פיתוח ואימות של מודל למידה עמוקה לכימות גלומרולוסקלרוזיס בדגימות ביופסיה של כליה

איש קשר:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

מבואיותר מ-{0}} חולים ממתינים כעת ל-השתלת כליה.1 למרות הצורך הגובר, בין 17 אחוז ל-20 אחוז מהכליות המתאוששות להשתלה מושלכות.2-4 עם מחסור באיברים והביקוש הגובר להשתלות כליה, יש צורך דחוף להפחית השלכת איברים מיותרת.3

תוצאת הביופסיה מדווחת כגורם החשוב ביותר בהחלטה להשתמש או להשליך כליה של תורם.5 חקירות רבות קישרו נזק כרוני בתורםדגימות ביופסיה של כליהעם תוצאות ההשתלה.6-12 רמה של 20 אחוזגלומרולוסקלרוזיס עולמיתמשמש לעתים קרובות כנקודת חיתוך בהחלטה להשתלה ומהווה גורם מרכזי בבסיס מדוע תוצאת הביופסיה היא הסיבה השכיחה ביותר לאיבר נדחה להשתלה בארצות הברית.4

מחקרים אחרונים מצביעים על כך שהכליות המקובלות מושלכות בגלל פרשנות משתנה ובלתי עקבית של דגימת ביופסיה של התורם.3,13,14 אפילו מדד פשוט לכאורה כמו האחוזגלומרולוסקלרוזיס עולמיתכפוף לוריאציות אנושיות משמעותיות.15-17 הקפאת חפצים, חוסר מומחיות תת-מומחיות, דגימה לא מספקת והאופי הרגיש לזמן של הערכות אלו תורמים כולם לטעויות אנוש.

לאחרונה, למידה עמוקה (DL) הראתה את הפוטנציאל לשפר את יכולת השחזור והדיוק בבדיקה היסטופתולוגית.18-26 מחקרים קודמים ממעבדות אחרות השתמשו בגישות DL לזיהוי אוטומטי של גלומרולי טרשת לא טרשתית וגלובלית.27-31עם זאת. , טכניקות אלו מסתמכות על כתמים מיוחדים, כגון כתמי חומצה-שיף מחזורית או טריכרום מאסון, שאינם מעשיים בסביבה הרגישה לזמן של קטעים קפואים. עבודה קודמת של חברי הקבוצה שלנו מתארת ​​את התוצאות היחידות שדווחו, למיטב ידיעתנו, המראות ביצועים גבוהים לכימות אוטומטית של אחוזיםגלומרולוסקלרוזיס עולמיתבאמצעות תמונות שקופיות שלמות (WSIs) של קטעים קפואים מוכתמים המטוקסילין-אאוזין.

cistanche פיתוח גוף טוב: לחיזוק הכליות

אנו משערים שגישת DL לבדיקת תורםדגימות ביופסיה של כליהיעלה על פתולוגים אנושיים בהערכת אחוזיםגלומרולוסקלרוזיס עולמיתוכי שיפור נוסף יתאפשר על ידי בחינת מספר רמות של סעיף. ההשערה היא שדגימת רקמות מוגברת זו מפחיתה את הסבירות להשלכת איברים מיותרת ותתייחס לשאלה האם טכניקות DL קשורות לעלייה מהותית במאגר איברי התורמים הזמין.

מילות מפתח:גלומרולוסקלרוזיס,כִּליָה, דגימות ביופסיה של כליה, השתלת כליה, גלומרולוסקלרוזיס עולמית

שיטותמחקר זה עקב אחר הנחיות הדיווח השקוף של מודל חיזוי רב-משתני לפרוגנוזה או אבחון אינדיבידואלי (TRIPOD) למחקרים אבחנתיים ופרוגנוסטיים. מחקר זה נבדק ואושר על ידי מועצת הביקורת המוסדית של אוניברסיטת וושינגטון, אשר גם ויתרה על הצורך בקבלת הסכמה מדעת של המטופל מכיוון שמחקר זה השתמש רק בדגימות ביולוגיות שאינן ניתנות לזיהוי ממערך נתונים קיים.

איסוף נתוניםה-WSIs נרכשו מדגימות ביופסיה של תורם שנפטר - 98 קטעים קפואים מוכתמים המטוקסילין-אאוזין ו-51 קטעים קבועים - שנשלפו מתוך סך של 83כליותעל ידי שימוש בדגימות טריז ומחט כאחד. דגימות ביופסיה בחתך קפוא ודגימות ביופסיה בחתך קבוע התקבלו מכליות שונות. מתוך 83 דגימות, ל-62 היו לפחות 2 רמות של חתך. תמונות דגימות ביופסיה ממסד הנתונים של אוניברסיטת וושינגטון מקורן ב- Gift of Life Michigan (אוחזרו בין אוגוסט 2015 לנובמבר 2016 באמצעות סורק סאקורה; הגדלה, ×20) ומאוניברסיטת וושינגטון (אוחזרו בין יוני 2015 ליוני 2017 באמצעות השתלה באמצע אמריקה באמצעות סורק Aperio Scanscope CS; הגדלה, ×20). כל תורם איברים שנפטר שהופיע בין התאריכים הללו ועבר אביופסיה של כליהלבדיקה פתולוגית דיגיטלית תוך ניתוחית היה כשיר למחקר זה. המאפיינים הדמוגרפיים והמאפיינים הקליניים של התורמים לא היו ידועים לחוקרים. כל הסריקות הומרו מפורמט SVS ל-TIFF ברזולוציה מלאה (0.5 מיקרומטר/פיקסל). גדלי התמונה נעו בין 105 מגה-פיקסל ל-1448 מגה-פיקסל.

הערת נתוניםהשקופיות צוינו לראשונה עבור גלומרולים לא טרשתיים וטרשתיים על ידי מומחה מוסמךכִּליָהפתולוג (PW או JPG), מתוקן על ידי פתולוג מוסמך שני (TCL) עם ניסיון בפירוש תורםדגימות ביופסיה של כליה, ולאחר מכן עדכון אחרון על ידי מומחה אחר מוסמך מועצת המנהליםכִּליָהפתולוג (PCW או JPG). ההערות המתוקנות האחרונות שימשו כאמת יסוד (כלומר, תקן הזהב) להדרכה והערכה של מודלים. השונות האופיינית בספירות הגלומרולי עם כל עדכון מומחשת באיור 1 במוסף. תוסף פנימי שנכתב עבור Fiji32 שימש כדי לשרטט ידנית ולסווג גלומרולים בכל WSI כדי ליצור מסכות תווית פיקסל של אזורי גלומרולוס באותה רזולוציה כמו WSI האב. גלומרולי סווגו כטרשתיות גלובליות (הוגדרו כטרשת המערבת את כל הציץ הגלומרולרי, כולל מיושנת, מתמצקת ונעלמתגלומרולוסקלרוזיס עולמית)או טרשת לא גלובלית. כל שאר האזורים קובצו יחד וסומנו Tubulointerstitium. סך של 1544 גלומרולים טרשתיים גלובליים ו-6914 גלומרולים לא גלובליים סומנו ב-149 תמונות נפרדות. דגימות הביופסיה הציגו טווח רחב של אחוזיםגלומרולוסקלרוזיס עולמית(0 אחוז -77 אחוז). המספר הממוצע (SD) של גלומרולי לשקופית היה 57 (31).

ארכיטקטורת מודל DLמודל ה-DL ששימש במחקר זה היה רשת עצבית קונבולוציונית מלאה המבוססת על ארכיטקטורת VGG1633 שתוארה בעבודה קודמת, שכללה חבר בקבוצה שלנו.34 בקצרה, נתונים הוקלטו לרשת מבוססת VGG16 שהוכשרה מראש עם משקלים קפואים למטה צוואר הבקבוק (כלומר, מיד לפני שכבות הסיווג המחוברות בצפיפות). שכבות הסיווג המחוברות בצפיפות של VGG16 הוחלפו ב-5 שכבות קונבולוציוניות מלאות עם משקולות ניתנות לאימון. השימוש בארכיטקטורה קונבולוציונית מלאה דרך הרשת כולה איפשר טרנספורמציה של "תמונה לתמונה", ולא טרנספורמציה של "תמונה לתווית", עבור כל תיקון תמונת קלט, שהאחרון שבהם הוא גישה פחות מדויקת והרבה יותר יקר מבחינה חישובית.34 המודל הקונבולוציוני המלא יצר מפות פיקסלים עם דגימה מופחתת שנרשמה לתיקון תמונת הקלט, מה שנותן את ההסתברות שכל פיקסל פלט היה tubulointerstitium, glomerulus non-lobally sclerosed, או glomerulus sclerosed globally.

פרמטרים של אימוןהתמונות נחתכו לקוביות של 2048 × 2048-פיקסל (1024 × 1024 מיקרומטר) כתמי תמונה חופפים חלקית (צעד, 1664 פיקסלים או 838 מיקרומטר) לצורך קלט אימון. טלאים נבחרו לאימון על ידי דגימה אקראית מכל מאגר טלאי התמונות (כ-6500 טלאים בכל סט אימון אימות צולב, באורך של תקופה בודדת). תיקוני קלט הופפו או סובבו באקראי (ב-0 מעלות, 90 מעלות, 180 מעלות או 270 מעלות), והניבו 8-הגדלה של נתוני אימון בסך של כ-52 000 תיקוני אימון אפשריים בריכת דגימות. האימון בוצע באמצעות TensorFlow על ידי מזעור אובדן צולב אנטרופיה קטגורי, משוקלל לפי כיתות תוך שימוש ביחס בין קטגוריות טרשתיות לא טרשתיות לקטגוריות אינטרסטיציאליות של 10:5:1 כדי לפצות על חוסר האיזון בכיתה. נעשה שימוש באופטימיזציה של ירידה בשיפוע סטוכסטי עם קצב למידה מחזורי בין 1e-4 ל-1e-2 וגודל אצווה של 4 במשך 15 עידנים.

אימות צולבהמודל הוכשר ונבדק באימות צולב של 10-פיפול, שבו 10 אחוזים מה-WSIs נמנעו מאימון בכל קפל, והמודל שהתקבל (אומן על 90 אחוז הנתונים הנותרים) שימש ליצירת תחזיות על ה-WSI שנמנע. תמונות מרמות שונות של אותו הדברכִּליָהתמיד התקיימו ביחד. לא נעשה שימוש במידע ממערך מבחן של קפל אימות צולב כדי ליידע את ההכשרה של הקפל המתאים. תחזיות עבור שקופיות שנמנעות נוצרו לפי תיקון לפי סכימת חיתוך התמונות שתוארה לעיל (כלומר, 2048 × 2048-פיקסל תיקונים עם צעד של 1664- פיקסלים), והתוצאות הורכבו מחדש כדי לייצר מפות הסתברות פלט עבור WSIs שלמים.

לאחר עיבודאלגוריתם סטנדרטי לזיהוי כתמי גאוס, המתאים היטב לזיהוי אזורים מעגליים בעלי עוצמת תמונה גבוהה במספר קנה מידה,35 שימש למיקום גלומרולי בודדים ממפות ההסתברות. אָחוּזגלומרולוסקלרוזיס עולמיתחושב על ידי הנוסחה 100 × S/N, כאשר S הוא מספר הגלומרולים הטרשתיים גלובליים ו-N הוא ספירת הגלומרולים הכוללת.

ניתוח סטטיסטיהסכם פיקסלים בין מפות הסתברות של הערות וחיזוי כמת באמצעות מקדם הקוביות והצומת על מדד האיחוד, שחושב במצטבר עבור כל הפיקסלים בכל תווית פלט. ספירות גלומרולי התקבלו לאחר עיבוד זיהוי כתמים בערוצי מפות הסתברות טרשתיות ולא טרשתיות. אָחוּזגלומרולוסקלרוזיס עולמיתחושב מספירות אלה עבור תמונות בודדות, ועבור אינדיבידואליםכליות, על ידי איגום ספירות עבור כל הרמות (בדרך כלל 2) המשויכות לכל אחת מהןכִּליָה.ספירות גלומרולי הושוו מול אמת בסיס ביאור, עם דיוק שהוערך על ידי מקדם מתאם פירסון r ושגיאת ממוצע ריבוע שורש (RMSE). כמויות מקבילות לאחוזיםגלומרולוסקלרוזיס עולמיתחושבו להערכות של פתולוגים תורנים, וערכים אלו הושוו עם ביצועי המודל.

סיווג שלכליותכ"מקובל" להשתלה או "נדחה" נקבע על 20 אחוזגלומרולוסקלרוזיס עולמית, נקודת חיתוך נפוצה בפרקטיקה הקלינית הנוכחית המבוססת על נתונים היסטוריים. ציון F1 חושב כפונקציה של הבחנה נכונה אם המדגם היה מעל או מתחת לנקודת החיתוך של 20 אחוזים ביחס להערות האמת. מקדם κ של כהן (אינדיקטור להסכמה בין המדרגים) חושב גם עבור האפליה של המודל ושל הפתולוגים התורנים בנקודת החיתוך של 20 אחוז, בהשוואה לביאור האמת הבסיסית וביניהם.

כי ההגדרה שלגלומרולוסקלרוזיס עולמיתמבוטא באופן טבעי כממוצע של התפלגות בטא הניתנת על ידי פרמטרים S (מספר גלומרולים טרשתי גלובלי) ו- (N - S) (מספר גלומרולים לא גלובליים), הוא שימש לחישוב מרווחי חיזוי של 95 אחוז המשמשים כאינדיקטור של דיוק פלט. P 2-צדדי < .05="" נחשב="" מובהק="" סטטיסטית.="" כל="" הניתוחים="" הסטטיסטיים="" נערכו="" ממרץ="" 2018="" עד="" אוגוסט="" 2020="" עם="" חבילות="" python="" scikit-learn,="" גרסה="" 0.22.1,="" ו-scipy.stats,="" גרסה="">

תוצאות

ויזואליזציה של פלטפלטי תמונה חזויים עבור WSI של חתך קפוא וחתך קבוע הראו הסכמה איכותית עם מפות הערות יעד (איור 1). מקדמי הקוביות המצטברות היו 0.784 עבור גלומרולים טרשתיים שאינם גלובליים ו-0.600 עבור גלומרולי טרשתי גלובליות; צומת מצטבר על מדדי איחוד לאותן קבוצות היו 0.645 עבור גלומרולי טרשתי שאינם גלובליים ו-0.429 עבור גלומרוליים טרשתיים גלובליים. יש לציין שאפילו קטעים קפואים עם חפצים משמעותיים הראו הסכמה חזותית איכותית בין אמת הבסיס של הערות לבין תחזיות (דוגמה מוצגת באיור 1A).

הערכת אחוז גלומרולוסקלרוזיס גלובלית בהתבסס על שקופיות בודדותאימות צולבגלומרולוסקלרוזיסתחזיות בשקופיות בודדות הראו גם מתאם עם הערות (r {{0}}.916; 95% CI, 0.886-0.939; ו-RMSE=5.631 ; 95 אחוז CI, 4.{{10}}.517; P < .001)="" (איור="" 2a).="" הפרדת="" התוצאות="" לפי="" טכניקת="" הכנת="" שקופיות="" הראתה="" שחיזויים="" על="" קטעים="" קפואים="" הראו="" מתאם="" דומה="" עם="" אמת="" הקרקע="" (r="0.918;" 95="" אחוז="" ci,="" 0.879-0.944;="" rmse="" {{="" 20}}.20;="" p="">< .001)="" (איור="" 3a="" במוסף),="" בעוד="" שהקבוצה="" הקבועה="" הראתה="" ביצועים="" גבוהים="" יותר="" (r="0.940;" 95%="" ci,="" 0.896-0.965;="" rmse="4.32;" p="">< .001)="" (efigure="" 3d="" במוסף).="" המספרים="" הכוללים="" של="" גלומרולים="" שזוהו="" על="" ידי="" המודל="" מוצגים="" באיור="" 3a="" ו-b,="" הממחישים="" את="" המתאמים="" של="" גלומרולים="" לא="" כדוריים="" עם="" אמת="" קרקע="" (r="0.955;" 95%="" ci,="" 0.938-0.967="" ;="" rmse="8.383;" p="">< .001)="" וגלומרולי="" טרשתי="" גלובליים="" עם="" אמת="" יסוד="" (r="0.934;" 95="" אחוז="" ci,="" 0.909-0.952;="" rmse="" {{50="" }}.718;="" p="">< .001).="" הבדלי="" ספירת="" הגלומרולי="" הממוצעים="" (sd)="" בין="" ביאור="" לחיזוי="" היו="" 3.1="" (7.8)="" עבור="" גלומרולים="" טרשתיים="" לא="" כדוריים="" ו-0.2="" (4.7)="" עבור="" גלומרוליים="" טרשתיים="" גלובליים.="" תוצאות="" חיוביות="" דומות="" עבור="" ספירת="" גלומרולים="" חזויה="" נצפו="" בעת="" הפרדת="" שקופיות="" על="" ידי="" טיפול="" (איור="" 2a,="" b,="" e="" ו-f="">

הערכת אחוז גלומרולוסקלרוזיס עולמית בהתבסס על רמות אגודת שקופיות שיפרה את ביצועי ספירת הגלומרולי של המודל (איור 3C ו-D; eFigure 2C, D, G ו-H במוסף) וכן מתאם גלומרולוסקלרוזיס עם הערות, כפי שמוצג באיור 2B ( r=0.933; 95 אחוז CI, 0.898-0.956; ו-RMSE=5.094; 95 אחוז CI, 3.{{ 13}}.301; P < .001,="" עבור="" מקטעים="" קפואים="" וקבועים="" משולבים),="" שיפור="" הביצועים="" של="" פתולוגים="" תורנים="" באותם="" מקרים="" (r="0.884;" 95%="" ci,="" 0.{{21}="" }.923;="" ו-rmse="6.523;" 95="" אחוז="" ci,="" 5.191-7.783;="" p="">< .001)="" (איור="" 2c).="" שגיאת="" גלומרולוסקלרוזיס="" עולמית="" כפי="" שנמדדה="" על="" ידי="" rmse="" הייתה="" נמוכה="" ב-22%="" עבור="" המודל="" מאשר="" עבור="" פתולוגים="" תורנים.="" התאמה="" בין="" תחזיות="" המודל="" של="" גלומרולוסקלרוזיס="" גלובלית="" עבור="" רמות="" אינדיבידואליות="" ומאוחדות="" מוצגת="" באיור="" 4="" במוסף="" כשיר="" ביחס="" לאמת="" הבסיס="" של="">

טיפול בהפרעת כליות מינית

הערכת הסיכון לאפיון כליות תוצאות גלומרולוסקלרוזיס עולמיות מאוחדות עבור ההערות, תחזיות המודל והפתולוגים התורניים מוינו והוזמנו לפי סדר של עלייה באחוז גלומרולוסקלרוזיס גלובלי עבור כל 83 הכליות שנכללו במחקר, יחד עם מרווחי חיזוי תואמים של 95 אחוזים נקודת החתך של 20 אחוזים עבור קבלה או דחייה של השתלת איברים (איור 4B-F). מכיוון שכל רמות הסעיף מוערכות על ידי הפתולוגים התורנים בזמן הביופסיה, התוצאות שלהם נחשבות להערכות מאוחדות. כליות עם מרווחי חיזוי החופפים את קו נקודת החיתוך של 20 אחוז נמצאות בסיכון גבוה יותר לקבלה שגויה או לדחייה אם ספירת הגלומרולי מוערכת בצורה שגויה. הסיכוי לסיווג שגוי של כליה עם יותר מ-20 אחוז גלומרולוסקלרוזיס גלובלי מוצג באיור 4A. באמצעות שקופיות בודדות, שיעור השגיאות החזוי של מודל ה-DL היה נמוך ב-15 אחוזים מאשר עבור פתולוגים תורנים וכמעט זהה להערות האמת הבסיסית (כלומר, המקרה האידיאלי). עם רמות מאוחדות, שיעור השגיאות החזוי של מודל ה-DL ירד לנמוך ב-37% מזה של הפתולוגים התורנים. באופן דומה, שיעור השגיאות החזוי של מודל ה-DL עבור קבלת איברים שגויה תוך שימוש ברמות אינדיבידואליות היה נמוך ב-21% מזה של פתולוגים תורנים, ונמוך ב-34% בשימוש ברמות מאוחדות.

ציון F1 וכהן κ הראו תוצאות דומות. ציון F1 של דגם DL עבור רמות בודדות שישגלומרולוסקלרוזיס עולמיתמתחת ל-20 אחוזים היו 0.896, ו-0.950 עבור רמות בודדות מעל 20 אחוזים. מדדים אלה השתפרו כאשר איגום רמות ל-0.926 עבור אלה מתחת ל-2{{20}} אחוזים, ו-0.964 עבור אלו מעל 20 אחוזים. זה בהשוואה לטובה עם ציוני F1 עבור פתולוגים תורנים של 0.852 עבור אלה מתחת ל-20 אחוז, ו-0.929 עבור אלה מעל 20 אחוז. כהן κ עבור תחזיות המודל על רמות אינדיבידואליות ביחס לאמת הקרקע היה 0.847, שיפור ל-0.891 עבור רמות מאוחדות. כהן ק ל

פתולוגים תורנים בהתייחס להערות מאוחדות היה נמוך יותר, בערך של 0.781, והיה 0.714 בהשוואה לחיזוי הרמה המשולבת של המודל. התאמה בין תוצאות הפתולוג למודל עבור תוצאות רמה מאוחדות מוצגת באיור 5 במוסף כשיר ביחס לאמת הבסיסית, ממוינת לפי אמת הקרקע.גלומרולוסקלרוזיס עולמיתאחוז וספירת גלומרולים הכוללת. הערך של בדיקה רב-שכבתית מוצג על ידי הערכת מרווחי החיזוי מהתפלגות הבטא. המחשה של התפלגות בטא עבור דגימת ביופסיה היפותטית עם 15 אחוזיםגלומרולוסקלרוזיס עולמיתמוצג באיור 5A עבור בריכות של 1, 2, 3 ו-4 רמות, בהנחה שלכל רמה יש 58 גלומרולים שנצפו (המספר הממוצע עבור מחקר זה). ניתן לפרש את הגובה של כל עקומה בערך נתון על הציר האופקי כסבירות היחסית להערכת אחוזיםגלומרולוסקלרוזיס עולמיתלהיות הערך הזה, בהתחשב בהתפלגות האמיתית של גלומרולי טרשתי ונורמליים. השטח מתחת לעקומה מניב אפוא אומדן של הסבירות לקבלגלומרולוסקלרוזיס עולמיתהערכות בגבולות האינטגרציה. התפלגות הצטמצמה עם הגברת האיגום. חשוב מכך, השטח המנורמל מתחת לעקומה מעבר לנקודת החיתוך הנומינלית של 20 אחוז הדחייה ירד מ-14 אחוזים בשימוש רק ברמה בודדת ל-2 אחוזים בעת איחוד 4 רמות (איור 5B), ירידה של 7-פיפול בסיכוי הערכת יתר בצורה לא נכונהגלומרולוסקלרוזיס עולמיתוהשליך בטעות את מה שצריך להיות איבר שמיש. כדי להמחיש עוד יותר את היתרונות של איגום רמות, גלומרולי סופרת עבור 1000 הערכות שנבחרו באקראי של דגימות ביופסיה של תורם (מאותו מסד נתונים כמו 83דגימות ביופסיה של כליהבשימוש במחקר זה) שימשו כדי לדמות את ההשפעות של איגום מפלס עבור אוכלוסייה גדולה. ה

הערכות פתולוגיות תורניות שימשו כפונדקאיות לספירת גלומרולי של אמת קרקע, ואיגום נתונים דומה על ידי הכפלת הספירות המדווחות לכל רמה במספר הרמות המדומות במאגר. בהחלת הניתוח שתואר לעיל על תרחיש זה, מספר האיברים המושלכים שגויים עבור כל 1000כליותwould 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 אחוז גלומרולוסקלרוזיס גלובלי) והוגשו לפתולוג, שהעריך את התמונות ההיסטולוגיות עם סיווגי גלומרולי שנוצרו על גבי מודל. לאחר מכן, הפתולוג תיקן כל גלומרולי שהוחמצו או שסומנו בצורה לא מדויקת באופן ומסגרת זמן התואמים את הפרקטיקה הקלינית הנוכחית. ההערכה המתוקנת של הפתולוג הייתה בקורלציה טובה יותר עם האמת הבסיסית (r=0.958) והייתה לה שגיאה נמוכה יותר (RMSE=4.352) מאשר הפתולוג התורן (r=0). 613; RMSE=0.898) או מודל DL בלבד (r=0.847; RMSE=7.535) (איור 7 בתוספת).

דִיוּן

מודל ה-DL הניב תוצאות מעודדות, הן בממצאים איכותיים (חזותיים) והן בממצאים כמותיים, ושחזר תוצאות שתוארו בעבודה קודמת על ידי חברי הקבוצה שלנו על מערך אימונים קטן יותר.34 המודל הציג ביצועים טובים באמצעות קטעים קפואים או קטעים קבועים, והשתפר ביחס -להתקשר לביצועים של פתולוגים. משך הזמן של המודל לעיבוד WSI אינדיבידואלי היה כ-5 דקות, היטב במגבלות האופייניות של ייעוץ פתולוגי תוך ניתוחי.

הגדלה של שגיאות ספירה בעת שימוש במדגם קטן מדגישה את הערך שהושג מאיגום תוצאות ממספר רמות המתקבלות מאחדביופסיה של כליה.העובי האופייני של תורםביופסיה של כליההדגימה היא 1 מ"מ. הפתולוג בוחן רק קטע מייצג 5-מיקרומטר-עובי של רקמה זו, ומשאיר חלק ניכר של לא מוערךכִּליָהלא נבדק. למרות שגלומרולי שנדגמו במקטעים הבאים עשויים שלא להיות עצמאיים, תהליך הכנת השקופיות יכול להוביל לשונות ניכרת מקטע לקטע בגלומרולוסקלרוזיס גלובלית, ללא קשר לשונות הצופה (איור 6 במוסף). על ידי הערכת קטעי רקמה נוספים, ניתן למזער את ההשפעה של השונות הזו ולשפר את המהימנות של הערכת דגימת הביופסיה. היתרון הזה נצפה בבירור במחקר הנוכחי עבור כל מדד (איורים 2-4), שכולם הראו שיפור עם בדיקה של רקמה נוספת.

סטנדרט הטיפול הנוכחי מצריך הערכה של 25 גלומרולים בלבד ו-1 עד 2 רמות של חתך מכיוון שלא ניתן להשיג הערכות נוספות על ידי פתולוגים אנושיים בהקשר רגיש לזמן של השתלת איברים. השימוש בטכניקות DL כדי להגביר את היכולת האנושית בסביבה זו עשוי להוסיף איברים חיוניים למאגר התורמים. זרימת עבודה קלינית פוטנציאלית עם שילוב של טכניקות DL יכולה להיות כדלקמן: דגימה מגיעה למעבדת החתך הקפוא, שם מכינים שקופית מקטע קפוא ונסרקים. לאחר מכן, ה-WSI מועלה למיקום מאובטח לצורך ניתוח באמצעות מודל DL. בזמן שמודל ה-DL מנתח, הפתולוג עשוי להיכנס ולבדוק את המדגם עבור ממצאים רלוונטיים אחרים. תוצאת מודל ה-DL תהיה זמינה תוך 5 עד 10 דקות, תוצג לפתולוג כשכבת-על גרפית של סיווגי גלומרולי על התמונה ההיסטולוגית, לאחר מכן תאומת (ותתוקן במידת הצורך) על ידי הפתולוג, ותשולב בדוח. הדוח בפועל יתממשק ישירות עם רישום הבריאות האלקטרוני הקליני.

מגבלותיש כמה מגבלות למחקר זה. זה היה מחקר במרכז יחיד. למרות שה-WSIs נוצרו באמצעות 2 סורקים ב-2 מוסדות, מערך הנתונים של המדור הקפוא נוצר כולו במוסד אחד, בעוד שמערך הנתונים של המדור הקבוע נוצר ממוסד אחר. למרות שמערך נתונים ראשוני קטן (n=17) העלה כי תחזיות המודל על קטעים קפואים הראו התאמה סבירה עם קטעים קבועים הקשורים ושהמודל עלה על ביצועי הפתולוגים התורנים בקטעים קפואים אלו (איור 8 במוסף), זה המחקר לא התייחס ישירות לסוגיה הנפרדת של עד כמה הקטעים הקפואים (כמו גם הערכות הפתולוגים שלהם) תואמות לקטעים קבועים שנרכשו ועובדו לאחר מכן מאותה דגימת ביופסיה.

מערך הנתונים היה קטן בהשוואה למחקרי DL אחרים. עם זאת, כמעט 8500 גלומרולים נבדקו בסך הכל, מספר גבוה יחסית. המגבלה בהערכת מספר רב יותר של מקרים טמונה בתהליך שלוקח זמן של הערות סדרתי של WSIs. כדי להעריך עוד יותר את החוסן של מודל זה, יידרשו מחקרים נוספים שבהם המודל נבדק באמצעות WSIs שנוצרו ממעבדות וסורקים נוספים.

מסקנותמחקר פרוגנוסטי זה מצא ביצועים טובים יותר לכימות אחוזיםגלומרולוסקלרוזיס עולמיתמ-WSIs של השתלת תורם קפוא וקבוע המטוקסילין-אאוזיןדגימות ביופסיה של כליהעל ידי מודל DL מאשר על ידי פתולוגים מוסמכים של לוח תורנים. הביצועים שופרו עוד יותר על ידי בחינת קטעי רקמה נוספים, תהליך שהוא מעבר ליכולתם של פתולוגים בטבע הרגיש לזמן של הערכת דגימות ביופסיה של תורם. התוצאות הצביעו על ירידה בסבירות לאפיון שגוי של אחוזיםגלומרולוסקלרוזיס עולמיתכאשר משתמשים במודל DL, ובכך מקטין את הסבירות להשלכת איבר תורם לא מתאים או לשימוש באיבר שאינו אופטימלי. הממצאים ממחישים את הרווחים המשמעותיים שניתן לממש באמצעות שיטות DL בפרקטיקה הקלינית של פתולוגיה כירורגית.