15 天前

从全切片图像到生物标志物预测:计算病理学中端到端深度学习的流程规范

Omar S. M. El Nahhas, Marko van Treeck, Georg Wölflein, Michaela Unger, Marta Ligero, Tim Lenz, Sophia J. Wagner, Katherine J. Hewitt, Firas Khader, Sebastian Foersch, Daniel Truhn, Jakob Nikolas Kather
从全切片图像到生物标志物预测:计算病理学中端到端深度学习的流程规范
摘要

苏木精-伊红(H&E)染色的全幻灯片图像(WSIs)是癌症诊断的基础。近年来,计算病理学领域中基于深度学习的方法不断发展,使得直接从WSIs预测生物标志物成为可能。然而,如何在大规模上准确地将组织表型与生物标志物关联起来,仍是实现精准肿瘤学中复杂生物标志物普及化的一个关键挑战。本协议介绍了一种实用的工作流程——实体瘤关联建模在病理学中的应用(STAMP),该流程利用深度学习技术,可直接从WSIs预测生物标志物。STAMP工作流程具有生物标志物无关性(biomarker-agnostic),并支持将基因组数据和临床病理学表格数据作为额外输入,与组织病理学图像共同用于建模。该协议包含五个主要阶段,已在多种研究问题中成功应用:问题定义、数据预处理、建模、评估与临床转化。STAMP工作流程的独特之处在于其强调作为协作框架的实用性,能够为临床医生与工程师共同开展计算病理学研究项目提供支持。作为示例任务,我们采用STAMP对结直肠癌中的微卫星不稳定性(MSI)状态进行预测,结果表明该方法在识别MSI-high肿瘤方面表现出优异的准确性。此外,我们还提供了开源代码库,该代码已在全球多家医院部署,用于构建计算病理学工作流程。STAMP工作流程仅需约一天的动手计算操作时间,并具备基本命令行操作知识即可完成。

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