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    <publisherName>Wiley</publisherName>
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    <completedDate>2025-07-12</completedDate>
    <publishedDate>--</publishedDate>
    <thesisDateAccepted>--</thesisDateAccepted>
    <title language="eng">Artificial intelligence-assisted endoscopy and examiner confidence : a study on human–artificial intelligence interaction in Barrett's Esophagus (With Video)</title>
    <abstract language="eng">Objective&#13;
Despite high stand-alone performance, studies demonstrate that artificial intelligence (AI)-supported endoscopic diagnostics often fall short in clinical applications due to human-AI interaction factors. This video-based trial on Barrett's esophagus aimed to investigate how examiner behavior, their levels of confidence, and system usability influence the diagnostic outcomes of AI-assisted endoscopy.&#13;
&#13;
Methods&#13;
The present analysis employed data from a multicenter randomized controlled tandem video trial involving 22 endoscopists with varying degrees of expertise. Participants were tasked with evaluating a set of 96 endoscopic videos of Barrett's esophagus in two distinct rounds, with and without AI assistance. Diagnostic confidence levels were recorded, and decision changes were categorized according to the AI prediction. Additional surveys assessed user experience and system usability ratings.&#13;
&#13;
Results&#13;
AI assistance significantly increased examiner confidence levels (p &lt; 0.001) and accuracy. Withdrawing AI assistance decreased confidence (p &lt; 0.001), but not accuracy. Experts consistently reported higher confidence than non-experts (p &lt; 0.001), regardless of performance. Despite improved confidence, correct AI guidance was disregarded in 16% of all cases, and 9% of initially correct diagnoses were changed to incorrect ones. Overreliance on AI, algorithm aversion, and uncertainty in AI predictions were identified as key factors influencing outcomes. The System Usability Scale questionnaire scores indicated good to excellent usability, with non-experts scoring 73.5 and experts 85.6.&#13;
&#13;
Conclusions&#13;
Our findings highlight the pivotal function of examiner behavior in AI-assisted endoscopy. To fully realize the benefits of AI, implementing explainable AI, improving user interfaces, and providing targeted training are essential. Addressing these factors could enhance diagnostic accuracy and confidence in clinical practice.</abstract>
    <parentTitle language="eng">DEN Open</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1002/deo2.70150</identifier>
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    <author>David Roser</author>
    <author>Michael Meinikheim</author>
    <author>Anna Muzalyova</author>
    <author>Robert Mendel</author>
    <author>Christoph Palm</author>
    <author>Andreas Probst</author>
    <author>Sandra Nagl</author>
    <author>Markus W. Scheppach</author>
    <author>Christoph Römmele</author>
    <author>Elisabeth Schnoy</author>
    <author>Nasim Parsa</author>
    <author>Michael F. Byrne</author>
    <author>Helmut Messmann</author>
    <author>Alanna Ebigbo</author>
    <collection role="institutes" number="FakIM">Fakultät Informatik und Mathematik</collection>
    <collection role="persons" number="palmremic">Palm, Christoph (Prof. Dr.) - ReMIC</collection>
    <collection role="oaweg" number="">Gold Open Access- Erstveröffentlichung in einem/als Open-Access-Medium</collection>
    <collection role="persons" number="palmbarrett">Palm, Christoph (Prof. Dr.) - Projekt Barrett</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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    <publishedYear>2021</publishedYear>
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    <type>conferencepresentation</type>
    <publisherName>Georg Thieme Verlag</publisherName>
    <publisherPlace>Stuttgart</publisherPlace>
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    <completedDate>2021-07-30</completedDate>
    <publishedDate>--</publishedDate>
    <thesisDateAccepted>--</thesisDateAccepted>
    <title language="eng">Endoscopic Diagnosis of Eosinophilic Esophagitis Using a deep Learning Algorithm</title>
    <abstract language="eng">Aims &#13;
Eosinophilic esophagitis (EoE) is easily missed during endoscopy, either because physicians are not familiar with its endoscopic features or the morphologic changes are too subtle. In this preliminary paper, we present the first attempt to detect EoE in endoscopic white light (WL) images using a deep learning network (EoE-AI).&#13;
&#13;
Methods &#13;
401 WL images of eosinophilic esophagitis and 871 WL images of normal esophageal mucosa were evaluated. All images were assessed for the Endoscopic Reference score (EREFS) (edema, rings, exudates, furrows, strictures). Images with strictures were excluded. EoE was defined as the presence of at least 15 eosinophils per high power field on biopsy. A convolutional neural network based on the ResNet architecture with several five-fold cross-validation runs was used. Adding auxiliary EREFS-classification branches to the neural network allowed the inclusion of the scores as optimization criteria during training. EoE-AI was evaluated for sensitivity, specificity, and F1-score. In addition, two human endoscopists evaluated the images.&#13;
&#13;
Results &#13;
EoE-AI showed a mean sensitivity, specificity, and F1 of 0.759, 0.976, and 0.834 respectively, averaged over the five distinct cross-validation runs. With the EREFS-augmented architecture, a mean sensitivity, specificity, and F1-score of 0.848, 0.945, and 0.861 could be demonstrated respectively. In comparison, the two human endoscopists had an average sensitivity, specificity, and F1-score of 0.718, 0.958, and 0.793.&#13;
&#13;
Conclusions &#13;
To the best of our knowledge, this is the first application of deep learning to endoscopic images of EoE which were also assessed after augmentation with the EREFS-score. The next step is the evaluation of EoE-AI using an external dataset. We then plan to assess the EoE-AI tool on endoscopic videos, and also in real-time. This preliminary work is encouraging regarding the ability for AI to enhance physician detection of EoE, and potentially to do a true “optical biopsy” but more work is needed.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Endoscopy</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1055/s-0041-1724274</identifier>
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    <enrichment key="BegutachtungStatus">peer-reviewed</enrichment>
    <licence>Keine Lizenz - Es gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG</licence>
    <author>Christoph Römmele</author>
    <author>Robert Mendel</author>
    <author>David Rauber</author>
    <author>Tobias Rückert</author>
    <author>Michael F. Byrne</author>
    <author>Christoph Palm</author>
    <author>Helmut Messmann</author>
    <author>Alanna Ebigbo</author>
    <subject>
      <language>eng</language>
      <type>uncontrolled</type>
      <value>Eosinophilic Esophagitis</value>
    </subject>
    <subject>
      <language>eng</language>
      <type>uncontrolled</type>
      <value>Endoscopy</value>
    </subject>
    <subject>
      <language>eng</language>
      <type>uncontrolled</type>
      <value>Deep Learning</value>
    </subject>
    <collection role="ddc" number="000">Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke</collection>
    <collection role="ddc" number="610">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>
    <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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    <publishedYear>2023</publishedYear>
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    <completedDate>2023-02-02</completedDate>
    <publishedDate>--</publishedDate>
    <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>
    <author>Christoph Palm</author>
    <author>Helmut Messmann</author>
    <author>Alanna Ebigbo</author>
    <subject>
      <language>eng</language>
      <type>uncontrolled</type>
      <value>celiac disease</value>
    </subject>
    <subject>
      <language>eng</language>
      <type>uncontrolled</type>
      <value>villous atrophy</value>
    </subject>
    <subject>
      <language>eng</language>
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      <value>endoscopy detection</value>
    </subject>
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      <value>artificial intelligence</value>
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    <completedDate>2023-05-04</completedDate>
    <publishedDate>--</publishedDate>
    <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>
    <collection role="ddc" number="61">Medizin und Gesundheit</collection>
    <collection role="ddc" number="000">Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke</collection>
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    <completedDate>2025-02-15</completedDate>
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    <thesisDateAccepted>--</thesisDateAccepted>
    <title language="eng">Artificial intelligence improves submucosal vessel detection during third space endoscopy</title>
    <abstract language="eng">Background and study aims: While artificial intelligence (AI) shows high potential in decision support for diagnostic gastrointestinal endoscopy, its role in therapeutic endoscopy remains unclear. Third space endoscopic procedures pose the risk of intraprocedural bleeding. Therefore, we aimed to develop an AI algorithm for intraprocedural blood vessel detection. Patients and Methods: Using a test dataset with 101 standardized video clips containing 200 predefined submucosal blood vessels, 19 endoscopists were evaluated for the vessel detection rate (VDR) and time (VDT) with and without support of an AI algorithm. Test subjects were grouped according to experience in ESD. Results: With AI support, endoscopists VDR increased from 56.4% [CI 54.1–58.6] to 72.4% [CI 70.3–74.4]. Endoscopists‘ VDT dropped from 6.7sec [CI 6.2-7.1] to 5.2sec [CI 4.8-5.7]. False positive (FP) readings appeared in 4.5% of frames and were marked significantly shorter than true positives (6.0sec [CI 5.28-6.70] vs. 0.7sec [CI 0.55-0.87]). Conclusions: AI improved the vessel detection rate and time of endoscopists during third space endoscopy. While these data need to be corroborated by clinical trials, AI may prove to be an invaluable tool for the improvement of endoscopic interventions.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Endoscopy</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1055/a-2534-1164</identifier>
    <enrichment key="BegutachtungStatus">peer-reviewed</enrichment>
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    <licence>Keine Lizenz - Es gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG</licence>
    <author>Markus W. Scheppach</author>
    <author>Robert Mendel</author>
    <author>Anna Muzalyova</author>
    <author>David Rauber</author>
    <author>Andreas Probst</author>
    <author>Sandra Nagl</author>
    <author>Christoph Römmele</author>
    <author>Hon Chi Yip</author>
    <author>Louis Ho Shing Lau</author>
    <author>Stefan Karl Gölder</author>
    <author>Arthur Schmidt</author>
    <author>Konstantinos Kouladouros</author>
    <author>Mohamed Abdelhafez</author>
    <author>Benjamin M. Walter</author>
    <author>Michael Meinikheim</author>
    <author>Philip Wai Yan Chiu</author>
    <author>Christoph Palm</author>
    <author>Helmut Messmann</author>
    <author>Alanna Ebigbo</author>
    <subject>
      <language>eng</language>
      <type>uncontrolled</type>
      <value>Artificial Intelligence</value>
    </subject>
    <subject>
      <language>eng</language>
      <type>uncontrolled</type>
      <value>Third Space Endoscopy</value>
    </subject>
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    <thesisDateAccepted>--</thesisDateAccepted>
    <title language="eng">Detection Of Celiac Disease Using A Deep Learning Algorithm</title>
    <abstract language="eng">Aims &#13;
Celiac disease (CD) is a complex condition caused by an autoimmune reaction to ingested gluten. Due to its polymorphic manifestation and subtle endoscopic presentation, the diagnosis is difficult and thus the disorder is underreported. We aimed to use deep learning to identify celiac disease on endoscopic images of the small bowel.&#13;
&#13;
Methods &#13;
Patients with small intestinal histology compatible with CD (MARSH classification I-III) were extracted retrospectively from the database of Augsburg University hospital. They were compared to patients with no clinical signs of CD and histologically normal small intestinal mucosa. In a first step MARSH III and normal small intestinal mucosa were differentiated with the help of a deep learning algorithm. For this, the endoscopic white light images were divided into five equal-sized subsets. We avoided splitting the images of one patient into several subsets. A ResNet-50 model was trained with the images from four subsets and then validated with the remaining subset. This process was repeated for each subset, such that each subset was validated once. Sensitivity, specificity, and harmonic mean (F1) of the algorithm were determined.&#13;
&#13;
Results &#13;
The algorithm showed values of 0.83, 0.88, and 0.84 for sensitivity, specificity, and F1, respectively. Further data showing a comparison between the detection rate of the AI model and that of experienced endoscopists will be available at the time of the upcoming conference.&#13;
&#13;
Conclusions &#13;
We present the first clinical report on the use of a deep learning algorithm for the detection of celiac disease using endoscopic images. Further evaluation on an external data set, as well as in the detection of CD in real-time, will follow. However, this work at least suggests that AI can assist endoscopists in the endoscopic diagnosis of CD, and ultimately may be able to do a true optical biopsy in live-time.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Endoscopy</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1055/s-0041-1724970</identifier>
    <note>Digital poster exhibition</note>
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    <author>David Rauber</author>
    <author>Robert Mendel</author>
    <author>Christoph Palm</author>
    <author>Michael F. Byrne</author>
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    <author>Alanna Ebigbo</author>
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      <value>Celiac Disease</value>
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    <title language="eng">Real-Time Diagnosis of an Early Barrett's Carcinoma using Artificial Intelligence (AI) - Video Case Demonstration</title>
    <abstract language="eng">Introduction &#13;
We present a clinical case showing the real-time detection, characterization and delineation of an early Barrett’s cancer using AI.&#13;
&#13;
Patients and methods &#13;
A 70-year old patient with a long-segment Barrett’s esophagus (C5M7) was assessed with an AI algorithm.&#13;
&#13;
Results &#13;
The AI system detected a 10 mm focal lesion and AI characterization predicted cancer with a probability of &gt;90%. After ESD resection, histopathology showed mucosal adenocarcinoma (T1a (m), R0) confirming AI diagnosis.&#13;
&#13;
Conclusion &#13;
We demonstrate the real-time AI detection, characterization and delineation of a small and early mucosal Barrett’s cancer.</abstract>
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    <title language="eng">Analysis of Celiac Disease with Multimodal Deep Learning</title>
    <abstract language="eng">Celiac disease is an autoimmune disorder caused by gluten that results in an inﬂammatory response of the small intestine.We investigated whether celiac disease can be detected using endoscopic images through a deep learning approach. The results show that additional clinical parameters can improve the classiﬁcation accuracy. In this work, we distinguished between healthy tissue and Marsh III, according to the Marsh score system. We ﬁrst trained a baseline network to classify endoscopic images of the small bowel into these two classes and then augmented the approach with a multimodality component that took the antibody status into account.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Bildverarbeitung für die Medizin 2022: Proceedings, German Workshop on Medical Image Computing, Heidelberg, June 26-28, 2022</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1007/978-3-658-36932-3_25</identifier>
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    <author>David Rauber</author>
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    <author>Markus W. Scheppach</author>
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    <title language="eng">Barrett esophagus: What to expect from Artificial Intelligence?</title>
    <abstract language="eng">The evaluation and assessment of Barrett’s esophagus is challenging for both expert and nonexpert endoscopists. However, the early diagnosis of cancer in Barrett’s esophagus is crucial for its prognosis, and could save costs. Pre-clinical and clinical studies on the application of Artificial Intelligence (AI) in Barrett’s esophagus have shown promising results. In this review, we focus on the current challenges and future perspectives of implementing AI systems in the management of patients with Barrett’s esophagus.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Best Practice &amp; Research Clinical Gastroenterology</parentTitle>
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    <thesisDateAccepted>--</thesisDateAccepted>
    <title language="eng">Barrett's esophagus analysis using infinity Restricted Boltzmann Machines</title>
    <abstract language="eng">The number of patients with Barret’s esophagus (BE) has increased in the last decades. Considering the dangerousness of the disease and its evolution to adenocarcinoma, an early diagnosis of BE may provide a high probability of cancer remission. However, limitations regarding traditional methods of detection and management of BE demand alternative solutions. As such, computer-aided tools have been recently used to assist in this problem, but the challenge still persists. To manage the problem, we introduce the infinity Restricted Boltzmann Machines (iRBMs) to the task of automatic identification of Barrett’s esophagus from endoscopic images of the lower esophagus. Moreover, since iRBM requires a proper selection of its meta-parameters, we also present a discriminative iRBM fine-tuning using six meta-heuristic optimization techniques. We showed that iRBMs are suitable for the context since it provides competitive results, as well as the meta-heuristic techniques showed to be appropriate for such task.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Journal of Visual Communication and Image Representation</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1016/j.jvcir.2019.01.043</identifier>
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    <author>Leandro A. Passos</author>
    <author>Luis Antonio de Souza Jr.</author>
    <author>Robert Mendel</author>
    <author>Alanna Ebigbo</author>
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    <title language="deu">Künstliche Intelligenz-basierte Erkennung von interventionellen Phasen bei der endoskopischen Submukosadissektion</title>
    <abstract language="deu">Einleitung: Die endoskopische Submukosadissektion (ESD) ist ein komplexes endoskopisches Verfahren, das technische Expertise erfordert. Objektive Methoden zur Analyse von interventionellen Abläufen bei ESD könnten für Qualitätssicherung und Ausbildung, wie auch eine automatische Befunderstellung von Nutzen sein.&#13;
&#13;
Ziele: In dieser Studie wurde ein KI-Algorithmus für die Erkennung und Klassifizierung der interventionellen Phasen der ESD entwickelt, um die technische Basis für eine standardisierte Leistungsbewertung und automatische Befunderstellung zu schaffen.&#13;
&#13;
Methodik: Vollständige ESD-Videoaufnahmen von 49 Patienten wurden retrospektiv zusammengestellt. Der Datensatz umfasste 6.390.151 Einzelbilder, die alle für die folgenden interventionellen Phasen annotiert wurden: Diagnostik, Markierung, Injektion, Dissektion und Hämostase. 3.973.712 Bilder (28 Patienten) wurden für das Training eines Video-Swin-Transformers genutzt. Dabei wurde temporale Information durch standardisierte BIldextraktion in festgelegten zeitlichen Abständen zum analysierten Bild inkorporiert. 2.416.439 separate Bilder (21 Patienten) wurden für eine interne Validierung genutzt.&#13;
&#13;
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 für Diagnostik, Markierung, Injektion, Dissektion bzw. Blutungsmanagement gemessen. Die Sensitivitäten für dieselben Parameter betrugen 1,00, 0,80, 0,94, 0,89 und 0,67, die Spezifitäten lagen bei 1,00, 1,00, 0,98, 0,88 und 0,93. Positive prädiktive Werte wurden mit 0,98, 1,00, 0,85, 0,94 und 0,43 gemessen.&#13;
&#13;
Schlussfolgerung: In dieser vorläufigen Studie zeigte ein KI-Algorithmus eine hohe Leistungsfähigkeit für die Einzelbild-Erkennung von Verfahrensphasen während der ESD. Die vergleichsweise niedrige Leistung für die Blutungsphase wurde auf das seltene Auftreten von Blutungsepisoden im Trainingsdatensatz zurückgeführt, der zu diesem Zeitpunkt nur Videos in voller Länge umfasste. Die zukünftige Entwicklung des Algorithmus wird sich auf die Reduzierung von Klassenungleichgewichten durch selektive Annotationsprotokolle konzentrieren.</abstract>
    <parentTitle language="deu">Zeitschrift für Gastroenterologie</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1055/s-0045-1811093</identifier>
    <enrichment key="ConferenceStatement">79. Jahrestagung der DGVS mit Sektion Endoskopie Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Allgemein- und Viszeralchirurgie mit den Arbeitsgemeinschaften der DGAV und Jahrestagung der CACP. - Viszeralmedizin 2025; 15-20. September 2025</enrichment>
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    <author>Markus W. Scheppach</author>
    <author>Danilo Weber Nunes</author>
    <author>David Rauber</author>
    <author>X. Arizi</author>
    <author>Andreas Probst</author>
    <author>Sandra Nagl</author>
    <author>Christoph Römmele</author>
    <author>Alanna Ebigbo</author>
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    <title language="deu">Instrumentenerkennung während der endoskopischen Submukosadissektion mittels künstlicher Intelligenz</title>
    <abstract language="deu">Einleitung: Die endoskopische Submukosadissektion (ESD) ist eine komplexe Technik zur Resektion gastrointestinaler Frühneoplasien. Dabei werden für die verschiedenen Schritte der Intervention spezifische endoskopische Instrumente verwendet. Die präzise und automatische Erkennung und Abgrenzung der verwendeten Instrumente (Injektionsnadeln, elektrochirurgische Messer mit unterschiedlichen Konfigurationen, hämostatische Zangen) könnte wertvolle Informationen über den Fortschritt und die Verfahrensmerkmale der ESD liefern und eine automatische standardisierte Berichterstattung ermöglichen.&#13;
&#13;
Ziele: Ziel dieser Studie war die Entwicklung eines KI-Algorithmus zur Erkennung und Delineation von endoskopischen Instrumenten bei der ESD.&#13;
&#13;
Methodik: 17 ESD-Videos (9×rektal, 5×ösophageal, 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 hämostatische 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.&#13;
&#13;
Ergebnis: Die Validierung auf Einzelpixelbasis ergab insgesamt einen F1-Score von 0,80, eine Sensitivität von 0,81 und eine Spezifität 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 für die Klassen Hakenmesser – Katheter und – Spitze, Nadelmesser – Katheter und – Spitze, Injektionsnadel – Katheter und – Spitze, hämostatische Zange – Katheter und – Spitze gemessen.&#13;
&#13;
Schlussfolgerung: In dieser Studie wurden die wichtigsten endoskopischen Instrumente, die während der ESD verwendet werden, mit hoher Genauigkeit erkannt. Die geringere Leistung bei der hämostatische Zange – Katheter kann auf die Unterrepräsentation dieser Klassen in den Trainingsdaten zurückgeführt werden. Zukünftige Studien werden sich auf die Erweiterung der Instrumentenklassen sowie auf die Ausbalancierung der Trainingsdaten konzentrieren.</abstract>
    <parentTitle language="deu">Zeitschrift für Gastroenterologie</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1055/s-0045-1811092</identifier>
    <enrichment key="ConferenceStatement">79. Jahrestagung der DGVS mit Sektion Endoskopie Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Allgemein- und Viszeralchirurgie mit den Arbeitsgemeinschaften der DGAV und Jahrestagung der CACP. - Viszeralmedizin 2025; 15.-20. September 2025</enrichment>
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    <author>Markus W. Scheppach</author>
    <author>David Rauber</author>
    <author>C. Zingler</author>
    <author>Danilo Weber Nunes</author>
    <author>Andreas Probst</author>
    <author>Christoph Römmele</author>
    <author>Sandra Nagl</author>
    <author>Alanna Ebigbo</author>
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    <author>Helmut Messmann</author>
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    <publishedDate>--</publishedDate>
    <thesisDateAccepted>--</thesisDateAccepted>
    <title language="eng">Computer-aided diagnosis using deep learning in the evaluation of early oesophageal adenocarcinoma</title>
    <abstract language="eng">Computer-aided diagnosis using deep learning (CAD-DL) may be an instrument to improve endoscopic assessment of Barrett’s oesophagus&#13;
(BE) and early oesophageal adenocarcinoma (EAC). Based on still images from two databases, the diagnosis of EAC by CAD-DL reached sensitivities/specificities of 97%/88% (Augsburg data) and 92%/100% (Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention [MICCAI]&#13;
data) for white light (WL) images and 94%/80% for narrow band images (NBI) (Augsburg data), respectively. Tumour margins delineated by&#13;
experts into images were detected satisfactorily with a Dice coefficient (D) of 0.72. This could be a first step towards CAD-DL for BE assessment. If developed further, it could become a useful&#13;
adjunctive tool for patient management.</abstract>
    <parentTitle language="eng">GuT</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1136/gutjnl-2018-317573</identifier>
    <identifier type="urn">urn:nbn:de:bvb:898-opus4-68</identifier>
    <note>Corresponding authors: Alanna Ebigbo and Christoph Palm</note>
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    <author>Alanna Ebigbo</author>
    <author>Robert Mendel</author>
    <author>Andreas Probst</author>
    <author>Johannes Manzeneder</author>
    <author>Luis Antonio de Souza Jr.</author>
    <author>João Paulo Papa</author>
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      <value>Speiseröhrenkrebs</value>
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    <collection role="oaweg" number="">Hybrid Open Access - OA-Veröffentlichung in einer Subskriptionszeitschrift/-medium</collection>
    <collection role="oaweg" number="">Corresponding author der OTH Regensburg</collection>
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    <thesisPublisher>Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg</thesisPublisher>
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    <completedDate>2023-05-04</completedDate>
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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>
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    <author>David Rauber</author>
    <author>Tobias Rückert</author>
    <author>Michael Meinikheim</author>
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    <author>Helmut Messmann</author>
    <author>Alanna Ebigbo</author>
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      <value>Speiseröhrenkrankheit</value>
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    <thesisDateAccepted>--</thesisDateAccepted>
    <title language="eng">Barrett’s Esophagus Analysis Using Convolutional Neural Networks</title>
    <abstract language="eng">We propose an automatic approach for early detection of adenocarcinoma in the esophagus. High-definition endoscopic images (50 cancer, 50 Barrett) are partitioned into a dataset containing approximately equal amounts of patches showing cancerous and non-cancerous regions. A deep convolutional neural network is adapted to the data using a transfer learning approach. The final classification of an image is determined by at least one patch, for which the probability being a cancer patch exceeds a given threshold. The model was evaluated with leave one patient out cross-validation. With sensitivity and specificity of 0.94 and 0.88, respectively, our findings improve recently published results on the same image data base considerably. Furthermore, the visualization of the class probabilities of each individual patch indicates, that our approach might be extensible to the segmentation domain.</abstract>
    <parentTitle language="deu">Bildverarbeitung für die Medizin 2017; Algorithmen - Systeme - Anwendungen. Proceedings des Workshops vom 12. bis 14. März 2017 in Heidelberg</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1007/978-3-662-54345-0_23</identifier>
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    <author>Robert Mendel</author>
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      <value>Speiseröhrenkrebs</value>
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    <title language="eng">Layer-selective deep representation to improve esophageal cancer classification</title>
    <abstract language="eng">Even though artiﬁcial intelligence and machine learning have demonstrated remarkable performances in medical image computing, their accountability and transparency level must be improved to transfer this success into clinical practice. The reliability of machine learning decisions must be explained and interpreted, especially for supporting the medical diagnosis.For this task, the deep learning techniques’ black-box nature must somehow be lightened up to clarify its promising results. Hence, we aim to investigate the impact of the ResNet-50 deep convolutional design for Barrett’s esophagus and adenocarcinoma classiﬁcation. For such a task, and aiming at proposing a two-step learning technique, the output of each convolutional layer that composes the ResNet-50 architecture was trained and classiﬁed for further deﬁnition of layers that would provide more impact in the architecture. We showed that local information and high-dimensional features are essential to improve the classiﬁcation for our task. Besides, we observed a signiﬁcant improvement when the most discriminative layers expressed more impact in the training and classiﬁcation of ResNet-50 for Barrett’s esophagus and adenocarcinoma classiﬁcation, demonstrating that both human knowledge and computational processing may inﬂuence the correct learning of such a problem.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Medical &amp; Biological Engineering &amp; Computing</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1007/s11517-024-03142-8</identifier>
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    <author>Luis Antonio de Souza Jr.</author>
    <author>Leandro A. Passos</author>
    <author>Marcos Cleison S. Santana</author>
    <author>Robert Mendel</author>
    <author>David Rauber</author>
    <author>Alanna Ebigbo</author>
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    <title language="eng">Multimodal imaging for detection and segmentation of Barrett’s esophagus-related neoplasia using artificial intelligence</title>
    <abstract language="eng">The early diagnosis of cancer in Barrett’s esophagus is crucial for improving the prognosis. However, identifying Barrett’s esophagus-related neoplasia (BERN) is challenging, even for experts [1]. Four-quadrant biopsies may improve the detection of neoplasia, but they can be associated with sampling errors. The application of artificial intelligence (AI) to the assessment of Barrett’s esophagus could improve the diagnosis of BERN, and this has been demonstrated in both preclinical and clinical studies [2] [3].&#13;
&#13;
In this video demonstration, we show the accurate detection and delineation of BERN in two patients ([Video 1]). In part 1, the AI system detects a mucosal cancer about 20 mm in size and accurately delineates the lesion in both white-light and narrow-band imaging. In part 2, a small island of BERN with high-grade dysplasia is detected and delineated in white-light, narrow-band, and texture and color enhancement imaging. The video shows the results using a transparent overlay of the mucosal cancer in real time as well as a full segmentation preview. Additionally, the optical flow allows for the assessment of endoscope movement, something which is inversely related to the reliability of the AI prediction. We demonstrate that multimodal imaging can be applied to the AI-assisted detection and segmentation of even small focal lesions in real time.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Endoscopy</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1055/a-1704-7885</identifier>
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    <author>Alanna Ebigbo</author>
    <author>Robert Mendel</author>
    <author>Andreas Probst</author>
    <author>Michael Meinikheim</author>
    <author>Michael F. Byrne</author>
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    <title language="deu">Optical Flow als Methode zur Qualitätssicherung KI-unterstützter Untersuchungen von Barrett-Ösophagus und Barrett-Ösophagus assoziierten Neoplasien</title>
    <abstract language="deu">Einleitung &#13;
Übermäßige Bewegung im Bild kann die Performance von auf künstlicher Intelligenz (KI) basierenden klinischen Entscheidungsunterstützungssystemen (CDSS) reduzieren. Optical Flow (OF) ist eine Methode zur Lokalisierung und Quantifizierung von Bewegungen zwischen aufeinanderfolgenden Bildern.&#13;
&#13;
Ziel &#13;
Ziel ist es, die Mensch-Computer-Interaktion (HCI) zu verbessern und Endoskopiker die unser KI-System „Barrett-Ampel“ zur Unterstützung bei der Beurteilung von Barrett-Ösophagus (BE) verwenden, ein Echtzeit-Feedback zur aktuellen Datenqualität anzubieten.&#13;
&#13;
Methodik &#13;
Dazu wurden unveränderte Videos in „Weißlicht“ (WL), „Narrow Band Imaging“ (NBI) und „Texture and Color Enhancement Imaging“ (TXI) von acht endoskopischen Untersuchungen von histologisch gesichertem BE und mit Barrett-Ösophagus assoziierten Neoplasien (BERN) durch unseren KI-Algorithmus analysiert. Der zur Bewertung der Bildqualität verwendete OF beinhaltete die mittlere Magnitude und die Entropie des Histogramms der Winkel. Frames wurden automatisch extrahiert, wenn die vordefinierten Schwellenwerte von 3,0 für die mittlere Magnitude und 9,0 für die Entropie des Histogramms der Winkel überschritten wurden. Experten sahen sich zunächst die Videos ohne KI-Unterstützung an und bewerteten, ob Störfaktoren die Sicherheit mit der eine Diagnose im vorliegenden Fall gestellt werden kann negativ beeinflussen. Anschließend überprüften sie die extrahierten Frames.&#13;
&#13;
Ergebnis &#13;
Gleichmäßige Bewegung in eine Richtung, wie etwa beim Vorschieben des Endoskops, spiegelte sich, bei insignifikant veränderter Entropie, in einer Erhöhung der Magnitude wider. Chaotische Bewegung, zum Beispiel während dem Spülen, war mit erhöhter Entropie assoziiert. Insgesamt war eine unruhige endoskopische Darstellung, Flüssigkeit sowie übermäßige Ösophagusmotilität mit erhöhtem OF assoziiert und korrelierte mit der Meinung der Experten über die Qualität der Videos. Der OF und die subjektive Wahrnehmung der Experten über die Verwertbarkeit der vorliegenden Bildsequenzen korrelierten direkt proportional. Wenn die vordefinierten Schwellenwerte des OF überschritten wurden, war die damit verbundene Bildqualität in 94% der Fälle für eine definitive Interpretation auch für Experten unzureichend.&#13;
&#13;
Schlussfolgerung &#13;
OF hat das Potenzial Endoskopiker ein Echtzeit-Feedback über die Qualität des Dateninputs zu bieten und so nicht nur die HCI zu verbessern, sondern auch die optimale Performance von KI-Algorithmen zu ermöglichen.</abstract>
    <parentTitle language="deu">Zeitschrift für Gastroenterologie</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1055/s-0042-1754997</identifier>
    <enrichment key="ConferenceStatement">Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Gastroenterologie, Verdauungs- und Stoffwechselkrankheiten mit Sektion Endoskopie, 76, 2022, Hamburg</enrichment>
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    <author>Michael Meinikheim</author>
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      <value>Optical Flow</value>
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    <title language="deu">Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) als Entscheidungsunterstützungssystem für nicht-Experten bei der Beurteilung von Barrett-Ösophagus assoziierten Neoplasien (BERN)</title>
    <abstract language="deu">Einleitung&#13;
Die sichere Detektion und Charakterisierung von Barrett-Ösophagus assoziierten Neoplasien (BERN) stellt selbst für erfahrene Endoskopiker eine Herausforderung dar.&#13;
&#13;
Ziel&#13;
Ziel dieser Studie ist es, den Add-on Effekt eines künstlichen Intelligenz (KI) Systems (Barrett-Ampel) als Entscheidungsunterstüzungssystem für Endoskopiker ohne Expertise bei der Untersuchung von BERN zu evaluieren.&#13;
&#13;
Material und Methodik&#13;
Zwölf Videos in „Weißlicht“ (WL), „narrow-band imaging“ (NBI) und „texture and color enhanced imaging“ (TXI) von histologisch bestätigten Barrett-Metaplasien oder BERN wurden von Experten und Untersuchern ohne Barrett-Expertise evaluiert. Die Probanden wurden dazu aufgefordert in den Videos auftauchende BERN zu identifizieren und gegebenenfalls die optimale Biopsiestelle zu markieren. Unser KI-System wurde demselben Test unterzogen, wobei dieses BERN in Echtzeit segmentierte und farblich von umliegendem Epithel differenzierte. Anschließend wurden den Probanden die Videos mit zusätzlicher KI-Unterstützung gezeigt. Basierend auf dieser neuen Information, wurden die Probanden zu einer Reevaluation ihrer initialen Beurteilung aufgefordert.&#13;
&#13;
Ergebnisse&#13;
Die „Barrett-Ampel“ identifizierte unabhängig von den verwendeten Darstellungsmodi (WL, NBI, TXI) alle BERN. Zwei entzündlich veränderte Läsionen wurden fehlinterpretiert (Genauigkeit=75%). Während Experten vergleichbare Ergebnisse erzielten (Genauigkeit=70,8%), hatten Endoskopiker ohne Expertise bei der Beurteilung von Barrett-Metaplasien eine Genauigkeit von lediglich 58,3%. Wurden die nicht-Experten allerdings von unserem KI-System unterstützt, erreichten diese eine Genauigkeit von 75%.&#13;
&#13;
Zusammenfassung&#13;
Unser KI-System hat das Potential als Entscheidungsunterstützungssystem bei der Differenzierung zwischen Barrett-Metaplasie und BERN zu fungieren und so Endoskopiker ohne entsprechende Expertise zu assistieren. Eine Limitation dieser Studie ist die niedrige Anzahl an eingeschlossenen Videos. Um die Ergebnisse dieser Studie zu bestätigen, müssen randomisierte kontrollierte klinische Studien durchgeführt werden.</abstract>
    <parentTitle language="deu">Zeitschrift für Gastroenterologie</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1055/s-0042-1745653</identifier>
    <enrichment key="ConferenceStatement">49. Jahrestagung der Gesellschaft für Gastroenterologie in Bayern e.V., Freising</enrichment>
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    <licence>Keine Lizenz - Es gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG</licence>
    <author>Michael Meinikheim</author>
    <author>Robert Mendel</author>
    <author>Markus W. Scheppach</author>
    <author>Andreas Probst</author>
    <author>Friederike Prinz</author>
    <author>Tanja Schwamberger</author>
    <author>Jakob Schlottmann</author>
    <author>Stefan Karl Gölder</author>
    <author>Benjamin Walter</author>
    <author>Ingo Steinbrück</author>
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      <value>Speiseröhrenkrankheit</value>
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    <title language="eng">INFLUENCE OF AN ARTIFICIAL INTELLIGENCE (AI) BASED DECISION SUPPORT SYSTEM (DSS) ON THE DIAGNOSTIC PERFORMANCE OF NON-EXPERTS IN BARRETT´S ESOPHAGUS RELATED NEOPLASIA (BERN)</title>
    <abstract language="eng">Aims&#13;
Barrett´s esophagus related neoplasia (BERN) is difficult to detect and characterize during endoscopy, even for expert endoscopists. We aimed to assess the add-on effect of an Artificial Intelligence (AI) algorithm (Barrett-Ampel) as a decision support system (DSS) for non-expert endoscopists in the evaluation of Barrett’s esophagus (BE) and BERN.&#13;
&#13;
Methods&#13;
Twelve videos with multimodal imaging white light (WL), narrow-band imaging (NBI), texture and color enhanced imaging (TXI) of histologically confirmed BE and BERN were assessed by expert and non-expert endoscopists. For each video, endoscopists were asked to identify the area of BERN and decide on the biopsy spot. Videos were assessed by the AI algorithm and regions of BERN were highlighted in real-time by a transparent overlay. Finally, endoscopists were shown the AI videos and asked to either confirm or change their initial decision based on the AI support.&#13;
&#13;
Results&#13;
Barrett-Ampel correctly identified all areas of BERN, irrespective of the imaging modality (WL, NBI, TXI), but misinterpreted two inflammatory lesions (Accuracy=75%). Expert endoscopists had a similar performance (Accuracy=70,8%), while non-experts had an accuracy of 58.3%. When AI was implemented as a DSS, non-expert endoscopists improved their diagnostic accuracy to 75%.&#13;
&#13;
Conclusions&#13;
AI may have the potential to support non-expert endoscopists in the assessment of videos of BE and BERN. Limitations of this study include the low number of videos used. Randomized clinical trials in a real-life setting should be performed to confirm these results.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Endoscopy</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1055/s-00000012</identifier>
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      <value>Barrett's Esophagus</value>
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      <value>Speiseröhrenkrankheit</value>
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      <value>Künstliche Intelligenz</value>
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    <title language="eng">ARTIFICIAL INTELLIGENCE (AI) – ASSISTED VESSEL AND TISSUE RECOGNITION IN THIRD-SPACE ENDOSCOPY</title>
    <abstract language="eng">Aims &#13;
Third-space endoscopy procedures such as endoscopic submucosal dissection (ESD) and peroral endoscopic myotomy (POEM) are complex interventions with elevated risk of operator-dependent adverse events, such as intra-procedural bleeding and perforation. We aimed to design an artificial intelligence clinical decision support solution (AI-CDSS, “Smart ESD”) for the detection and delineation of vessels, tissue structures, and instruments during third-space endoscopy procedures.&#13;
&#13;
Methods&#13;
Twelve full-length third-space endoscopy videos were extracted from the Augsburg University Hospital database. 1686 frames were annotated for the following categories: Submucosal layer, blood vessels, electrosurgical knife and endoscopic instrument. A DeepLabv3+neural network with a 101-layer ResNet backbone was trained and validated internally. Finally, the ability of the AI system to detect visible vessels during ESD and POEM was determined on 24 separate video clips of 7 to 46 seconds duration and showing 33 predefined vessels. These video clips were also assessed by an expert in third-space endoscopy.&#13;
&#13;
Results &#13;
Smart ESD showed a vessel detection rate (VDR) of 93.94%, while an average of 1.87 false positive signals were recorded per minute. VDR of the expert endoscopist was 90.1% with no false positive findings. On the internal validation data set using still images, the AI system demonstrated an Intersection over Union (IoU), mean Dice score and pixel accuracy of 63.47%, 76.18% and 86.61%, respectively.&#13;
&#13;
Conclusions &#13;
This is the first AI-CDSS aiming to mitigate operator-dependent limitations during third-space endoscopy. Further clinical trials are underway to better understand the role of AI in such procedures.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Endoscopy</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1055/s-0042-1745037</identifier>
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      <value>Third-Space Endoscopy</value>
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      <value>Smart ESD</value>
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    <publisherPlace>Stuttgart</publisherPlace>
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    <completedDate>2022-09-16</completedDate>
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    <thesisDateAccepted>--</thesisDateAccepted>
    <title language="eng">Artificial Intelligence (AI) – assisted vessel and tissue recognition during third space endoscopy (Smart ESD)</title>
    <abstract language="eng">Clinical setting &#13;
Third space procedures such as endoscopic submucosal dissection (ESD) and peroral endoscopic myotomy (POEM) are complex minimally invasive techniques with an elevated risk for operator-dependent adverse events such as bleeding and perforation. This risk arises from accidental dissection into the muscle layer or through submucosal blood vessels as the submucosal cutting plane within the expanding resection site is not always apparent. Deep learning algorithms have shown considerable potential for the detection and characterization of gastrointestinal lesions. So-called AI – clinical decision support solutions (AI-CDSS) are commercially available for polyp detection during colonoscopy. Until now, these computer programs have concentrated on diagnostics whereas an AI-CDSS for interventional endoscopy has not yet been introduced. We aimed to develop an AI-CDSS („Smart ESD“) for real-time intra-procedural detection and delineation of blood vessels, tissue structures and endoscopic instruments during third-space endoscopic procedures.&#13;
&#13;
Characteristics of Smart ESD &#13;
An AI-CDSS was invented that delineates blood vessels, tissue structures and endoscopic instruments during third-space endoscopy in real-time. The output can be displayed by an overlay over the endoscopic image with different modes of visualization, such as a color-coded semitransparent area overlay, or border tracing (demonstration video). Hereby the optimal layer for dissection can be visualized, which is close above or directly at the muscle layer, depending on the applied technique (ESD or POEM). Furthermore, relevant blood vessels (thickness&gt; 1mm) are delineated. Spatial proximity between the electrosurgical knife and a blood vessel triggers a warning signal. By this guidance system, inadvertent dissection through blood vessels could be averted.&#13;
&#13;
Technical specifications &#13;
A DeepLabv3+ neural network architecture with KSAC and a 101-layer ResNeSt backbone was used for the development of Smart ESD. It was trained and validated with 2565 annotated still images from 27 full length third-space endoscopic videos. The annotation classes were blood vessel, submucosal layer, muscle layer, electrosurgical knife and endoscopic instrument shaft. A test on a separate data set yielded an intersection over union (IoU) of 68%, a Dice Score of 80% and a pixel accuracy of 87%, demonstrating a high overlap between expert and AI segmentation. Further experiments on standardized video clips showed a mean vessel detection rate (VDR) of 85% with values of 92%, 70% and 95% for POEM, rectal ESD and esophageal ESD respectively. False positive measurements occurred 0.75 times per minute. 7 out of 9 vessels which caused intraprocedural bleeding were caught by the algorithm, as well as both vessels which required hemostasis via hemostatic forceps.&#13;
&#13;
Future perspectives &#13;
Smart ESD performed well for vessel and tissue detection and delineation on still images, as well as on video clips. During a live demonstration in the endoscopy suite, clinical applicability of the innovation was examined. The lag time for processing of the live endoscopic image was too short to be visually detectable for the interventionist. Even though the algorithm could not be applied during actual dissection by the interventionist, Smart ESD appeared readily deployable during visual assessment by ESD experts. Therefore, we plan to conduct a clinical trial in order to obtain CE-certification of the algorithm. This new technology may improve procedural safety and speed, as well as training of modern minimally invasive endoscopic resection techniques.</abstract>
    <parentTitle language="deu">Zeitschrift für Gastroenterologie</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1055/s-0042-1755110</identifier>
    <enrichment key="ConferenceStatement">Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Gastroenterologie, Verdauungs- und Stoffwechselkrankheiten mit Sektion Endoskopie, 76, 2022, Hamburg</enrichment>
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      <value>Bildgebendes Verfahren</value>
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    <title language="deu">Barrett-Ampel</title>
    <abstract language="deu">Hintergrund &#13;
Adenokarzinome des Ösophagus sind bis heute mit einer infausten Prognose vergesellschaftet (1). Obwohl Endoskopiker mit Barrett-Ösophagus als Präkanzerose konfrontiert werden, ist vor allem für nicht-Experten die Differenzierung zwischen Barrett-Ösophagus ohne Dysplasie und assoziierten Neoplasien mitunter schwierig. Existierende Biopsieprotokolle (z.B. Seattle Protokoll) sind oftmals unzuverlässig (2). Eine frühzeitige Diagnose des Adenokarzinoms ist allerdings von fundamentaler Bedeutung für die Prognose des Patienten.&#13;
&#13;
Forschungsansatz &#13;
Auf der Grundlage dieser Problematik, entwickelten wir in Kooperation mit dem Forschungslabor „Regensburg Medical Image Computing (ReMIC)“ der OTH Regensburg ein auf künstlicher Intelligenz (KI) basiertes Entscheidungsunterstützungssystem (CDSS). Das auf einer DeepLabv3+ neuronalen Netzwerkarchitektur basierende CDSS differenziert mittels Mustererkennung Barrett- Ösophagus ohne Dysplasie von Barrett-Ösophagus mit Dysplasie bzw. Neoplasie („Klassifizierung“). Hierbei werden gemittelte Ausgabewahrscheinlichkeiten mit einem vom Benutzer definierten Schwellenwert verglichen. Für Vorhersagen, die den Schwellenwert überschreiten, berechnen wir die Kontur der Region und die Fläche. Sobald die vorhergesagte Läsion eine bestimmte Größe in der Eingabe überschreitet, heben wir sie und ihren Umriss hervor. So ermöglicht eine farbkodierte Visualisierung eine Abgrenzung zwischen Dysplasie bzw. Neoplasie und normalem Barrett-Epithel („Segmentierung“).&#13;
&#13;
In einer Studie an Bildern in „Weißlicht“ (WL) und „Narrow Band Imaging“ (NBI) demonstrierten wir eine Sensitivität von mehr als 90% und eine Spezifität von mehr als 80% (3). In einem nächsten Schritt, differenzierte unser KI-Algorithmus Barrett- Metaplasien von assoziierten Neoplasien anhand von zufällig abgegriffenen Bildern in Echtzeit mit einer Accuracy von 89.9% (4). Darauf folgend, entwickelten wir unser System dahingehend weiter, dass unser Algorithmus nun auch dazu in der Lage ist, Untersuchungsvideos in WL, NBI und „Texture and Color Enhancement Imaging“ (TXI) in Echtzeit zu analysieren (5).&#13;
&#13;
Aktuell führen wir eine Studie in einem randomisiert-kontrollierten Ansatz an unveränderten Untersuchungsvideos in WL, NBI und TXI durch.&#13;
&#13;
Ausblick &#13;
Um Patienten mit aus Barrett-Metaplasien resultierenden Neoplasien frühestmöglich an „High-Volume“-Zentren überweisen zu können, soll unser KI-Algorithmus zukünftig vor allem Endoskopiker ohne extensive Erfahrung bei der Beurteilung von Barrett- Ösophagus in der Krebsfrüherkennung unterstützen.</abstract>
    <parentTitle language="deu">Zeitschrift für Gastroenterologie</parentTitle>
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    <completedDate>2022-04-10</completedDate>
    <publishedDate>--</publishedDate>
    <thesisDateAccepted>--</thesisDateAccepted>
    <title language="deu">Intraprozedurale Strukturerkennung bei Third-Space Endoskopie mithilfe eines Deep-Learning Algorithmus</title>
    <abstract language="deu">Einleitung&#13;
Third-Space Interventionen wie die endoskopische Submukosadissektion (ESD) und die perorale endoskopische Myotomie (POEM) sind technisch anspruchsvoll und mit einem erhöhten Risiko für intraprozedurale Komplikationen wie Blutung oder Perforation assoziiert. Moderne Computerprogramme zur Unterstützung bei diagnostischen Entscheidungen werden unter Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) in der Endoskopie bereits erfolgreich eingesetzt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, relevante anatomische Strukturen mithilfe eines Deep-Learning Algorithmus zu detektieren und segmentieren, um die Sicherheit und Anwendbarkeit von ESD und POEM zu erhöhen.&#13;
&#13;
Methoden&#13;
Zwölf Videoaufnahmen in voller Länge von Third-Space Endoskopien wurden aus der Datenbank des Universitätsklinikums Augsburg extrahiert. 1686 Einzelbilder wurden für die Kategorien Submukosa, Blutgefäß, Dissektionsmesser und endoskopisches Instrument annotiert und segmentiert. Mit diesem Datensatz wurde ein DeepLabv3+neuronales Netzwerk auf der Basis eines ResNet mit 101 Schichten trainiert und intern anhand der Parameter Intersection over Union (IoU), Dice Score und Pixel Accuracy validiert. Die Fähigkeit des Algorithmus zur Gefäßdetektion wurde anhand von 24 Videoclips mit einer Spieldauer von 7 bis 46 Sekunden mit 33 vordefinierten Gefäßen evaluiert. Anhand dieses Tests wurde auch die Gefäßdetektionsrate eines Experten in der Third-Space Endoskopie ermittelt.&#13;
&#13;
Ergebnisse&#13;
Der Algorithmus zeigte eine Gefäßdetektionsrate von 93,94% mit einer mittleren Rate an falsch positiven Signalen von 1,87 pro Minute. Die Gefäßdetektionsrate des Experten lag bei 90,1% ohne falsch positive Ergebnisse. In der internen Validierung an Einzelbildern wurde eine IoU von 63,47%, ein mittlerer Dice Score von 76,18% und eine Pixel Accuracy von 86,61% ermittelt.&#13;
&#13;
Zusammenfassung&#13;
Dies ist der erste KI-Algorithmus, der für den Einsatz in der therapeutischen Endoskopie entwickelt wurde. Präliminäre Ergebnisse deuten auf eine mit Experten vergleichbare Detektion von Gefäßen während der Untersuchung hin. Weitere Untersuchungen sind nötig, um die Leistung des Algorithmus im Vergleich zum Experten genauer zu eruieren sowie einen möglichen klinischen Nutzen zu ermitteln.</abstract>
    <parentTitle language="deu">Zeitschrift für Gastroenterologie</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1055/s-0042-1745652</identifier>
    <enrichment key="ConferenceStatement">49. Jahrestagung der Gesellschaft für Gastroenterologie in Bayern e.V., Freising</enrichment>
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    <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>Michael Meinikheim</author>
    <author>Christoph Palm</author>
    <author>Helmut Messmann</author>
    <author>Alanna Ebigbo</author>
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      <value>Deep Learning</value>
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      <value>Third-Space Endoscopy</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>
    <collection role="othforschungsschwerpunkt" number="16314">Lebenswissenschaften und Ethik</collection>
    <collection role="institutes" number="">Labor Regensburg Medical Image Computing (ReMIC)</collection>
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    <completedDate>2024-03-14</completedDate>
    <publishedDate>--</publishedDate>
    <thesisDateAccepted>--</thesisDateAccepted>
    <title language="eng">DeepCraftFuse: visual and deeply-learnable features work better together for esophageal cancer detection in patients with Barrett’s esophagus</title>
    <abstract language="eng">Limitations in computer-assisted diagnosis include lack of labeled data and inability to model the relation between what experts see and what computers learn. Even though artificial intelligence and machine learning have demonstrated remarkable performances in medical image computing, their accountability and transparency level must be improved to transfer this success into clinical practice. The reliability of machine learning decisions must be explained and interpreted, especially for supporting the medical diagnosis. While deep learning techniques are broad so that unseen information might help learn patterns of interest, human insights to describe objects of interest help in decision-making. This paper proposes a novel approach, DeepCraftFuse, to address the challenge of combining information provided by deep networks with visual-based features to significantly enhance the correct identification of cancerous tissues in patients affected with Barrett’s esophagus (BE). We demonstrate that DeepCraftFuse outperforms state-of-the-art techniques on private and public datasets, reaching results of around 95% when distinguishing patients affected by BE that is either positive or negative to esophageal cancer.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Neural Computing and Applications</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1007/s00521-024-09615-z</identifier>
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    <licence>Keine Lizenz - Es gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG</licence>
    <author>Luis Antonio de Souza Jr.</author>
    <author>André G.C. Pacheco</author>
    <author>Leandro A. Passos</author>
    <author>Marcos Cleison S. Santana</author>
    <author>Robert Mendel</author>
    <author>Alanna Ebigbo</author>
    <author>Andreas Probst</author>
    <author>Helmut Messmann</author>
    <author>Christoph Palm</author>
    <author>João Paulo Papa</author>
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      <value>Deep Learning</value>
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      <value>Speiseröhrenkrebs</value>
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      <value>Adenocarcinom</value>
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      <value>Endobrachyösophagus</value>
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      <value>Diagnose</value>
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      <value>Maschinelles Lernen</value>
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    <collection role="institutes" number="">Labor Regensburg Medical Image Computing (ReMIC)</collection>
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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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    <enrichment key="BegutachtungStatus">peer-reviewed</enrichment>
    <licence>Keine Lizenz - Es gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG</licence>
    <author>Michael Meinikheim</author>
    <author>Robert Mendel</author>
    <author>Andreas Probst</author>
    <author>Markus W. Scheppach</author>
    <author>Sandra Nagl</author>
    <author>Elisabeth Schnoy</author>
    <author>Christoph Römmele</author>
    <author>Friederike Prinz</author>
    <author>Jakob Schlottmann</author>
    <author>Helmut Messmann</author>
    <author>Christoph Palm</author>
    <author>Alanna Ebigbo</author>
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      <value>Barrett-Ösophagus</value>
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      <value>Künstliche Intelligenz</value>
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    <collection role="persons" number="palmremic">Palm, Christoph (Prof. Dr.) - ReMIC</collection>
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    <completedDate>2023-09-18</completedDate>
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    <thesisDateAccepted>--</thesisDateAccepted>
    <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>
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    <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>
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    <publishedYear>2024</publishedYear>
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    <title language="deu">Künstliche Intelligenz erhöht die Gefäßerkennung von Endoskopikern bei third space Endoskopie</title>
    <abstract language="deu">Einleitung: Künstliche Intelligenz (KI)-Algorithmen unterstützen Endoskopiker bei der Erkennung und Charakterisierung von Kolonpolypen in der klinischen Praxis und führen zu einer Erhöhung der Adenomdetektionsrate. Auch bei therapeutischen Maßnahmen wie der endoskopischen Submukosadissektion (ESD) könne relevante anatomische Strukturen durch KI mit hoher Genauigkeit erkannt und im endoskopischen Bild in Echtzeit markiert werden. Der Effekt einer solchen Applikation auf die Gefäßdetektion von Endoskopikern ist bislang nicht erforscht.&#13;
Ziele: &#13;
In dieser Studie wurde der Effekt eines KI-Algorithmus zur Echtzeit-Gefäßmarkierung bei ESD auf die Gefäßdetektionsrate von Endoskopikern untersucht.&#13;
Methodik: &#13;
59 third space Endoskopievideos wurde aus der Datenbank des Universitätsklinikums Augsburg extrahiert. Auf 5470 Einzelbildern dieser Untersuchungen wurde submukosale Blutgefäße annotiert. Zusammen mit weiteren 179681 unmarkierten Bildern wurde ein DeepLabV3+ neuronales Netzwerk mit einer semi-supervised learning Methode darin trainiert, submukosale Blutgefäße auf dem endoskopischen Bild zu erkennen und in Echtzeit einzuzeichnen. Anhand eines Videotests mit 101 Videoclips und 200 vordefinierten Blutgefäßen wurden 19 Endoskopiker mit und ohne KI Unterstützung getestet.&#13;
Ergebnis: &#13;
Der Algorithmus erkannte in dem Videotest 93.5% der Gefäße in einer Detektionszeit von im Median 0,3 Sekunden. Die Gefäßdetektionsrate von Endoskopikern erhöhte sich durch KI Unterstützung von 56,4% auf 72,4% (p&lt;0.001). Die Gefäßdetektionszeit reduzierte sich durch KI-Unterstützung von 6,7 auf 5.2 Sekunden (p&lt;0.001). Der Algorithmus zeigte eine Rate an falsch positiven Detektionen in 4.5% der Einzelbilder. Falsch positiv erkannte Strukturen wurde kürzer detektiert, als richtig positive (0.7 und 6.0 Sekunden, p&lt;0.001).&#13;
Schlussfolgerung: &#13;
KI Unterstützung führte zu einer erhöhten Gefäßdetektionsrate und schnelleren Gefäßdetektionszeit von Endoskopikern. Ein möglicher klinischer Effekt auf die intraprozedurale Komplikationsrate oder Operationszeit könnte in prospektiven Studien ermittelt werden.</abstract>
    <parentTitle language="deu">Zeitschrift für Gastroenterologie</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1055/s-0044-1790087</identifier>
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    <enrichment key="ConferenceStatement">78. Jahrestagung der DGVS mit Sektion Endoskopie Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Allgemein- und Viszeralchirurgie mit den Arbeitsgemeinschaften der DGAV und Jahrestagung der CACP. - Viszeralmedizin 2024. - 9/30/2024 - 10/5/2024</enrichment>
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    <author>Markus W. Scheppach</author>
    <author>Robert Mendel</author>
    <author>Anna Muzalyova</author>
    <author>David Rauber</author>
    <author>Andreas Probst</author>
    <author>Sandra Nagl</author>
    <author>Christoph Römmele</author>
    <author>Hon Chi Yip</author>
    <author>Louis Ho Shing Lau</author>
    <author>Stefan Karl Gölder</author>
    <author>Arthur Schmidt</author>
    <author>Konstantinos Kouladouros</author>
    <author>Mohamed Abdelhafez</author>
    <author>B. Walter</author>
    <author>Michael Meinikheim</author>
    <author>Philip Wai Yan Chiu</author>
    <author>Christoph Palm</author>
    <author>Helmut Messmann</author>
    <author>Alanna Ebigbo</author>
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    <title language="deu">Mensch-Maschine-Interaktion: Einfluss künstlicher Intelligenz auf das diagnostische Vertrauen von Endoskopikern bei der Beurteilung des Barrett-Ösophagus</title>
    <abstract language="deu">Ziele: &#13;
Das Ziel der Studie war es, den Einfluss von KI auf die diagnostische Sicherheit (Konfidenzniveau) von Endoskopikern anhand von BÖ-Videos zu untersuchen und mögliche Korrelationen mit der Untersuchungsqualität zu erforschen.&#13;
Methodik: &#13;
22 Endoskopiker aus zwölf Zentren mit unterschiedlicher Barrett-Erfahrung untersuchten 96 standardisierte Endoskopievideos. Die Untersucher wurden in Experten und Nicht-Experten eingeteilt und nach dem Zufallsprinzip für die Bewertung der Videos mit oder ohne KI eingeteilt. Die Teilnehmer wurden in zwei Gruppen aufgeteilt: Arm A bewertete zunächst Videos ohne KI und dann mit KI, während Arm B die umgekehrte Reihenfolge einhielt. Die Untersucher hatten die Aufgabe, BÖ-assoziierte Neoplasien zu erkennen und ihr Konfidenzniveau sowohl mit als auch ohne KI auf einer Skala von 0 bis 9 anzugeben.&#13;
Ergebnis: &#13;
In Arm A erhöhte der Einsatz von KI das Konfidenzniveau bei beiden signifikant (p&lt;0.001). Bemerkenswert ist, dass jedoch nur Nicht-Experten durch die KI eine signifikante Verbesserung der Sensitivität und Spezifität (p&lt;0.001 bzw. p&lt;0.05) erfuhren. Während Experten ohne KI im Vergleich zu Nicht-Experten mit KI ein höheres Konfidenzniveau aufwiesen, gab es keinen signifikanten Unterschied in der Genauigkeit. In Arm B zeigten beide Gruppen eine signifikante Abnahme des Konfidenzniveaus (p&lt;0.001) bei gleichbleibender Genauigkeit. Darüber hinaus wurden in 9% der Entscheidungen trotz korrekter KI eine falsche Wahl getroffen.&#13;
Schlussfolgerung: &#13;
Der Einsatz künstlicher Intelligenz steigerte das Konfidenzniveau sowohl bei Experten als auch bei Nicht-Experten signifikant – ein Effekt, der im Studienmodell reversibel war. Darüber hinaus wiesen Experten mit oder ohne KI durchweg höhere Konfidenzniveaus auf als Nicht-Experten mit KI, trotz vergleichbarer Ergebnisse. Zudem konnte beobachtet werden, dass die Untersucher in 9% der Fälle die KI zuungunsten des Patienten ignorierten.</abstract>
    <parentTitle language="deu">Zeitschrift für Gastroenterologie</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1055/s-0044-1789656</identifier>
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    <enrichment key="ConferenceStatement">78. Jahrestagung der DGVS mit Sektion Endoskopie Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Allgemein- und Viszeralchirurgie mit den Arbeitsgemeinschaften der DGAV und Jahrestagung der CACP. - Viszeralmedizin 2024. - 9/30/2024 - 10/5/2024</enrichment>
    <enrichment key="BegutachtungStatus">peer-reviewed</enrichment>
    <licence>Keine Lizenz - Es gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG</licence>
    <author>David Roser</author>
    <author>Michael Meinikheim</author>
    <author>Robert Mendel</author>
    <author>Christoph Palm</author>
    <author>Anna Muzalyova</author>
    <author>David Rauber</author>
    <author>Tobias Rückert</author>
    <author>Nasim Parsa</author>
    <author>Michael F. Byrne</author>
    <author>Helmut Messmann</author>
    <author>Alanna Ebigbo</author>
    <collection role="institutes" number="FakIM">Fakultät Informatik und Mathematik</collection>
    <collection role="persons" number="palmremic">Palm, Christoph (Prof. Dr.) - ReMIC</collection>
    <collection role="persons" number="palmbarrett">Palm, Christoph (Prof. Dr.) - Projekt Barrett</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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    <publishedYear>2024</publishedYear>
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    <publishedDate>--</publishedDate>
    <thesisDateAccepted>--</thesisDateAccepted>
    <title language="deu">Intraoperative Phasenerkennung bei endoskopischer Submukosadissektion mit Hilfe von künstlicher Intelligenz</title>
    <abstract language="deu">Einleitung: &#13;
Künstliche 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) könnte die Erhebung von Qualitätsindikatoren ermöglichen. Weiterhin könnte diese Technologie zu einem tieferen Verständnis über die Eigenschaften der Prozedur führen und weiterführende Applikationen zur automatischen Dokumentation oder standardisiertem Training vorbereiten.&#13;
Ziele: Ziel dieser Studie war die Entwicklung eines KI Algorithmus zur intraprozeduralen Phasenerkennung bei endoskopischer Submukosadissektion.&#13;
Methodik: &#13;
2071546 Einzelbilder aus 27 ESD Videos in voller Länge wurden für die übergeordneten 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.&#13;
Ergebnis: &#13;
Der F1 Score des Algorithmus für alle Klassen lag in der internen Validierung bei 83%, in dem separaten Test bei 90%. Anhand des separaten Tests wurden true positive (TP)-Raten für Diagnostik, Markierung, Nadelinjektion, Dissektion und Blutung von 100%, 100%, 96%, 97% und 93% ermittelt. Für Endoskopmanipulation, Injektion und Applikation von Elektrizität lagen die TP-Raten bei 92%, 98% und 91%.&#13;
Schlussfolgerung: &#13;
Der entwickelte Algorithmus klassifizierte ESD Videos in voller Länge und anhand jedes einzelnen Bildes mit hoher Genauigkeit. Zukünftige Forschungsvorhaben könnten intraoperative Qualitätsindikatioren auf Basis dieser Informationen entwickeln und eine automatisierte Dokumentation ermöglichen.</abstract>
    <parentTitle language="deu">Zeitschrift für Gastroenterologie</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1055/s-0044-1790084</identifier>
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    <enrichment key="BegutachtungStatus">peer-reviewed</enrichment>
    <licence>Keine Lizenz - Es gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG</licence>
    <author>Markus W. Scheppach</author>
    <author>Danilo Weber Nunes</author>
    <author>X. Arizi</author>
    <author>David Rauber</author>
    <author>Andreas Probst</author>
    <author>Sandra Nagl</author>
    <author>Christoph Römmele</author>
    <author>Christoph Palm</author>
    <author>Helmut Messmann</author>
    <author>Alanna Ebigbo</author>
    <collection role="institutes" number="FakIM">Fakultät Informatik und Mathematik</collection>
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    <publishedYear>2023</publishedYear>
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    <issue>08</issue>
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    <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>
    </subject>
    <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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    <publishedYear>2026</publishedYear>
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    <publishedDate>--</publishedDate>
    <thesisDateAccepted>--</thesisDateAccepted>
    <title language="deu">KI-gestützte Detektion und Segmentierung von Magenkarzinomen in westlichen endoskopischen Bilddaten anhand eines fine-tuned Deep-Learning Ansatzes</title>
    <abstract language="deu">Diese vorläufige monozentrische Studie zeigt, dass ein aus einem Barrett-Ösophagus-KI-System feinjustiertes Deep-Learning-Modell Magenkarzinome in westlichen multimodalen endoskopischen Bilddaten zuverlässig detektieren und präzise segmentieren kann. Die hohe Segmentierungsgenauigkeit und Detektionssensitivität über verschiedene Bildmodalitäten hinweg unterstreichen die Machbarkeit eines pathologiegestützten KI-Ansatzes auch in einer westlichen Niedriginzidenzpopulation. Aufgrund der ausschließlichen Verwendung von Bildern mit sichtbaren Tumoren lassen sich keine Aussagen zur Spezifität treffen; eine Übertragbarkeit auf Screening- oder Mischkollektive ist daher limitiert. Weitere Studien mit a) größerem Datensatz inklusive Videodaten, b) externer Validierung an einer multizentrischen westlichen Kohorte, sowie c) Anwendung und Prüfung an nicht-neoplastischen Vergleichsbildern oder anderen Pathologien sind erforderlich.&#13;
&#13;
Nach unserem Kenntnisstand zählt dieses System zu den ersten in einer westlichen Population entwickelten endoskopischen KI-Ansätzen zur Magenkarzinomdetektion, und zu wenigen, die vollständige ESD-präparatbasierte Referenzdaten für Training und Validierung nutzen.</abstract>
    <parentTitle language="deu">Zeitschrift für Gastroenterologie</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1055/s-0046-1817751</identifier>
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    <licence>Keine Lizenz - Es gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG</licence>
    <author>M. Wallner</author>
    <author>Max Gutbrod</author>
    <author>David Rauber</author>
    <author>Alanna Ebigbo</author>
    <author>Andreas Probst</author>
    <author>Christoph Palm</author>
    <author>Helmut Messmann</author>
    <author>David Roser</author>
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    <collection role="DFGFachsystematik" number="1">Ingenieurwissenschaften</collection>
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