Żvilupp U Validazzjoni Ta’ Mudell ta’ Tagħlim Profond Biex Jikkwantifika Glomerulosclerosis f’Kampjuni ta’ Bijopsija tal-Kliewi

Kuntatt:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

IntroduzzjoniAktar minn 100 000 pazjenti bħalissa qed jistennew atrapjant tal-kliewi.1 Minkejja l-ħtieġa dejjem tikber, bejn 17 fil-mija u 20 fil-mija tal-kliewi rkuprati għat-trapjant jintremew.2-4 B'nuqqas ta' organi u domanda dejjem tiżdied għaltrapjanti tal-kliewi, hemm bżonn urġenti li jitnaqqas ir-rimi bla bżonn ta' organi.3

Ir-riżultat tal-bijopsija huwa rrapportat bħala l-aktar fattur importanti fid-deċiżjoni li tuża jew twarrab il-kliewi ta’ donatur.5 Bosta investigazzjonijiet rabtu ħsara kronika fid-donatur.kampjuni tal-bijopsija tal-kliewib'riżultati ta' trapjant.6-12 Livell ta' 20 fil-mijaglomerulosclerosis globalijintuża ta’ spiss bħala punt ta’ qtugħ fid-deċiżjoni tat-trapjant u huwa fattur ewlieni li jissejjes għaliex ir-riżultat tal-bijopsija huwa l-aktar raġuni komuni li organu jiġi miċħud għat-trapjant fl-Istati Uniti.4

Studji reċenti jindikaw li kliewi aċċettabbli qed jintremew minħabba interpretazzjoni varjabbli u inkonsistenti tal-kampjun tal-bijopsija tad-donaturi.3,13,14 Anke metrika li tidher sempliċi bħall-perċentwaliglomerulosclerosis globalihija suġġetta għal varjazzjoni umana sinifikanti.15-17 Artifacts tal-iffriżar, nuqqas ta' għarfien espert ta' subspeċjalità, teħid ta' kampjuni inadegwat, u n-natura sensittiva għaż-żmien ta' dawn l-evalwazzjonijiet kollha jikkontribwixxu għal żbalji umani.

Riċentement, it-tagħlim fil-fond (DL) wera l-potenzjal li jtejjeb ir-riproduċibilità u l-eżattezza fl-eżaminazzjoni istopatoloġika.18-26 Studji preċedenti minn laboratorji oħra użaw approċċi DL għal skoperta awtomatizzata ta' glomeruli mhux sklerotiċi u globalment sklerotiċi.27-31Madankollu. , Dawn it-tekniki jiddependu fuq tbajja speċjali, bħal tbajja perjodika ta 'aċidu–Schiff jew Masson trichrome, li mhumiex prattiċi fl-issettjar sensittiv għall-ħin ta' sezzjonijiet iffriżati. Xogħol preċedenti minn membri tal-grupp tagħna jiddeskrivi l-uniċi riżultati rrappurtati, sa fejn nafu tagħna, li juru prestazzjoni għolja għal kwantifikazzjoni awtomatizzata tal-mijaglomerulosclerosis globalibl-użu ta' immaġini ta' slide sħaħ (WSIs) ta' sezzjonijiet iffriżati mtebbgħin bl-ematossilin-eosina.

cistanche bodybuilding tajba: għat-tisħiħ tal-kliewi

Aħna hypothesize li approċċ DL għall-eżami tad-donaturkampjuni tal-bijopsija tal-kliewise jaqbeż lill-patoloġisti umani fl-evalwazzjoni tal-mijaglomerulosclerosis globaliu dak it-titjib ulterjuri se jkun permess billi jiġu eżaminati diversi livelli ta 'sezzjoni. Din iż-żieda fil-kampjuni tat-tessuti hija ipoteżita li tnaqqas il-probabbiltà ta’ rimi bla bżonn ta’ organi u se tindirizza l-kwistjoni dwar jekk it-tekniki DL humiex assoċjati ma’ żieda sostantiva fil-ġabra ta’ organi tad-donaturi disponibbli.

Kliem ewlieni:Glomerulosklerożi,kliewi, Kampjuni tal-Bijopsija tal-Kliewi, trapjant tal-kliewi, glomerulosclerosis globali

MetodiDan l-istudju segwa l-Linja gwida ta’ rappurtar ta’ Rappurtar Trasparenti ta’ Mudell ta’ Tbassir Multivarjabbli għal Pronjożi jew Dijanjosi Individwali (TRIPOD) għal studji dijanjostiċi u pronjostiċi. Dan l-istudju ġie rivedut u approvat mill-bord ta 'reviżjoni istituzzjonali ta' l-Università ta 'Washington, li rrinunzja wkoll għall-ħtieġa li jinkiseb kunsens infurmat tal-pazjent minħabba li dan l-istudju uża biss bijokampjuni mhux identifikabbli minn sett ta' dejta eżistenti.

Ġbir tad-DejtaIl-WSIs ġew akkwistati minn kampjuni ta’ bijopsija ta’ donatur mejta—98 sezzjoni ffriżata mtebbgħin bl-ematossilina-eosina u 51 sezzjoni permanenti — irkuprati minn total ta’ 83kliewibilli tuża kemm kampjuni tal-feles kif ukoll tal-labra. Inkisbu kampjuni ta’ bijopsija ta’ sezzjoni ffriżata u kampjuni ta’ bijopsija ta’ sezzjoni permanenti minn kliewi differenti. Minn 83 kampjun, 62 kellhom mill-inqas 2 livelli ta 'sezzjoni. Immaġini ta’ kampjuni ta’ bijopsija mid-database tal-Università ta’ Washington oriġinaw minn Gift of Life Michigan (irkuprat bejn Awwissu 2015 u Novembru 2016 bl-użu ta’ skaner Sakura; ingrandiment, × 20) u l-Università ta’ Washington (irkuprat bejn Ġunju 2015 u Ġunju 2017 permezz ta’ Mid-America Transplant billi tuża Skaner Aperio Scanscope CS; ingrandiment, ×20). Kull donatur ta’ organi mejjet li ppreżenta bejn dawn id-dati u għadda minn abijopsija tal-kliewigħal eżami patoloġiku intraoperattiv diġitali kien eliġibbli għal dan l-istudju. Il-karatteristiċi demografiċi u l-karatteristiċi kliniċi tad-donaturi ma kinux magħrufa mill-investigaturi. L-iskans kollha ġew konvertiti minn format SVS għal TIFF b'riżoluzzjoni sħiħa (0.5 μm/pixel). Id-daqsijiet tal-immaġni varjaw minn 105 megapixels għal 1448 megapixels.

Annotazzjoni tad-DejtaSlajds ġew annotati l-ewwel għal glomeruli mhux sklerotiċi u sklerotiċi minn espert iċċertifikat mill-bordkliewipatologu (PW jew JPG), rivedut mit-tieni patologu ċċertifikat mill-bord (TCL) b'esperjenza fl-interpretazzjoni tad-donaturkampjuni tal-bijopsija tal-kliewi, u segwita minn reviżjoni finali minn espert ieħor iċċertifikat mill-bordkliewipatologu (PCW jew JPG). L-annotazzjonijiet riveduti finali servew bħala verità bażika (jiġifieri, l-istandard tad-deheb) għat-taħriġ u l-evalwazzjoni tal-mudell. Varjabilità tipika fl-għadd tal-glomeruli ma 'kull reviżjoni hija illustrata fl-eFigura 1 fis-Suppliment. Plug-in intern miktub għal Fiji32 intuża biex tiddeskrivi u tikklassifika manwalment il-glomeruli fuq kull WSI biex tiġġenera maskri ta 'tikketta bil-pixel ta' reġjuni tal-glomerulus bl-istess riżoluzzjoni bħall-WSI ġenitur. Il-glomeruli ġew ikklassifikati bħala jew globalment sklerotiċi (definiti bħala sklerożi li tinvolvi t-trofof glomerulari kollu, inkluż skadut, solidifikat, u li qed jisparixxi).glomerulosklerożi globali)jew sklerotiku mhux globali. Iż-żoni l-oħra kollha ġew miġbura flimkien u ttikkettjati tubulointerstitium. Total ta' 1544 glomeruli sklerożi globalment u 6914 glomeruli mhux sklerożi globalment ġew ittikkettati f'149 immaġini separati. Il-kampjuni tal-bijopsija wrew firxa wiesgħa ta 'perċentwaliglomerulosclerosis globali(0 fil-mija -77 fil-mija ). In-numru medju (SD) ta' glomeruli għal kull slide kien 57 (31).

Arkitettura Mudell DLIl-mudell DL użat f'dan l-istudju kien netwerk newrali kompletament konvoluzzjonali bbażat fuq l-arkitettura VGG1633 deskritta f'xogħol preċedenti, li kien jinkludi membru tal-grupp tagħna.34 Fil-qosor, id-dejta ngħatat lin-netwerk ibbażat fuq VGG16 imħarreġ minn qabel b'piżijiet iffriżati hawn taħt. il-konġestjoni (jiġifieri, immedjatament qabel is-saffi ta 'klassifikazzjoni konnessi b'mod dens). Is-saffi ta 'klassifikazzjoni VGG16 densament konnessi ġew sostitwiti b'5 saffi kompletament konvoluzzjonali b'piżijiet li jistgħu jitħarrġu. L-użu ta' arkitettura kompletament konvoluzzjonali permezz tan-netwerk kollu ppermetta trasformazzjoni "immaġini għal immaġni", aktar milli trasformazzjoni "immaġini għal tikketta", għal kull garża ta' immaġini ta' input, li l-aħħar tagħha hija approċċ li huwa inqas preċiż u ħafna aktar komputationally expensive.34 Il-mudell konvoluzzjonali kompletament iġġenerat mapep tal-pixels kampjuni 'l isfel irreġistrati mal-garża tal-immaġini tal-input, li jagħti l-probabbiltà li kull pixel tal-ħruġ kien tubulointerstitium, glomerulus sclerosed nongloballly, jew glomerulus sclerosed globalment.

Parametri tat-TaħriġL-immaġini tqattgħu fi 2048 × 2048-pixel (1024 × 1024 μm) irqajja tal-immaġini parzjalment sovrapposti (stride, 1664 pixels jew 838 μm) għall-input tat-taħriġ. L-irqajja ntgħażlu għat-taħriġ billi ttieħdu b'mod każwali kampjuni mill-grupp kollu ta 'garża tal-immaġni (madwar 6500 garża f'kull sett ta' taħriġ ta 'validazzjoni inkroċjata, it-tul ta' epoka waħda). L-irqajja tad-dħul ġew maqluba jew imdawra b'mod każwali (b'0 grad , 90 grad , 180 grad , jew 270 grad ), li taw 8-żieda ta' dejta tat-taħriġ għal total ta' madwar 52 000 irqajja ta' taħriġ possibbli fil- ġabra ta' kampjuni. It-taħriġ sar bl-użu ta 'TensorFlow billi jimminimizza t-telf ta' cross-entropy kategoriku, peżat fil-klassi bl-użu ta 'proporzjon għal kategoriji sclerosed għal nonsclerosed għal tubulointerstizjali ta' 10:5:1 biex jikkumpensaw għall-iżbilanċ tal-klassi. L-ottimizzazzjoni tal-inżul tal-gradjent stokastiku ntużat b'rata ta 'tagħlim ċikliku bejn 1e−4 u 1e−2 u daqs tal-lott ta' 4 għal 15-il epoka.

Cross-ValidationIl-mudell ġie mħarreġ u ttestjat f'validazzjoni inkroċjata ta' 10-darbiet, fejn 10 fil-mija tal-WSIs ġew miżmuma mit-taħriġ f'kull darba, u l-mudell li jirriżulta (mħarreġ fuq id-90 fil-mija tad-dejta li jifdal) intuża biex jiġġenera tbassir fuq il-WSIs miżmuma. Stampi minn livelli differenti tal-istesskliewidejjem kienu miżmuma flimkien. L-ebda informazzjoni minn sett tat-test ta 'tinja ta' validazzjoni inkroċjata ma ntużat biex tinforma lit-taħriġ tat-tinja korrispondenti. Tbassir għal slides miżmuma ġew iġġenerati patchwise skont l-iskema ta 'dicing tal-immaġini deskritta hawn fuq (jiġifieri, 2048 × 2048-pixel garża b'1664- pixel stride), u r-riżultati ġew assemblati mill-ġdid biex jipproduċu mapep tal-probabbiltà tal-output għal WSIs sħaħ.

PostproċessarLaplacian standard ta 'algoritmu ta' skoperta ta 'blob gaussian, adattat tajjeb biex jidentifika reġjuni ċirkolari ta' intensità għolja ta 'immaġni fuq skali multipli,35 intuża biex jiġu lokalizzati glomeruli individwali mill-mapep tal-probabbiltà. Perċentwaliglomerulosclerosis globaliġie kkalkulat bil-formula 100 × S/N, fejn S huwa n-numru ta 'glomeruli sklerożi globalment u N huwa l-għadd totali tal-glomeruli.

Analiżi StatistikaFtehim pixelwise bejn annotazzjoni u mapep ta 'probabbiltà ta' tbassir ġie kkwantifikat permezz tal-koeffiċjent Dice u l-intersezzjoni fuq il-metrika tal-unjoni, ikkalkulat b'mod aggregat għall-pixels kollha f'kull tikketta tal-output. L-għadd tal-glomeruli nkiseb wara l-ipproċessar ta 'detezzjoni ta' blob fuq kanali tal-mapep tal-probabbiltà sclerosed u nonsclerosed. Perċentwaliglomerulosclerosis globaliġie kkalkulat minn dawn l-għadd għal stampi individwali, u għal individwalikliewi, billi jingħaqdu l-għadd għal-livelli kollha (tipikament 2) assoċjati ma 'kull wieħedkliewi.L-għadd tal-glomeruli tqabbel mal-verità tal-art tal-annotazzjoni, b'eżattezza evalwata mill-koeffiċjent ta 'korrelazzjoni Pearson r u l-iżball tal-għerq medju kwadru (RMSE). Kwantitajiet korrispondenti għal fil-mijaglomerulosclerosis globaliġew ikkalkulati għall-istimi tal-patoloġisti on-call, u dawk il-valuri tqabblu mal-prestazzjoni tal-mudell.

Kategorizzazzjoni ta'kliewibħala "aċċettabbli" għat-trapjant jew "miċħuda" kien determinat għal 20 fil-mijaglomerulosclerosis globali, punt ta 'qtugħ użat b'mod komuni fil-prattika klinika attwali bbażata fuq data storika. Punteġġ F1 ġie kkalkulat bħala funzjoni ta 'diskriminazzjoni korretta jekk kampjun kienx 'il fuq jew taħt il-punt ta' qtugħ ta '20 fil-mija fir-rigward ta' annotazzjonijiet tal-verità tal-art. Il-koeffiċjent ta 'Cohen κ (indikatur ta' qbil bejn ir-raters) ġie kkalkolat ukoll għad-diskriminazzjoni tal-mudell u l-patoloġisti fuq sejħa fil-punt ta 'qatgħa ta' 20 fil-mija, meta mqabbel ma 'annotazzjoni tal-verità tal-art u ma' xulxin.

Minħabba li d-definizzjoni taglomerulosclerosis globalihija espressa b’mod naturali bħala l-medja ta’ distribuzzjoni beta mogħtija mill-parametri S (numru ta’ glomeruli sklerożi globalment) u (N - S) (numru ta’ glomeruli sklerożi mhux globali), intużat biex jiġu kkalkulati intervalli ta’ tbassir ta’ 95 fil-mija li jservu bħala indikatur ta’ preċiżjoni tal-ħruġ. A 2-sided P < .05="" tqieset="" statistikament="" sinifikanti.="" l-analiżi="" statistiċi="" kollha="" twettqu="" minn="" marzu="" 2018="" sa="" awwissu="" 2020="" bil-pakketti="" python="" scikit-learn,="" verżjoni="" 0.22.1,="" u="" scipy.stats,="" verżjoni="">

Riżultati

Viżwalizzazzjoni OutputL-outputs tal-immaġni mbassra għal WSIs ta 'sezzjoni ffriżata u sezzjoni permanenti wrew qbil kwalitattiv mal-mapep ta' annotazzjoni fil-mira (Figura 1). Il-koeffiċjenti ta' Dadi Aggregati kienu 0.784 għal glomeruli sklerożi mhux globali u 0.600 għal glomeruli sklerożi globalment; l-intersezzjoni aggregata fuq il-metriċi tal-unjoni għall-istess gruppi kienu 0.645 għal glomeruli sclerosed nongloballly u 0.429 għal glomeruli sclerosed globalment. Notevolment, anke sezzjonijiet iffriżati b'artifatti sostanzjali wrew qbil viżwali kwalitattiv bejn il-verità tal-art tal-annotazzjoni u t-tbassir (eżempju muri fil-Figura 1A).

Evalwazzjoni tal-Perċentwali Glomerulosclerosis Globali Ibbażata fuq Slajds IndividwaliCross-validatedglomerulosklerożitbassir fuq slides individwali esibixxi wkoll korrelazzjoni ma' annotazzjonijiet (r {{0}}.916; 95 fil-mija CI, 0.886-0.939; u RMSE=5.631 ; 95 fil-mija CI, 4.{{10}}.517; P <.0{01) (figura="" 2a).="" is-separazzjoni="" tar-riżultati="" permezz="" tat-teknika="" tal-preparazzjoni="" tal-pjastri="" indikat="" li="" tbassir="" fuq="" sezzjonijiet="" iffriżati="" wrew="" korrelazzjoni="" simili="" mal-verità="" tal-art="" (r="0.918;" 95="" fil-mija="" ci,="" 0.879-0.944;="" rmse="" {{{="" 20}}.20;p=""><.001) (efigura="" 3a="" fis-suppliment),="" billi="" l-grupp="" permanenti="" wera="" prestazzjoni="" ogħla="" (r="0.940;" 95="" fil-mija="" ci,="" 0.896-0.965;="" rmse="4.32;" p="">< .001)="" (efigura="" 3d="" fis-suppliment).="" in-numri="" totali="" ta'="" glomeruli="" misjuba="" mill-mudell="" huma="" murija="" fil-figura="" 3a="" u="" b,="" li="" juru="" l-korrelazzjonijiet="" ta'="" glomeruli="" sklerożi="" mhux="" globali="" mal-verità="" tal-art="" (r="0.955;" 95="" fil-mija="" ci,="" 0.938-0.967="" ;="" rmse="8.383;" p="">< .001)="" u="" glomeruli="" sklerożi="" globalment="" bil-verità="" tal-art="" (r="0.934;" 95="" fil-mija="" ci,="" 0.909-0.952;="" rmse="" {{50}="" }}.718;p=""><.001). id-differenzi="" medji="" (sd)="" tal-għadd="" tal-glomeruli="" bejn="" l-annotazzjoni="" u="" t-tbassir="" kienu="" 3.1="" (7.8)="" għal="" glomeruli="" sklerożi="" mhux="" globali="" u="" 0.2="" (4.7)="" għal="" glomeruli="" sklerożi="" globalment.="" riżultati="" pożittivi="" simili="" għall-għadd="" imbassar="" tal-glomeruli="" ġew="" osservati="" meta="" s-slajds="" jiġu="" separati="" permezz="" ta="" 'trattament="" (efigura="" 2a,="" b,="" e,="" u="" f="">

Evalwazzjoni tal-Perċentwali Glomerulosclerosis Globali Ibbażata fuq Pooled Slides Il-livelli ta' ġbir tejbu l-prestazzjoni tal-għadd tal-glomeruli tal-mudell (Figura 3C u D; eFigure 2C, D, G, and H fis-Suppliment) kif ukoll korrelazzjoni tal-glomerulosclerosis ma' annotazzjonijiet, kif muri fil-Figura 2B ( r=0.933; 95 fil-mija CI, 0.898-0.956; u RMSE=5.{094; 95 fil-mija CI, 3.{{ 13}}.301; P < .001,="" għal="" sezzjonijiet="" iffriżati="" u="" permanenti="" kkombinati),="" ittejjeb="" il-prestazzjoni="" tal-patoloġisti="" fuq="" sejħa="" fuq="" l-istess="" każijiet="" (r="0.884;" 95="" fil-mija="" ci,="" 0.{{21}="" }.923;="" u="" rmse="6.523;" 95="" fil-mija="" ci,="" 5.191-7.783;="" p="">< .001)="" (figura="" 2c).="" l-iżball="" globali="" tal-glomerulosclerosis="" kif="" imkejjel="" mill-rmse="" kien="" 22="" fil-mija="" inqas="" għall-mudell="" milli="" għal="" patoloġisti="" fuq="" sejħa.="" konkordanza="" bejn="" il-previżjonijiet="" tal-mudell="" ta="" 'glomerulosclerosis="" globali="" għal="" livelli="" individwali="" u="" miġbura="" hija="" murija="" fl-efigura="" 4="" fis-suppliment="" bħala="" residwu="" fir-rigward="" tal-verità="" art="">

trattament tad-disturb tal-kliewi tas-sess

Evalwazzjoni tar-Riskju ta' Karatterizzazzjoni Ħażina tal-Kliewi Riżultati ta' glomerulosclerosis globali miġbura fil-mija għall-annotazzjonijiet, tbassir tal-mudell, u patoloġisti fuq sejħa ġew magħżula u plottjati f'ordni ta 'glomerulosclerosis globali fil-mija dejjem tiżdied għat-83 kliewi kollha inklużi fl-istudju, flimkien ma' intervalli ta 'tbassir ta' 95 fil-mija korrispondenti u il-punt ta' qtugħ ta' 20 fil-mija għall-aċċettazzjoni jew ir-rifjut ta' trapjant ta' organu donatur (Figura 4B-F). Minħabba li l-livelli kollha tas-sezzjoni huma evalwati mill-patoloġisti fuq sejħa fil-ħin tal-bijopsija, ir-riżultati tagħhom huma kkunsidrati evalwazzjonijiet miġbura. Il-kliewi b'intervalli ta' tbassir li jikkoinċidu mal-linja tal-punt ta' qtugħ ta' 20 fil-mija huma aktar f'riskju għal aċċettazzjoni jew rifjut żbaljat jekk l-għadd tal-glomeruli jiġi stmat b'mod żbaljat. Iċ-ċans li tikkategorizza b'mod żbaljat kilwa b'glomerulosklerożi globali ta 'aktar minn 20 fil-mija tidher fil-Figura 4A. Bl-użu ta 'slajds individwali, ir-rata ta' żball proġettata tal-mudell DL kienet 15 fil-mija inqas minn dik għal patoloġisti fuq sejħa u kważi identika għall-annotazzjonijiet tal-verità tal-art (jiġifieri, il-każ ideali). B'livelli miġbura, ir-rata ta 'żball ipproġettata tal-mudell DL niżlet għal 37 fil-mija inqas minn dik għall-patoloġisti fuq sejħa. Bl-istess mod, ir-rata ta 'żball ipproġettata tal-mudell DL għal aċċettazzjoni ta' organi żbaljata bl-użu ta 'livelli individwali kienet 21 fil-mija inqas minn dik għall-patoloġisti fuq sejħa, u 34 fil-mija inqas meta jintużaw livelli miġbura.

L-iskor F1 u Cohen κ urew riżultati simili. Il-punteġġ F1 tal-mudell DL għal livelli individwali li jkollhomglomerulosclerosis globalitaħt 20 fil-mija kien 0.896, u 0.950 għal dawk il-livelli individwali 'l fuq minn 20 fil-mija . Dawn il-metriċi tjiebu meta jingħaqdu l-livelli għal 0.926 għal dawk taħt it-2{{20}} fil-mija, u 0.964 għal dawk 'il fuq minn 20 fil-mija. Dan qabbel b'mod favorevoli mal-punteġġi F1 għal patoloġisti fuq sejħa ta '0.852 għal dawk taħt l-20 fil-mija, u 0.929 għal dawk 'il fuq minn 20 fil-mija. Cohen κ għat-tbassir tal-mudell fuq livelli individwali fir-rigward tal-verità tal-art kien 0.847, titjib għal 0.891 għal livelli miġbura. Cohen κ għal

patoloġisti on-call fir-rigward ta' annotazzjonijiet miġbura kien aktar baxx, b'valur ta' 0.781, u kien 0.714 meta mqabbel mal-previżjonijiet tal-livell miġbura tal-mudell. Il-konkordanza bejn il-patologu u r-riżultati tal-mudell għal riżultati ta’ livell miġbura tidher fl-eFigura 5 fis-Suppliment bħala residwu fir-rigward tal-verità tal-art, magħżula skont il-verità tal-artglomerulosclerosis globalipersentaġġ u għadd totali tal-glomeruli. Il-valur ta 'eżami f'diversi livelli jintwera billi jiġu evalwati l-intervalli ta' tbassir mid-distribuzzjoni beta. Illustrazzjoni tad-distribuzzjoni beta għal kampjun ta 'bijopsija ipotetika bi 15 fil-mijaglomerulosclerosis globalihuwa muri fil-Figura 5A għal pools ta '1, 2, 3, u 4 livelli, jekk wieħed jassumi li kull livell għandu 58 glomeruli osservati (in-numru medju għal dan l-istudju). L-għoli ta’ kull kurva f’valur partikolari fuq l-assi orizzontali jista’ jiġi interpretat bħala l-probabbiltà relattiva ta’ stima tal-mijaglomerulosclerosis globalili jkun dak il-valur, minħabba d-distribuzzjoni vera tal-glomeruli sklerożi u normali. L-erja taħt il-kurva għalhekk tagħti stima tal-probabbiltà li tinkisebglomerulosclerosis globalistimi fil-limiti tal-integrazzjoni. Id-distribuzzjoni naqset b'żieda fil-ġbir. Aktar importanti minn hekk, iż-żona normalizzata taħt il-kurva lil hinn mill-punt ta 'qtugħ ta' rifjut nominali ta '20 fil-mija naqset minn 14 fil-mija bl-użu ta' livell wieħed biss għal 2 fil-mija meta tgħaqqad 4 livelli (Figura 5B), tnaqqis 7-darbiet fiċ-ċans għal stima żbaljata żejjedglomerulosclerosis globaliu bi żball twarrab dak li għandu jkun organu li jista’ jintuża. Biex jiġu illustrati aktar il-benefiċċji tal-ġbir tal-livelli, il-glomeruli jgħoddu għal 1000 evalwazzjoni magħżula b’mod każwali ta’ kampjuni ta’ bijopsija tad-donaturi (mill-istess database tat-83kampjuni tal-bijopsija tal-kliewiużati f'dan l-istudju) intużaw biex jissimulaw l-effetti ta 'livell ta' ġbir għal popolazzjoni kbira. Il-

stimi tal-patoloġisti fuq sejħa intużaw bħala surrogati għall-għadd tal-glomeruli tal-verità tal-art, u l-ġbir tad-dejta ġie simulat billi l-għadd irrappurtat għal kull livell jiġi mmultiplikat bin-numru ta 'livelli simulati fil-ġabra. Bl-applikazzjoni tal-analiżi deskritta hawn fuq għal dan ix-xenarju, in-numru ta’ rimi ta’ organi żbaljati għal kull 1000kliewiwould decrease from 31 to 13 by increasing the number of levels evaluated from 1 to 4 (Figure 5C). As a demonstration of the potential clinical workflow with the incorporation of DL techniques, the DL model's predicted annotations for 25 cases from the study data set were randomly selected (5 each with 0%-5%, 6%-10%, 11%-15%, 16%-20%, and >20 fil-mija glomerulosclerosis globali) u ġew sottomessi lil patologu, li evalwa l-immaġini tal-istoloġija bi klassifikazzjonijiet tal-glomeruli ġenerati mill-mudell sovrapposti. Il-patologu mbagħad ikkoreġixxa kwalunkwe glomeruli mitluf jew tikkettat b'mod mhux preċiż b'mod u qafas ta 'żmien konsistenti mal-prattika klinika attwali. L-evalwazzjoni emendata mill-patoloġista kienet ikkorrelata aħjar mal-verità tal-art (r=0.958) u kellha żball aktar baxx (RMSE=4.352) minn jew il-patologu fuq sejħa (r=0). 613; RMSE=0.898) jew il-mudell DL waħdu (r=0.847; RMSE=7.535) (eFigura 7 fis-Suppliment).

Diskussjoni

Il-mudell DL ipproduċa riżultati inkoraġġanti, kemm f’sejbiet kwalitattivi (viżivi) kif ukoll kwantitattivi, u r-rikapitula riżultati deskritti f’xogħol preċedenti minn membri tal-grupp tagħna fuq sett ta’ taħriġ iżgħar. -sejħa tal-prestazzjoni tal-patoloġi. Il-ħin għall-mudell biex jipproċessa WSI individwali kien ta 'madwar 5 minuti, sew fil-limitazzjonijiet tipiċi ta' konsultazzjoni intraoperattiva ta 'patoloġija.

It-tkabbir tal-iżbalji tal-għadd meta jintuża kampjun żgħir jenfasizza l-valur miksub mill-ġbir ta’ riżultati minn livelli multipli miksuba minn wieħed.bijopsija tal-kliewi.Il-ħxuna tipika ta’ donaturbijopsija tal-kliewikampjun huwa 1 mm. Il-patologu jeżamina biss sezzjoni rappreżentattiva ta' 5-μm-oħxon ta' dan it-tessut, u jħalli porzjon sostanzjali ta' mhux evalwatkliewimhux eżaminati. Għalkemm glomeruli kampjunati f'taqsimiet sussegwenti jistgħu ma jkunux indipendenti, il-proċess ta 'preparazzjoni ta' slide jista 'jwassal għal varjabilità sostanzjali minn sezzjoni għal sezzjoni fil-glomerulosclerosis globali, irrispettivament mill-varjabbiltà tal-osservatur (eFigura 6 fis-Suppliment). Billi jiġu evalwati aktar sezzjonijiet tat-tessuti, l-effett ta 'din il-varjabbiltà jista' jiġi minimizzat u l-affidabbiltà tal-valutazzjoni tal-kampjun tal-bijopsija titjieb. Dan il-benefiċċju huwa osservat b'mod ċar fl-istudju preżenti għal kull metrika (Figuri 2-4), li kollha wrew titjib b'eżami ta 'tessut addizzjonali.

L-istandard attwali ta 'kura jeħtieġ evalwazzjoni ta' 25 glomeruli biss u 1 sa 2 livelli ta 'sezzjoni minħabba li aktar evalwazzjonijiet mhumiex prattikament miksuba minn patoloġisti umani fil-kuntest sensittiv għall-ħin tat-trapjant tal-organi. L-użu ta 'tekniki DL biex tiżdied il-kapaċità tal-bniedem f'dan l-ambjent jista' jżid organi meħtieġa b'mod vitali mal-grupp tad-donaturi. Fluss tax-xogħol kliniku potenzjali bl-inkorporazzjoni ta 'tekniki DL jista' jkun kif ġej: kampjun jasal fil-laboratorju ta 'sezzjoni ffriżata, fejn slide ta' sezzjoni ffriżata tiġi ppreparata u skennjata. Il-WSI imbagħad jittella' f'post sigur għall-analiżi bl-użu tal-mudell DL. Waqt li l-mudell DL qed janalizza, il-patologu jista' jidħol u jirrevedi l-kampjun għal sejbiet pertinenti oħra. Ir-riżultat tal-mudell DL ikun disponibbli fi żmien 5 sa 10 minuti, ippreżentat lill-patologu bħala overlay grafiku tal-klassifikazzjonijiet tal-glomeruli fuq l-immaġni tal-istoloġija, imbagħad ivverifikat (u emendat jekk meħtieġ) mill-patologu, u inkorporat fir-rapport. Ir-rapport attwali jkun direttament interface mar-rekord elettroniku kliniku tas-saħħa.

LimitazzjonijietHemm xi limitazzjonijiet għal dan l-istudju. Kien studju ta’ ċentru wieħed. Għalkemm il-WSIs ġew iġġenerati bl-użu ta' 2 skaners f'2 istituzzjonijiet, is-sett tad-dejta tas-sezzjoni ffriżata ġie ġġenerat kollu kemm hu f'istituzzjoni waħda, filwaqt li s-sett tad-dejta tas-sezzjoni permanenti ġie ġġenerat minn oħra. Għalkemm sett ta' dejta preliminari żgħir (n=17) issuġġerixxa li tbassir tal-mudell fuq sezzjonijiet iffriżati esebixxa korrispondenza raġonevoli ma' sezzjonijiet permanenti assoċjati u li l-mudell qabeż lill-patoloġisti fuq sejħa fuq dawn is-sezzjonijiet iffriżati (eFigura 8 fis-Suppliment), dan studju ma indirizzax direttament il-kwistjoni separata ta 'kemm mill-qrib is-sezzjonijiet iffriżati (kif ukoll l-evalwazzjonijiet tal-patoloġisti tagħhom) jikkorrispondu għal sezzjonijiet permanenti akkwistati u pproċessati sussegwentement mill-istess kampjun ta' bijopsija.

Is-sett tad-dejta kien żgħir meta mqabbel ma' studji DL oħra. Madankollu, kważi 8500 glomeruli ġew eżaminati b'kollox, numru relattivament għoli. Il-limitazzjoni fl-evalwazzjoni ta' għadd akbar ta' każijiet tinsab fil-proċess li jieħu ħafna ħin ta' annotazzjoni serjali tal-WSIs. Biex tiġi evalwata aktar ir-robustezza ta' dan il-mudell, se jkunu meħtieġa studji addizzjonali fejn il-mudell jiġi ttestjat bl-użu ta' WSIs iġġenerati minn laboratorji u skaners addizzjonali.

KonklużjonijietDan l-istudju pronjostiku sab prestazzjoni aħjar għall-kwantifikazzjoni tal-mijaglomerulosclerosis globaliminn WSIs ta’ trapjant ta’ donatur iffriżat u permanenti mtebba’ ematossilin-eosinakampjuni tal-bijopsija tal-kliewiminn mudell DL milli minn patoloġisti on-call iċċertifikati mill-bord. Il-prestazzjoni ġiet imtejba aktar billi ġew eżaminati sezzjonijiet tat-tessuti addizzjonali, proċess li huwa lil hinn mill-kapaċità tal-patoloġi fin-natura sensittiva għall-ħin tal-evalwazzjoni ta 'kampjuni ta' bijopsija tad-donaturi. Ir-riżultati indikaw probabbiltà mnaqqsa ta' karattru ħażin fil-mijaglomerulosclerosis globalimeta tuża l-mudell DL, u b'hekk titnaqqas il-probabbiltà ta' skart ta' organu donatur mhux xieraq jew li jintuża organu li ma jkunx ottimali. Is-sejbiet juru l-kisbiet sostanzjali li jistgħu jiġu realizzati bl-użu ta 'metodi DL fil-prattika klinika tal-patoloġija kirurġika.