna Ebigbo</author>
    <subject>
      <language>deu</language>
      <type>uncontrolled</type>
      <value>Künstliche Intelligenz</value>
    </subject>
    <collection role="institutes" number="FakIM">Fakultät Informatik und Mathematik</collection>
    <collection role="persons" number="palmremic">Palm, Christoph (Prof. Dr.) - ReMIC</collection>
    <collection role="othforschungsschwerpunkt" number="16314">Lebenswissenschaften und Ethik</collection>
    <collection role="institutes" number="">Labor Regensburg Medical Image Computing (ReMIC)</collection>
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    <id>6484</id>
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    <publishedYear>2023</publishedYear>
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    <language>deu</language>
    <pageFirst>e539</pageFirst>
    <pageLast>e540</pageLast>
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    <issue>08</issue>
    <volume>61</volume>
    <type>conferencepresentation</type>
    <publisherName>Thieme</publisherName>
    <publisherPlace>Stuttgart</publisherPlace>
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    <completedDate>2023-09-18</completedDate>
    <publishedDate>--</publishedDate>
    <thesisDateAccepted>--</thesisDateAccepted>
    <title language="deu">Verwendung künstlicher Intelligenz bei der Detektion der Papilla duodeni major</title>
    <abstract language="deu">Einleitung Die Endoskopische Retrograde Cholangiopankreatikographie (ERCP) ist der Goldstandard in der Diagnostik und Therapie von Erkrankungen des pankreatobiliären Trakts. Jedoch ist sie technisch sehr anspruchsvoll und weist eine vergleichsweise hohe Komplikationsrate auf.&#13;
&#13;
Ziele &#13;
In der vorliegenden Machbarkeitsstudie soll geprüft werden, ob mithilfe eines Deep-learning-Algorithmus die Papille und das Ostium zuverlässig detektiert werden können und somit für Endoskopiker mit geringer Erfahrung ein geeignetes Hilfsmittel, insbesondere für die Ausbildungssituation, darstellen könnten.&#13;
&#13;
Methodik&#13;
Wir betrachteten insgesamt 606 Bilddatensätze von 65 Patienten. In diesen wurde sowohl die Papilla duodeni major als auch das Ostium segmentiert. Anschließend wurde eine neuronales Netz mittels eines Deep-learning-Algorithmus trainiert. Außerdem erfolgte eine 5-fache Kreuzvaldierung.&#13;
&#13;
Ergebnisse&#13;
Bei einer 5-fachen Kreuzvaldierung auf den 606 gelabelten Daten konnte für die Klasse Papille eine F1-Wert von 0,7908, eine Sensitivität von 0,7943 und eine Spezifität von 0,9785 erreicht werden, für die Klasse Ostium eine F1-Wert von 0,5538, eine Sensitivität von 0,5094 und eine Spezifität von 0,9970 (vgl. [Tab. 1]). Unabhängig von der Klasse zeigte sich gemittelt (Klasse Papille und Klasse Ostium) ein F1-Wert von 0,6673, eine Sensitivität von 0,6519 und eine Spezifität von 0,9877 (vgl. [Tab. 2]).&#13;
&#13;
Schlussfolgerung &#13;
In vorliegende Machbarkeitsstudie konnte das neuronale Netz die Papilla duodeni major mit einer hohen Sensitivität und sehr hohen Spezifität identifizieren. Bei der Detektion des Ostiums war die Sensitivität deutlich geringer. Zukünftig soll das das neuronale Netz mit mehr Daten trainiert werden. Außerdem ist geplant, den Algorithmus auch auf Videos anzuwenden. Somit könnte langfristig ein geeignetes Hilfsmittel für die ERCP etabliert werden.</abstract>
    <parentTitle language="deu">Zeitschrift für Gastroenterologie</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1055/s-0043-1772000</identifier>
    <identifier type="url">https://www.thieme-connect.de/products/ejournals/abstract/10.1055/s-0043-1772000</identifier>
    <enrichment key="ConferenceStatement">Viszeralmedizin 2023 77. Jahrestagung der DGVS mit Sektion Endoskopie Herbsttagung der Deutschen Gesellschaft für Allgemein- und Viszeralchirurgie mit den Arbeitsgemeinschaften der DGAV und Jahrestagung der CACP</enrichment>
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    <enrichment key="BegutachtungStatus">peer-reviewed</enrichment>
    <licence>Keine Lizenz - Es gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG</licence>
    <author>Stephan Zellmer</author>
    <author>David Rauber</author>
    <author>Andreas Probst</author>
    <author>Tobias Weber</author>
    <author>Sandra Nagl</author>
    <author>Christoph Römmele</author>
    <author>Elisabeth Schnoy</author>
    <author>Christoph Palm</author>
    <author>Helmut Messmann</author>
    <author>Alanna Ebigbo</author>
    <subject>
      <language>deu</language>
      <type>uncontrolled</type>
      <value>Künstliche Intelligenz</value>
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    <collection role="institutes" number="FakIM">Fakultät Informatik und Mathematik</collection>
    <collection role="persons" number="palmremic">Palm, Christoph (Prof. Dr.) - ReMIC</collection>
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