Mard Kroniku tal-Kliewi (CKD): Int Adattat Għal Trapjanti tal-Kliewi Uniċi u Doppju?

għal aktar informazzjoni:ali.ma@wecistanche.com

Parti Ⅰ:Netwerk newrali għall-klassifikazzjoni tal-glomerulus ibbażat fuq stampi istoloġiċi tal-bijopsija tal-kliewi

Giacomo Donato Cascaranol,Francesco Saverio Debitontol & et al.

Sfond

Mard Kronika tal-Kliewi(CKD) hija kundizzjoni patoloġika kkaratterizzata minn deġenerazzjoni funzjonali tal-kliewi. CKD (Mard Kronika tal-Kliewi) hija t-12-il kawża tal-mewt, b'sa 1.1 miljun każ madwar id-dinja; iż-żieda fil-mortalità relatata ma' CKD (Mard Kronika tal-Kliewi)tal-aħħar snin jagħmilha waħda mill-kawżi tal-mewt li qed jiżdiedu b'rata mgħaġġla, flimkien mad-dijabete u d-dimenzja [1, 2].Kilwatrapjanthija l-aħjar terapija ta 'sostituzzjoni tal-kliewi kif żvelat li hija aktar effettiva mit-trattament tad-dijalisi f'termini ta' riskju ta 'mortalità fit-tul u, fl-istess ħin, għandha impatt imnaqqas fuq is-sistema tas-saħħa pubblika [3, 4].

Ikklikkja għal Cistanche NZ għal Mard kroniku tal-kliewi

Liyanage et al. stmat li 2.6 miljun ruħ, quddiem 4.9 miljun pazjent, irċevew terapija ta' sostituzzjoni tal-kliewi madwar id-dinja fl-2010, li jissuġġerixxi li mill-inqas 2.3 miljun ruħ setgħu mietu qabel iż-żmien minħabba li ma setgħetx tiġi aċċessata terapija xierqa [5].

Minħabba l-ħtieġa dejjem tiżdied ta 'kliewitrapjanti[6], studji differenti ppruvaw iwessgħu l-kriterji għall-aċċettazzjonikliewigħat-trapjant, li huma ġeneralment esklużi abbażi tal-età tad-donatur u karatteristiċi oħra relatati kemm mal-kwalità u d-dimensjoni tal-kliewi[7,8].

Moore et al. wettaq paragun bejn dualkliewitrapjantminn Donaturi ta’ Kriterji Estiżi (ECDs) u waħedhomkliewitrapjantminn ECDs konkorrenti u donaturi ta’ kriterji standard. L-awturi vvalutaw li l-użu ta 'dualtrapjant tal-kliewiminn donaturi marġinali hija għażla vijabbli u li l-funzjoni renali tista’ tinkiseb, sakemm it-tnejnkliewijiġu trapjantati f'riċevitur wieħed [9].

Remuzzi et al. ippropona teknika biex tivvaluta l-kliewikundizzjonibilli tevalwa bijopsiji istoloġiċi [10]. Il-kriterju ta 'evalwazzjoni, magħruf bħala l-punteġġ Karpinski, jikkunsidra l-evoluzzjoni (f'perċentwali) ta' kundizzjoni patoloġika ta 'erba' oqsma funzjonali ewlenin: glomerulosclerosis, atrofija tubulari, fibrożi interstizjali, u sklerożi arterjali. Dan il-punteġġ ivarja minn 0 sa 12, u iktar ma jkun għoli n-numru, iktar ikun agħarkundizzjoni tal-kliewi [10-12]. Kliewib’punteġġ Karpinski minn 0 sa 3 u minn 4 sa 6 huma meqjusa adattati għaltrapjanti singoli u doppji, rispettivament.

Trattament tal-mard tal-kliewi: cistanche u trapjant tal-kliewi

Biex jivvalutaw il-punteġġ Karpinski, il-patoloġi jwettqu l-evalwazzjoni viżwali tal-Immaġini Sħiħa-Slide istopatoloġiċi (WSIs). Dan il-proċess ġeneralment jieħu ħafna ħin, suxxettibbli għal żball, u wkoll suġġettiv.

Biex jingħelbu dawn l-iżvantaġġi, l-iżvilupp ta 'sistemi ta' Dijanjosi Megħjuna mill-Kompjuter (CAD) ibbażati fuq analiżi tal-immaġni tat-tessut istopatoloġiku għall-appoġġ tal-komputazzjoni tal-punteġġ huwa progress siewi.

Xogħlijiet ta 'letteratura reċenti juru l-applikazzjoni ta' tekniki ta 'pproċessar ta' immaġni u tagħlim bil-magni biex janalizzawkliewiistopatoloġikuWSIs għall-iskoperta u l-klassifikazzjoni tal-glomeruli. L-approċċi tal-ipproċessar tal-immaġini għandhom l-għan li jiġu estratti karatteristiċi sinifikanti, eż. dawk ibbażati fuq l-analiżi tal-forma u n-nisġa; imbagħad, algoritmi ta 'tagħlim tal-magni, bħal Netwerks Neurali Artifiċjali (ANNs) baxxi jew profondi, jieħdu deċiżjonijiet ibbażati fuq karatteristiċi estratti.

Simon et al, for example, proposed texture-based features set as a simple but effective automatic method for glomeruli localization [13]. The authors applied the algorithm on renal tissue sections and biopsies of large histopathological WSIs. The features extracted from an adaptation of the Local Binary Pattern (LBP) algorithm were used to train a Support Vector Machine(SVM)model. The authors reported high precision(>90%) and reasonable recall (>70 fil-mija) bħala riżultati.

Biex twettaq skoperta komprensiva ta 'glomeruli f'immaġini ta' sħaħkliewisezzjonijiet, Kato et al. ippropona deskrittur ġdid imsejjaħ Segmental HOG (Histogram of Oriented Gradients)[14]. L-awturi sostnew ir-robustezza tas-soluzzjoni u l-outputs ta 'segmentazzjoni ta' kwalità għolja; barra minn hekk, l-awturi qabblu Segmental HOG ma 'Rettangular HOG u wera li l-ewwel approċċ laħaq titjib sinifikanti fil-prestazzjoni tas-sejbien.

Diversi awturi, minflok, iffokaw fuq l-analiżi tal-forma u l-kulur tal-glomeruli. Kotyk et al. ipproponew soluzzjoni ġdida biex tiffaċċja l-varjazzjoni wiesgħa ta 'intensità u l-inkonsistenza f'termini ta' forma u daqs tal-glomeruli fil-korpuskulu renali. L-approċċ propost, ibbażat fuq it-teknika tal-Analizzatur tal-Partiċelli, ippermetta l-iskoperta tal-korpuscle renali u l-kejl li ġej tad-dijametru tal-glomerulus u l-wisa 'spazjali ta' Bowman. L-awturi jivvalutaw li l-approċċ kien robust għad-deformazzjonijiet tal-glomeruli anke b'ipertrofija glomerulari [15]. Analiżi ta 'l-effetti ta' diversità sinifikanti ta 'kulur u forma tat-tessut fuq stampi slide sħaħ saret minn Zhao et al. [16]. L-awturi ffukaw fuq l-estrazzjoni tal-wisa 'tal-kapsula ta' Bowman biex jiddisinjaw qafas awtomatizzat ta 'estrazzjoni tal-glomerulus mill-mikrografija tat-tessut renali kollu. Is-sistema ġiet ittestjata fuq tessuti tal-kliewi ta' primati mhux umani b'tebgħa ta' Haematoxylin u Eosin(HE).

Bukowy et al. ippropona fluss tax-xogħol ta' analiżi differenti. Fi [17], l-awturi żviluppaw netwerk newrali konvoluzzjonali biex jiskopru glomeruli f'sezzjonijiet tal-kliewi mtebbgħin bi trikromju. Il-proċedura ġiet ittestjata fuq il-farkliewiu r-riżultati rrappurtati, rigward il-klassifikazzjoni ta 'glomeruli b'saħħithom u bil-ħsara, juru preċiżjoni medja u sejħa lura ta' 96.94 fil-mija u 96.79 fil-mija, rispettivament.

F'xogħol preċedenti minn Bevilacqua et al, sistema CAD għas-segmentazzjoni u d-diskriminazzjoni ta 'vini tad-demm ver-sus tubuli minn bijopsiji fil-kliewitessut ġie ddisinjat u ttestjat [18]. Immaġini istoloġiċi bi tbajja 'Peri-odic Acid-Schiff(PAS) intużaw biex jissegmentaw Reġjuni ta' Interess (ROIs) u estratt karatteristiċi Haralick li jippermettu proċedura ta 'klassifikazzjoni sussegwenti bl-użu ta' algoritmi bbażati fuq ANNs. Ir-riżultati tat-test iddeterminaw li l-approċċ ANN sorveljat kien konsistenti, li jippermetti li tinkiseb prestazzjoni tajba ta 'klassifikazzjoni.

Dan ix-xogħol jiffoka fuq l-evalwazzjoni awtomatika takliewibijopsiji, li jittrattaw kundizzjoni patoloġika speċifika kkunsidrata mill-punteġġ Karpinski: glomerulosclerosis, ie. il-proporzjon bejn glomeruli sklerożi u n-numru globali ta 'glomeruli. Biex tagħmel dan, l-iskoperta u d-diskriminazzjoni tal-kundizzjoni sklerotika li taffettwa l-glomeruli minn dawk mhux sklerotiċi huma kruċjali. Kif diġà rrappurtat f'xogħlijiet mill-aktar avvanzata, dan huwa kompitu ta 'sfida minħabba l-varjazzjonijiet ta' intensità wiesgħa tal-glomeruli u l-inkonsistenzi fil-forma u d-daqs.

trattament ta' mard tal-kliewi:trapjanti singoli u doppjiriċerki

Ġiet iddisinjata u evalwata kombinazzjoni ta 'algoritmi ta' estrazzjoni ta 'karatteristiċi differenti biex tiġi diskriminata l-kundizzjoni tal-glomeruli. Il-letteratura rrappurtata turi algoritmi speċifiċi u uniċi għall-ipproċessar tal-immaġni applikati fuq tipi differenti ta 'tbajja' u WSIs mhux umani. Is-sett ta 'karatteristiċi proposti f'dan ix-xogħol, minflok, ġej minn ġabra ta' żewġ familji ta 'algoritmi estratturi ta' karatteristiċi użati, magħrufa sew u ta 'skop ġenerali, karatteristiċi iemorfoloġiċi u tessut. Dawn il-familji ta 'karatteristiċi huma inklużi wkoll f'xi wħud mill-algoritmi proposti fil-letteratura, iżda f'dan ix-xogħol, ġew estratti minn WSIs umani bi tbajja' PAS. Barra minn hekk, il-pipeline ta 'klassifikazzjoni, iddettaljat fil-Metodi, jinkludi wkoll proċeduri għat-tnaqqis tal-karatteristiċi li jippermettu d-disinn ta' Netwerk Neurali Artifiċjali baxx. Il-fluss tax-xogħol ġenerali propost f'dan ix-xogħol, u l-integrazzjoni mal-proċedura ppreżentata fi[18], se jippermettulna nibnu sistema CAD kompluta għall-analiżi tal-WSIs istopatoloġiċi.

Riżultati

Ir-riżultati miksuba bl-evalwazzjoni tal-fluss tax-xogħol tal-klassifikazzjoni propost fuq is-sett tat-test huma rrappurtati. B'mod partikolari, ir-riżultati jirreferu għall-prestazzjoni miksuba meta wieħed iqis is-sett imnaqqas ta' karatteristiċi klassifikati bl-użu ta' ANN baxxi cross-validated. Kif irrappurtat fit-Tabella 1, is-sett tat-test kien kostitwit minn 579 immaġini tal-glomeruli: 87 sklerotiku, 492 mhux sklerotiku.

Biex tiġi evalwata l-istabbiltà tal-fluss tax-xogħol, saru 10 ġirjiet tal-proċess kollu. Ir-riżultati miksuba huma miġbura fil-qosor fit-Tabella 2. B'mod partikolari, ir-riżultati huma rrappurtati f'termini ta 'medja u devjazzjoni standard ta' diversi metriċi, jiġifieri l-Eżattezza (Eq.1), Preċiżjoni (Eq.2), Recall (Eq.3), u Matthews Koeffiċjent ta' Korrelazzjoni (Eq.4)[19], evalwat skont il-matriċi ta' konfużjoni rrappurtata fit-Tabella 3.

Fost l-iterazzjonijiet, l-aħjar riżultati huma rrappurtati fit-Tabella 4, filwaqt li l-matriċi ta 'konfużjoni korrispondenti hija rrappurtata fit-Tabella 5.

Il-fluss tax-xogħol implimentat jippermetti l-klassifikazzjoni tal-glomeruli sklerotiċi u mhux sklerotiċi b'prestazzjoni tajba (MCC=0.95 u Preċiżjoni medja=0.99) u varjabilità baxxa (MCC std=0.01) u Preċiżjoni std<0.00)(see table="" 2).="" precision="" and="" recall="" are="" equal="" to="" 0.98="" and="" 0.93,="" respectively,="" thus="" showing="" that="" the="" proposed="" system="" achieves="" a="" better="" performance="" in="" the="" non-sclerotic="" evaluation(all="" the="" non-sclerotic="" glomeruli="" were="" detected="" in="" the="" best="">

Tabella 1 Konfigurazzjoni tas-sett tad-dejta	Tabella 2 Paragun tal-metriċi ta '10 initializations tan-netwerk

Tabella 3 Matriċi ta' Konfużjoni għall-komputazzjoni tal-metriċi	Tabella 4 Paragun tal-metriċi ta 'inizjalizzazzjoni ta' 10 netwerk

Tabella 5 Matriċi ta' konfużjoni tal-aħjar mudell

Diskussjoni

Meta evalwaw l-approċċ propost fuq sett tat-test indipendenti, il-fluss tax-xogħol tal-klassifikazzjoni kiseb MCC medju u Preċiżjoni ta' {{0}}.95 u 0.99, rispettivament, u varjabilità baxxa fuq 10 iterazzjonijiet indipendenti (MCC std{{5} }.01 u Preċiżjoni std<0.00). good="" precision="" and="" recall="" were="" also="" obtained="" (precision:="" 0.9844±0.0111,="" recall:="" 0.9310±0.0153).="" the="" proposed="" approach="" thus="" leads="" to="" an="" improvement="" of="" the="" classification="" performance="" if="" compared="" to="" the="" reported="" literature[13,="">

Waqt l-implimentazzjoni u l-evalwazzjoni tal-fluss tax-xogħol irrappurtat, aħna ffaċċjajna u ttestjajna l-problema ta 'żbilanċ tad-dejta komuni, li ġiet solvuta bl-użu tal-MCC bħala koeffiċjent ta' tqabbil tal-prestazzjoni u kurva ROC għall-għażla tal-limitu ta 'klassifikazzjoni ottimali. Ir-riżultati rrappurtati jissuġġerixxu li s-setup tal-fluss tax-xogħol propost huwa affidabbli għad-dominju investigat, u jappoġġja l-prattika klinika li tiddiskrimina ż-żewġ klassijiet ta 'glomeruli.

Meta analizzaw il-glomeruli klassifikati ħażin, sibna wkoll li l-immaġini tal-input li jikkorrispondu għall-kampjuni klassifikati ħażin urew artifacts tat-tbajja 'jew partijiet parzjali (l-aktar fuq it-truf); eżempji komuni huma msemmija f'Fig.1.Fil-prattika klinika, madankollu, il-patoloġi jarmu dawn l-immaġini li jistgħu wkoll jiġu esklużi fil-fluss tax-xogħol propost billi jfasslu strateġiji biex jiskopru immaġini minn qabel affettwati minn problemi bħal dawn.

Trattament tal-mard tal-kliewi: trapjanti tal-kliewi singoli u doppji

Agħfas HAWN GĦALL-PARTI Ⅱ