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出境医 / 临床实验 / 基于拉曼光谱的炎症性肠病人工智能系统

基于拉曼光谱的炎症性肠病人工智能系统

研究描述
简要总结:

炎症性肠病 (IBD) 是慢性炎症性疾病,可分为溃疡性结肠炎 (UC)、克罗恩病 (CD) 和不确定性结肠炎 (IC)。深度缓解已被证明可以改善疾病结果。内镜和组织学缓解之间可能缺乏一致性。患有长期结肠炎的 IBD 患者有发生发育异常和结直肠癌 (CRC) 的风险。然而,在结肠镜检查期间诊断 IBD 患者的异型增生可能具有挑战性,因为异型增生通常表现为无蒂病变,仅存在细微的可见变化,甚至由于周围的炎症、疤痕、假息肉或增生而看不见。虽然白光内镜和色素内镜是目前成像的标准方式,但在改善不典型增生的内镜诊断和提高内镜和组织学缓解的一致性方面仍有差距需要弥合。拉曼光谱是一种非弹性光散射技术,可提供生物组织分子组成和结构的特定指纹。与标准内窥镜检查相比,它可能能够提供额外的诊断信息。已开发出用于在结肠镜检查期间改进体内组织表征和诊断的第二代拉曼内窥镜系统(SPECTRA IMDx 系统)。初步数据表明其在结肠镜检查期间诊断结直肠肿瘤的实用性。目前缺乏有关在 IBD 背景下应用这种新技术的数据。具体而言,产生的光谱信号是否可用于更好地对疾病缓解进行分类,从而与标准内窥镜检查相比实现更高的组织学一致性。目前还不清楚该技术是否可用于区分 IBD 患者的发育不良粘膜和非发育不良粘膜。

假设

  1. 基于拉曼光谱的人工智能系统有可能用于区分疾病缓解与活动性粘膜炎症,从而提高内窥镜和组织学缓解之间的一致性,并有可能减少结肠镜检查期间实时随机活检的需求。
  2. 基于拉曼光谱的人工智能系统有可能将 IBD 患者的发育不良黏膜(低度和高度不典型增生;结直肠癌)与非发育不良黏膜区分开来。在结肠镜检查期间实时。

状况或疾病 干预/治疗阶段
炎症性肠病设备:拉曼光谱(SPECTRA IMDx)不适用

表演显示详细说明
学习规划
学习信息布局表
学习类型介入(临床试验)
预计入学人数 100名参与者
分配:不适用
干预模式:单组分配
掩蔽:无(打开标签)
主要目的:诊断
官方名称:基于拉曼光谱的人工智能系统在体内评估炎症性肠病成人结直肠肿瘤的黏膜愈合和诊断的可行性研究
实际学习开始日期 2021 年 4 月 14 日
预计主要完成日期 2023 年 4 月
预计 研究完成日期 2023 年 4 月
武器和干预
结果措施
主要结果测量
  1. 拉曼光谱根据组织病理学的金标准确定 IBD 粘膜愈合和 IBD 相关发育不良的可行性 [时间框架:24 个月]
    敏感性、特异性


次要结果测量
  1. 拉曼光谱在评估 IBD 粘膜愈合和 IBD 相关发育不良中的诊断性能与组织病理学的黄金标准相比 [时间框架:24 个月]
    阳性预测值和阴性预测值


资格标准
联系方式和地点
追踪信息
首次提交日期ICMJE 2021 年 4 月 28 日
首次发布日期ICMJE 2021 年 5 月 17 日
最后更新发布日期2021 年 5 月 17 日
实际研究开始日期ICMJE 2021 年 4 月 14 日
预计主要完成日期2023 年 4 月(主要结果测量的最终数据收集日期)
当前主要结局指标ICMJE
(投稿时间:2021年5月11日)
拉曼光谱根据组织病理学的金标准确定 IBD 粘膜愈合和 IBD 相关发育不良的可行性 [时间框架:24 个月]
敏感性、特异性
原始主要结局指标ICMJE与当前相同
更改历史未发布任何更改
当前次要结局指标ICMJE
(投稿时间:2021年5月11日)
拉曼光谱在评估 IBD 粘膜愈合和 IBD 相关发育不良中的诊断性能与组织病理学的黄金标准相比 [时间框架:24 个月]
阳性预测值和阴性预测值
原始次要结果测量ICMJE与当前相同
当前的其他预先指定的结果措施不提供
原始的其他预先指定的结果措施不提供
描述性信息
简要标题ICMJE基于拉曼光谱的炎症性肠病人工智能系统
官方名称ICMJE基于拉曼光谱的人工智能系统在体内评估炎症性肠病成人结直肠肿瘤的黏膜愈合和诊断的可行性研究
简要总结

炎症性肠病 (IBD) 是慢性炎症性疾病,可分为溃疡性结肠炎 (UC)、克罗恩病 (CD) 和不确定性结肠炎 (IC)。深度缓解已被证明可以改善疾病结果。内镜和组织学缓解之间可能缺乏一致性。患有长期结肠炎的 IBD 患者有发生发育异常和结直肠癌 (CRC) 的风险。然而,在结肠镜检查期间诊断 IBD 患者的异型增生可能具有挑战性,因为异型增生通常表现为无蒂病变,仅存在细微的可见变化,甚至由于周围的炎症、疤痕、假息肉或增生而看不见。虽然白光内镜和色素内镜是目前成像的标准方式,但在改善不典型增生的内镜诊断和提高内镜和组织学缓解的一致性方面仍有差距需要弥合。拉曼光谱是一种非弹性光散射技术,可提供生物组织分子组成和结构的特定指纹。与标准内窥镜检查相比,它可能能够提供额外的诊断信息。已开发出用于在结肠镜检查期间改进体内组织表征和诊断的第二代拉曼内窥镜系统(SPECTRA IMDx 系统)。初步数据表明其在结肠镜检查期间诊断结直肠肿瘤的实用性。目前缺乏有关在 IBD 背景下应用这种新技术的数据。具体而言,产生的光谱信号是否可用于更好地对疾病缓解进行分类,从而与标准内窥镜检查相比实现更高的组织学一致性。目前还不清楚该技术是否可用于区分 IBD 患者的发育不良粘膜和非发育不良粘膜。

假设

  1. 基于拉曼光谱的人工智能系统有可能用于区分疾病缓解与活动性粘膜炎症,从而提高内窥镜和组织学缓解之间的一致性,并有可能减少结肠镜检查期间实时随机活检的需求。
  2. 基于拉曼光谱的人工智能系统有可能将 IBD 患者的发育不良黏膜(低度和高度不典型增生;结直肠癌)与非发育不良黏膜区分开来。在结肠镜检查期间实时。
详细说明

1. 背景和原理 炎症性肠病 (IBD) 是慢性炎症性疾病,可分为溃疡性结肠炎 (UC)、克罗恩病 (CD) 和不确定性结肠炎 (IC)。 UC 的特征是从直肠远端开始的慢性黏膜炎症,向近端持续延伸一段不同的距离,通常在发炎和非发炎的粘膜之间突然分界。 CD 的特征是慢性肉芽肿性炎症的不连续部分,可以是透壁的,除了结肠还涉及小肠和上消化道。 1 当难以区分 UC 和 CD 时使用术语 IC . UC、CD 和 IC 是慢性、进行性和致残的疾病。治疗需要超越症状控制,旨在治疗内窥镜/肉眼可见的病变,最终目的是预防结构损伤和残疾,从而改善长期临床结果。虽然内镜缓解是目前的治疗目标,但新出现的数据表明,通过组织学缓解实现深​​度缓解,而不仅仅是内镜缓解,可能会带来额外的好处。与临床和生物活动密切相关的常用内窥镜严重度系统包括修正的梅奥内窥镜评分 6 和溃疡性结肠炎内镜严重度指数 (UCEIS) 以及克罗恩病内镜严重度指数 (CDEIS) 和简化内镜活动评分CD 的克罗恩病 (SES-CD)。然而,观察者间的差异仍然是这些视觉分数的重大限制。此外,内镜和组织学缓解之间也可能缺乏一致性。患有长期结肠炎的 IBD 患者有发生发育异常和结直肠癌 (CRC) 的风险。多项病例对照研究和基于人群的队列研究表明,内窥镜监测可改善结肠癌风险增加的 IBD 患者的 CRC 相关生存率。国际胃肠道学会广泛推荐内窥镜监测用于早期发现和切除异型增生或结直肠癌。然而,与非 IBD 患者不同,在结肠镜检查期间诊断 IBD 患者的发育异常可能具有挑战性,因为发育异常通常表现为无蒂病变,仅存在细微的可见变化,甚至由于周围的炎症、疤痕、假息肉而无法看到,或增生。虽然高清晰度白光内镜和彩色内镜是目前成像的标准方式,但在改善不典型增生的内镜诊断和提高内镜和组织学缓解的一致性方面仍有差距需要弥合。

拉曼光谱是一种非弹性光散射技术,能够提供分子组成和生物组织结构的特定光谱指纹。当光能入射到组织上时,光能被吸收并随后散射。大部分能量以弹性方式散射,但有少量 (<1%) 能量以非弹性方式散射。这种非弹性散射称为拉曼散射,通过与不同分子组成相关的波长偏移来测量。例如,850 - 1150、1200 - 1500 和 1600 - 1750 cm-1 的光谱范围分别对应于与蛋白质、核酸和脂质相关的信号。癌组织与较高的代谢率相关,因此与非癌组织的分子构成不同。通过研究组织的拉曼光谱(也可作为生物指纹),研究人员可以确定组织是癌变还是非癌变。拉曼光谱已被报道用于结肠直肠组织表征和体外诊断。 Molckovsky 等人应用内窥镜兼容的拉曼探针进行体内腺瘤和增生性息肉的鉴别诊断,但获得的组织拉曼光谱仅限于所谓的指纹 (FP) 范围(即 800-1800 cm-1),并且采集时间很长(> 5 s),这对于常规临床内窥镜检查来说是不切实际的。由于内在器官的组织拉曼信号本质上非常微弱和压倒性的组织自体荧光 (AF),FP 拉曼光谱在患者中的诊断效率可能会受到影响。除了结直肠肿瘤,拉曼光谱已经在 IBD 的背景下进行了小规模的体外和体内研究,在区分粘膜愈合和炎症以及区分 UC 和 CD 方面取得了可喜的结果,但是这些 IBD 相关研究面临与结直肠肿瘤研究类似的局限性,尤其是在有效体内诊断的实用性方面。最近的注意力集中在使用高波数 (HW) 范围(例如,2800-3600 cm-1),因为 HW 光谱范围表现出更强的组织拉曼信号,同时来自组织 AF 和光纤探头的背景干扰更少.将 FP 和 HW 拉曼技术结合用于体内组织拉曼测量有多种理由:(i) 对于可能表现出强烈 AF 压倒组织 FP 拉曼信号的组织,HW 范围仍可能包含用于组织诊断的强烈组织拉曼峰; (ii) FP 和 HW 拉曼光谱提供互补的生物分子信息,结合 FP/HW 拉曼技术可以改善组织表征和诊断。最近,一种新型的第二代 785 纳米激发拉曼内窥镜可以同时测量 FP 拉曼光谱(即 800-1800 cm-1)和高波数 (HW)(即 2800-3600 cm-1)拉曼开发了实时(< 0.5 s)光谱,以改善结肠镜检查期间的体内组织表征和诊断。同步 FP/HW 拉曼技术与 1.8 毫米内窥镜兼容的光纤拉曼探头结合,结合蓝宝石球透镜,用于探测与发育不良相关的结直肠组织表面的生物分子特征。这已被用于创建 SPECTRA IMDx 系统,该系统在细胞水平上询问组织并利用分子信息为医生提供结肠镜检查期间实时的体内可操作信息。 SPECTRA IMDx 包括激光系统、光谱仪、安装了分析算法的计算机和其他辅助部件。 SPECTRA IMDx 探头与主系统相连。 SPECTRA IMDx 探头是光纤和光学组件的组件,用于最大程度地传输光能。使用时,激光系统将发射 785nm 近红外激光,该激光将通过 SPECTRA IMDx 探头传输到远端。当激光在组织表面受到询问时,光能被吸收和反射。然后从 SPECTRA IMDx 探头的远端收集反射能量,传输回主系统,并通过光谱仪。然后处理收集到的信号以获得用于诊断分类的干净拉曼信号。

目前缺乏有关在 IBD 背景下应用这种新技术的数据。具体而言,产生的光谱信号是否可用于更好地对疾病缓解进行分类,从而与标准内窥镜检查相比实现更高的组织学一致性。目前还不清楚该技术是否可用于区分 IBD 患者的发育不良粘膜和非发育不良粘膜。

概述 这是一项前瞻性观察研究,对所有接受结肠镜检查的 IBD(CD、UC 或 IC)受试者进行了 24 个月的时间。工作流程总结在图 2 中。研究人员将在研究登记前获得知情同意书。参与本研究的受试者将仅持续结肠镜检查程序的持续时间,约为 30 至 45 分钟。将不需要受试者为了研究而额外访问医院。

肠道准备和内窥镜检查程序 在进行结肠镜检查之前,受试者需要按照标准临床实践使用肠道准备来清洁结肠。结肠镜检查的执行由内窥镜医师和患者自行决定是否使用镇静剂。在结肠镜检查过程中,使用带有或不带有辅助色素内镜的高清内窥镜系统进行结肠黏膜活检,以评估疾病活动状态或阐明检测到的局灶性病变的性质,这可能是非肿瘤性,如增生性或炎症后息肉,或肿瘤性,如 IBD 相关的发育不良或散发性结直肠肿瘤。升结肠、横结肠、降结肠、乙状结肠和直肠的检查结果将分别记录。也可以使用圈套​​器切除病变。在对每个区域进行预期活检之前,或在内窥镜息肉切除术之前,将通过结肠镜的工作通道插入 SPECTRA IMDx 探针,以与粘膜表面接触以收集拉曼信号。然后获得活检并标记,以便获得的拉曼信号可以与组织学的黄金标准相关联,以创建诊断分类器。作为学习要求的一部分,不会在录音带、电影/视频或其他电子媒体上放置任何程序。内窥镜检查结果将以标准电子医疗报告格式记录。内窥镜检查和组织学结果将被转录到患者病例报告表并取消识别。

粘膜炎症的严重程度 内窥镜评估疾病活动的分类系统已经发布。31 对于 UC 和 IC,疾病活动的严重程度将根据梅奥内窥镜分项评分 6 和 UCEIS 进行描述。 UCEIS 已经过验证。

对于 CD,内窥镜疾病严重程度的定义不仅取决于粘膜炎症的严重程度,而且评分系统如克罗恩病内窥镜严重程度指数 (CDEIS) 和克罗恩病简单内窥镜评分 (SES-CD) 包含其他组件,例如作为疾病分布和管腔狭窄的存在作为评估的一部分。 CDEIS 和 SES-CD 都是经过验证的评分系统。对于本研究,由于研究兴趣仅在于评估粘膜炎症,因此将使用基于 SES-CD 的用于粘膜受累的描述词,并将粘膜愈合定义为没有粘膜溃疡。

局灶性扁平或息肉状病变 检测到的怀疑增生或发育不良的浅表病变的形态将使用更新的巴黎分类(表 3,图 3)进行描述。32 无蒂病变的垂直高度 >2.5 毫米,而轻度升高的则为病变<2.5mm。对于挖出的病灶,深度> 1.2mm,而对于轻微凹陷的病灶,深度小于1.2mm。纵向放置在病变旁边的活检钳是一个有用的参考标准(闭合钳口的直径为 2.5 毫米,而单钳口的直径为 1.2 毫米)。将描述估计的病变大小、颜色和边缘。将记录内窥镜诊断。

组织学发现的文件 粘膜炎症的组织学严重程度 疾病活动的组织学评估的分类系统已经发表。对于 UC 或 IC,这将使用 Nancy 组织学指数进行评估。 0 级和 1 级定义组织学缓解,2 级定义为轻度活动性疾病,3 级定义为中度活动性疾病,4 级定义为严重活动性疾病。 Nancy 指数已经过验证。

对于 CD,这将使用之前由比利时鲁汶的 IBD 研究小组开发的评分系统进行评估。尽管该评分系统已广泛用于研究,但尚未得到验证。

局灶性扁平或息肉样病变将使用 WHO 对结直肠锯齿状病变和息肉的分类以及 Riddell 系统对 IBD 相关发育不良进行分类。 IBD 相关的发育不良被定义为结肠上皮的明确肿瘤性改变。应该强调的是,这种发育不良的上皮不仅可能是癌的标志物或前体,而且本身可能是恶性的,并与直接侵入下层组织有关。该定义类似于不存在 IBD 的结肠腺瘤、胃肠道其余部分的肿瘤性病变和其他上皮细胞的发育异常定义。发育异常是根据微观特征的组合来确定的,包括 1) 结构改变超过慢性结肠炎修复导致的结构改变,通常类似于腺瘤的腺体排列,以及 2) 细胞学异常,主要是细胞和核多形性、核色素沉着症,核极性丧失,核显着分层。

研究类型ICMJE介入性
研究阶段ICMJE不适用
研究设计ICMJE分配:不适用
干预模式:单组分配
掩蔽:无(打开标签)
主要目的:诊断
条件ICMJE炎症性肠病
干预ICMJE设备:拉曼光谱(SPECTRA IMDx)
SPECTRA IMDx 包括激光系统、光谱仪、安装了分析算法的计算机和其他辅助部件。 SPECTRA IMDx 探头与主系统相连。 SPECTRA IMDx 探头是光纤和光学组件的组件,用于最大程度地传输光能。使用时,激光系统将发射 785nm 近红外激光,该激光将通过 SPECTRA IMDx 探头传输到远端。当激光在组织表面受到询问时,光能被吸收和反射。然后从 SPECTRA IMDx 探头的远端收集反射能量,传输回主系统,并通过光谱仪。然后处理收集到的信号以获得用于诊断分类的干净拉曼信号。
研究武器ICMJE不提供
出版物 *不提供

* 包括数据提供者提供的出版物以及 Medline 中由 ClinicalTrials.gov 标识符(NCT 编号)确定的出版物。
招聘信息
招聘状态ICMJE招聘
预计入学人数ICMJE
(投稿时间:2021年5月11日)
100
最初预计入学人数ICMJE与当前相同
预计研究完成日期ICMJE 2023 年 4 月
预计主要完成日期2023 年 4 月(主要结果测量的最终数据收集日期)
资格标准ICMJE

纳入标准:

  1. 已知或疑似溃疡性结肠炎克罗恩病的诊断
  2. 年龄 21 至 90 岁(根据樟宜综合医院管理的患者人口统计选择年龄范围)
  3. 提供知情同意的能力

排除标准:

  1. 存在严重凝血功能障碍,无法进行内窥镜活检
  2. 拒绝同意
  3. 怀孕科目
  4. 监禁状态
性别/性别ICMJE
适合学习的性别:全部
时代ICMJE 21 岁至 90 岁(成人、老年人)
接受健康志愿者ICMJE
联系方式ICMJE
联系人:Tiing Leong Ang +65-6788 8833 ang.tiing.leong@singhealth.com.sg
上市地点国家/地区ICMJE新加坡
删除位置国家/地区
行政信息
NCT 号码ICMJE NCT04888299
其他研究 ID 号ICMJE 2021/2000
设有数据监控委员会
美国 FDA 监管产品
研究美国 FDA 监管的药品:
研究美国 FDA 监管的设备产品:
IPD 共享声明ICMJE
计划共享 IPD:
责任方樟宜综合医院
研究发起人ICMJE樟宜综合医院
合作者ICMJE不提供
调查员ICMJE不提供
PRS账户樟宜综合医院
验证日期2021 年 5 月

国际医学期刊编辑委员会和世界卫生组织 ICTRP 要求的ICMJE数据元素
研究描述
简要总结:

炎症性肠病 (IBD) 是慢性炎症性疾病,可分为溃疡性结肠炎 (UC)、克罗恩病 (CD) 和不确定性结肠炎 (IC)。深度缓解已被证明可以改善疾病结果。内镜和组织学缓解之间可能缺乏一致性。患有长期结肠炎的 IBD 患者有发生发育异常和结直肠癌 (CRC) 的风险。然而,在结肠镜检查期间诊断 IBD 患者的异型增生可能具有挑战性,因为异型增生通常表现为无蒂病变,仅存在细微的可见变化,甚至由于周围的炎症、疤痕、假息肉或增生而看不见。虽然白光内镜和色素内镜是目前成像的标准方式,但在改善不典型增生的内镜诊断和提高内镜和组织学缓解的一致性方面仍有差距需要弥合。拉曼光谱是一种非弹性光散射技术,可提供生物组织分子组成和结构的特定指纹。与标准内窥镜检查相比,它可能能够提供额外的诊断信息。已开发出用于在结肠镜检查期间改进体内组织表征和诊断的第二代拉曼内窥镜系统(SPECTRA IMDx 系统)。初步数据表明其在结肠镜检查期间诊断结直肠肿瘤的实用性。目前缺乏有关在 IBD 背景下应用这种新技术的数据。具体而言,产生的光谱信号是否可用于更好地对疾病缓解进行分类,从而与标准内窥镜检查相比实现更高的组织学一致性。目前还不清楚该技术是否可用于区分 IBD 患者的发育不良粘膜和非发育不良粘膜。

假设

  1. 基于拉曼光谱的人工智能系统有可能用于区分疾病缓解与活动性粘膜炎症,从而提高内窥镜和组织学缓解之间的一致性,并有可能减少结肠镜检查期间实时随机活检的需求。
  2. 基于拉曼光谱的人工智能系统有可能将 IBD 患者的发育不良黏膜(低度和高度不典型增生;结直肠癌)与非发育不良黏膜区分开来。在结肠镜检查期间实时。

状况或疾病 干预/治疗阶段
炎症性肠病设备:拉曼光谱(SPECTRA IMDx)不适用

表演显示详细说明
学习规划
学习信息布局表
学习类型介入(临床试验)
预计入学人数 100名参与者
分配:不适用
干预模式:单组分配
掩蔽:无(打开标签)
主要目的:诊断
官方名称:基于拉曼光谱的人工智能系统在体内评估炎症性肠病成人结直肠肿瘤的黏膜愈合和诊断的可行性研究
实际学习开始日期 2021 年 4 月 14 日
预计主要完成日期 2023 年 4 月
预计 研究完成日期 2023 年 4 月
武器和干预
结果措施
主要结果测量
  1. 拉曼光谱根据组织病理学的金标准确定 IBD 粘膜愈合和 IBD 相关发育不良的可行性 [时间框架:24 个月]
    敏感性、特异性


次要结果测量
  1. 拉曼光谱在评估 IBD 粘膜愈合和 IBD 相关发育不良中的诊断性能与组织病理学的黄金标准相比 [时间框架:24 个月]
    阳性预测值和阴性预测值


资格标准
联系方式和地点
追踪信息
首次提交日期ICMJE 2021 年 4 月 28 日
首次发布日期ICMJE 2021 年 5 月 17 日
最后更新发布日期2021 年 5 月 17 日
实际研究开始日期ICMJE 2021 年 4 月 14 日
预计主要完成日期2023 年 4 月(主要结果测量的最终数据收集日期)
当前主要结局指标ICMJE
(投稿时间:2021年5月11日)
拉曼光谱根据组织病理学的金标准确定 IBD 粘膜愈合和 IBD 相关发育不良的可行性 [时间框架:24 个月]
敏感性、特异性
原始主要结局指标ICMJE与当前相同
更改历史未发布任何更改
当前次要结局指标ICMJE
(投稿时间:2021年5月11日)
拉曼光谱在评估 IBD 粘膜愈合和 IBD 相关发育不良中的诊断性能与组织病理学的黄金标准相比 [时间框架:24 个月]
阳性预测值和阴性预测值
原始次要结果测量ICMJE与当前相同
当前的其他预先指定的结果措施不提供
原始的其他预先指定的结果措施不提供
描述性信息
简要标题ICMJE基于拉曼光谱的炎症性肠病人工智能系统
官方名称ICMJE基于拉曼光谱的人工智能系统在体内评估炎症性肠病成人结直肠肿瘤的黏膜愈合和诊断的可行性研究
简要总结

炎症性肠病 (IBD) 是慢性炎症性疾病,可分为溃疡性结肠炎 (UC)、克罗恩病 (CD) 和不确定性结肠炎 (IC)。深度缓解已被证明可以改善疾病结果。内镜和组织学缓解之间可能缺乏一致性。患有长期结肠炎的 IBD 患者有发生发育异常和结直肠癌 (CRC) 的风险。然而,在结肠镜检查期间诊断 IBD 患者的异型增生可能具有挑战性,因为异型增生通常表现为无蒂病变,仅存在细微的可见变化,甚至由于周围的炎症、疤痕、假息肉或增生而看不见。虽然白光内镜和色素内镜是目前成像的标准方式,但在改善不典型增生的内镜诊断和提高内镜和组织学缓解的一致性方面仍有差距需要弥合。拉曼光谱是一种非弹性光散射技术,可提供生物组织分子组成和结构的特定指纹。与标准内窥镜检查相比,它可能能够提供额外的诊断信息。已开发出用于在结肠镜检查期间改进体内组织表征和诊断的第二代拉曼内窥镜系统(SPECTRA IMDx 系统)。初步数据表明其在结肠镜检查期间诊断结直肠肿瘤的实用性。目前缺乏有关在 IBD 背景下应用这种新技术的数据。具体而言,产生的光谱信号是否可用于更好地对疾病缓解进行分类,从而与标准内窥镜检查相比实现更高的组织学一致性。目前还不清楚该技术是否可用于区分 IBD 患者的发育不良粘膜和非发育不良粘膜。

假设

  1. 基于拉曼光谱的人工智能系统有可能用于区分疾病缓解与活动性粘膜炎症,从而提高内窥镜和组织学缓解之间的一致性,并有可能减少结肠镜检查期间实时随机活检的需求。
  2. 基于拉曼光谱的人工智能系统有可能将 IBD 患者的发育不良黏膜(低度和高度不典型增生;结直肠癌)与非发育不良黏膜区分开来。在结肠镜检查期间实时。
详细说明

1. 背景和原理 炎症性肠病 (IBD) 是慢性炎症性疾病,可分为溃疡性结肠炎 (UC)、克罗恩病 (CD) 和不确定性结肠炎 (IC)。 UC 的特征是从直肠远端开始的慢性黏膜炎症,向近端持续延伸一段不同的距离,通常在发炎和非发炎的粘膜之间突然分界。 CD 的特征是慢性肉芽肿性炎症的不连续部分,可以是透壁的,除了结肠还涉及小肠和上消化道。 1 当难以区分 UC 和 CD 时使用术语 IC . UC、CD 和 IC 是慢性、进行性和致残的疾病。治疗需要超越症状控制,旨在治疗内窥镜/肉眼可见的病变,最终目的是预防结构损伤和残疾,从而改善长期临床结果。虽然内镜缓解是目前的治疗目标,但新出现的数据表明,通过组织学缓解实现深​​度缓解,而不仅仅是内镜缓解,可能会带来额外的好处。与临床和生物活动密切相关的常用内窥镜严重度系统包括修正的梅奥内窥镜评分 6 和溃疡性结肠炎内镜严重度指数 (UCEIS) 以及克罗恩病内镜严重度指数 (CDEIS) 和简化内镜活动评分CD 的克罗恩病 (SES-CD)。然而,观察者间的差异仍然是这些视觉分数的重大限制。此外,内镜和组织学缓解之间也可能缺乏一致性。患有长期结肠炎的 IBD 患者有发生发育异常和结直肠癌 (CRC) 的风险。多项病例对照研究和基于人群的队列研究表明,内窥镜监测可改善结肠癌风险增加的 IBD 患者的 CRC 相关生存率。国际胃肠道学会广泛推荐内窥镜监测用于早期发现和切除异型增生或结直肠癌。然而,与非 IBD 患者不同,在结肠镜检查期间诊断 IBD 患者的发育异常可能具有挑战性,因为发育异常通常表现为无蒂病变,仅存在细微的可见变化,甚至由于周围的炎症、疤痕、假息肉而无法看到,或增生。虽然高清晰度白光内镜和彩色内镜是目前成像的标准方式,但在改善不典型增生的内镜诊断和提高内镜和组织学缓解的一致性方面仍有差距需要弥合。

拉曼光谱是一种非弹性光散射技术,能够提供分子组成和生物组织结构的特定光谱指纹。当光能入射到组织上时,光能被吸收并随后散射。大部分能量以弹性方式散射,但有少量 (<1%) 能量以非弹性方式散射。这种非弹性散射称为拉曼散射,通过与不同分子组成相关的波长偏移来测量。例如,850 - 1150、1200 - 1500 和 1600 - 1750 cm-1 的光谱范围分别对应于与蛋白质、核酸和脂质相关的信号。癌组织与较高的代谢率相关,因此与非癌组织的分子构成不同。通过研究组织的拉曼光谱(也可作为生物指纹),研究人员可以确定组织是癌变还是非癌变。拉曼光谱已被报道用于结肠直肠组织表征和体外诊断。 Molckovsky 等人应用内窥镜兼容的拉曼探针进行体内腺瘤和增生性息肉的鉴别诊断,但获得的组织拉曼光谱仅限于所谓的指纹 (FP) 范围(即 800-1800 cm-1),并且采集时间很长(> 5 s),这对于常规临床内窥镜检查来说是不切实际的。由于内在器官的组织拉曼信号本质上非常微弱和压倒性的组织自体荧光 (AF),FP 拉曼光谱在患者中的诊断效率可能会受到影响。除了结直肠肿瘤,拉曼光谱已经在 IBD 的背景下进行了小规模的体外和体内研究,在区分粘膜愈合和炎症以及区分 UC 和 CD 方面取得了可喜的结果,但是这些 IBD 相关研究面临与结直肠肿瘤研究类似的局限性,尤其是在有效体内诊断的实用性方面。最近的注意力集中在使用高波数 (HW) 范围(例如,2800-3600 cm-1),因为 HW 光谱范围表现出更强的组织拉曼信号,同时来自组织 AF 和光纤探头的背景干扰更少.将 FP 和 HW 拉曼技术结合用于体内组织拉曼测量有多种理由:(i) 对于可能表现出强烈 AF 压倒组织 FP 拉曼信号的组织,HW 范围仍可能包含用于组织诊断的强烈组织拉曼峰; (ii) FP 和 HW 拉曼光谱提供互补的生物分子信息,结合 FP/HW 拉曼技术可以改善组织表征和诊断。最近,一种新型的第二代 785 纳米激发拉曼内窥镜可以同时测量 FP 拉曼光谱(即 800-1800 cm-1)和高波数 (HW)(即 2800-3600 cm-1)拉曼开发了实时(< 0.5 s)光谱,以改善结肠镜检查期间的体内组织表征和诊断。同步 FP/HW 拉曼技术与 1.8 毫米内窥镜兼容的光纤拉曼探头结合,结合蓝宝石球透镜,用于探测与发育不良相关的结直肠组织表面的生物分子特征。这已被用于创建 SPECTRA IMDx 系统,该系统在细胞水平上询问组织并利用分子信息为医生提供结肠镜检查期间实时的体内可操作信息。 SPECTRA IMDx 包括激光系统、光谱仪、安装了分析算法的计算机和其他辅助部件。 SPECTRA IMDx 探头与主系统相连。 SPECTRA IMDx 探头是光纤和光学组件的组件,用于最大程度地传输光能。使用时,激光系统将发射 785nm 近红外激光,该激光将通过 SPECTRA IMDx 探头传输到远端。当激光在组织表面受到询问时,光能被吸收和反射。然后从 SPECTRA IMDx 探头的远端收集反射能量,传输回主系统,并通过光谱仪。然后处理收集到的信号以获得用于诊断分类的干净拉曼信号。

目前缺乏有关在 IBD 背景下应用这种新技术的数据。具体而言,产生的光谱信号是否可用于更好地对疾病缓解进行分类,从而与标准内窥镜检查相比实现更高的组织学一致性。目前还不清楚该技术是否可用于区分 IBD 患者的发育不良粘膜和非发育不良粘膜。

概述 这是一项前瞻性观察研究,对所有接受结肠镜检查的 IBD(CD、UC 或 IC)受试者进行了 24 个月的时间。工作流程总结在图 2 中。研究人员将在研究登记前获得知情同意书。参与本研究的受试者将仅持续结肠镜检查程序的持续时间,约为 30 至 45 分钟。将不需要受试者为了研究而额外访问医院。

肠道准备和内窥镜检查程序 在进行结肠镜检查之前,受试者需要按照标准临床实践使用肠道准备来清洁结肠。结肠镜检查的执行由内窥镜医师和患者自行决定是否使用镇静剂。在结肠镜检查过程中,使用带有或不带有辅助色素内镜的高清内窥镜系统进行结肠黏膜活检,以评估疾病活动状态或阐明检测到的局灶性病变的性质,这可能是非肿瘤性,如增生性或炎症后息肉,或肿瘤性,如 IBD 相关的发育不良或散发性结直肠肿瘤。升结肠、横结肠、降结肠、乙状结肠和直肠的检查结果将分别记录。也可以使用圈套​​器切除病变。在对每个区域进行预期活检之前,或在内窥镜息肉切除术之前,将通过结肠镜的工作通道插入 SPECTRA IMDx 探针,以与粘膜表面接触以收集拉曼信号。然后获得活检并标记,以便获得的拉曼信号可以与组织学的黄金标准相关联,以创建诊断分类器。作为学习要求的一部分,不会在录音带、电影/视频或其他电子媒体上放置任何程序。内窥镜检查结果将以标准电子医疗报告格式记录。内窥镜检查和组织学结果将被转录到患者病例报告表并取消识别。

粘膜炎症的严重程度 内窥镜评估疾病活动的分类系统已经发布。31 对于 UC 和 IC,疾病活动的严重程度将根据梅奥内窥镜分项评分 6 和 UCEIS 进行描述。 UCEIS 已经过验证。

对于 CD,内窥镜疾病严重程度的定义不仅取决于粘膜炎症的严重程度,而且评分系统如克罗恩病内窥镜严重程度指数 (CDEIS) 和克罗恩病简单内窥镜评分 (SES-CD) 包含其他组件,例如作为疾病分布和管腔狭窄的存在作为评估的一部分。 CDEIS 和 SES-CD 都是经过验证的评分系统。对于本研究,由于研究兴趣仅在于评估粘膜炎症,因此将使用基于 SES-CD 的用于粘膜受累的描述词,并将粘膜愈合定义为没有粘膜溃疡。

局灶性扁平或息肉状病变 检测到的怀疑增生或发育不良的浅表病变的形态将使用更新的巴黎分类(表 3,图 3)进行描述。32 无蒂病变的垂直高度 >2.5 毫米,而轻度升高的则为病变<2.5mm。对于挖出的病灶,深度> 1.2mm,而对于轻微凹陷的病灶,深度小于1.2mm。纵向放置在病变旁边的活检钳是一个有用的参考标准(闭合钳口的直径为 2.5 毫米,而单钳口的直径为 1.2 毫米)。将描述估计的病变大小、颜色和边缘。将记录内窥镜诊断。

组织学发现的文件 粘膜炎症的组织学严重程度 疾病活动的组织学评估的分类系统已经发表。对于 UC 或 IC,这将使用 Nancy 组织学指数进行评估。 0 级和 1 级定义组织学缓解,2 级定义为轻度活动性疾病,3 级定义为中度活动性疾病,4 级定义为严重活动性疾病。 Nancy 指数已经过验证。

对于 CD,这将使用之前由比利时鲁汶的 IBD 研究小组开发的评分系统进行评估。尽管该评分系统已广泛用于研究,但尚未得到验证。

局灶性扁平或息肉样病变将使用 WHO 对结直肠锯齿状病变和息肉的分类以及 Riddell 系统对 IBD 相关发育不良进行分类。 IBD 相关的发育不良被定义为结肠上皮的明确肿瘤性改变。应该强调的是,这种发育不良的上皮不仅可能是癌的标志物或前体,而且本身可能是恶性的,并与直接侵入下层组织有关。该定义类似于不存在 IBD 的结肠腺瘤、胃肠道其余部分的肿瘤性病变和其他上皮细胞的发育异常定义。发育异常是根据微观特征的组合来确定的,包括 1) 结构改变超过慢性结肠炎修复导致的结构改变,通常类似于腺瘤的腺体排列,以及 2) 细胞学异常,主要是细胞和核多形性、核色素沉着症,核极性丧失,核显着分层。

研究类型ICMJE介入性
研究阶段ICMJE不适用
研究设计ICMJE分配:不适用
干预模式:单组分配
掩蔽:无(打开标签)
主要目的:诊断
条件ICMJE炎症性肠病
干预ICMJE设备:拉曼光谱(SPECTRA IMDx)
SPECTRA IMDx 包括激光系统、光谱仪、安装了分析算法的计算机和其他辅助部件。 SPECTRA IMDx 探头与主系统相连。 SPECTRA IMDx 探头是光纤和光学组件的组件,用于最大程度地传输光能。使用时,激光系统将发射 785nm 近红外激光,该激光将通过 SPECTRA IMDx 探头传输到远端。当激光在组织表面受到询问时,光能被吸收和反射。然后从 SPECTRA IMDx 探头的远端收集反射能量,传输回主系统,并通过光谱仪。然后处理收集到的信号以获得用于诊断分类的干净拉曼信号。
研究武器ICMJE不提供
出版物 *不提供

* 包括数据提供者提供的出版物以及 Medline 中由 ClinicalTrials.gov 标识符(NCT 编号)确定的出版物。
招聘信息
招聘状态ICMJE招聘
预计入学人数ICMJE
(投稿时间:2021年5月11日)
100
最初预计入学人数ICMJE与当前相同
预计研究完成日期ICMJE 2023 年 4 月
预计主要完成日期2023 年 4 月(主要结果测量的最终数据收集日期)
资格标准ICMJE

纳入标准:

  1. 已知或疑似溃疡性结肠炎克罗恩病的诊断
  2. 年龄 21 至 90 岁(根据樟宜综合医院管理的患者人口统计选择年龄范围)
  3. 提供知情同意的能力

排除标准:

  1. 存在严重凝血功能障碍,无法进行内窥镜活检
  2. 拒绝同意
  3. 怀孕科目
  4. 监禁状态
性别/性别ICMJE
适合学习的性别:全部
时代ICMJE 21 岁至 90 岁(成人、老年人)
接受健康志愿者ICMJE
联系方式ICMJE
联系人:Tiing Leong Ang +65-6788 8833 ang.tiing.leong@singhealth.com.sg
上市地点国家/地区ICMJE新加坡
删除位置国家/地区
行政信息
NCT 号码ICMJE NCT04888299
其他研究 ID 号ICMJE 2021/2000
设有数据监控委员会
美国 FDA 监管产品
研究美国 FDA 监管的药品:
研究美国 FDA 监管的设备产品:
IPD 共享声明ICMJE
计划共享 IPD:
责任方樟宜综合医院
研究发起人ICMJE樟宜综合医院
合作者ICMJE不提供
调查员ICMJE不提供
PRS账户樟宜综合医院
验证日期2021 年 5 月

国际医学期刊编辑委员会和世界卫生组织 ICTRP 要求的ICMJE数据元素