Hagnaður:
- Geta til að útskýra stuðning gervigreindar við frumutalningu, skiptingu og flokkun í heilli glærumynd (WSI) vinnuflæði
- Hæfni til að þekkja áhrif breytileika málningar og skönnunar á frammistöðu líkans og lénsskipti
- Geta til að sannreyna meinafræði AI úttak með viðmiðunarstaðli, sýnatöku og samþykki meinafræðings
Meinafræði er sú grein læknisfræðinnar þar sem sjúkdómur er greindur með því að skoða vefjasýni í smásjá; "Gullstaðall" margra krabbameinsgreininga er gerður hér. Stafræn meinafræði er stafræn myndun litaðs vefjahluta á glerrennibraut með háupplausnarskanni. Skráin sem myndast er kölluð heil skyggnumynd (stytt WSI); Ein glæra getur verið risastór mynd af gígapixla stærð, það er að segja milljarða pixla. Gervigreind styður frumutalningu, svæðisskiptingu og flokkun í þessum risastóru myndum. Í þessari einingu munum við sjá WSI vinnuflæðið, stærsta tæknilega gryfju þess: breytileika litunar/skönnunar og hvers vegna samþykki meinafræðinga er nauðsynlegt.
Við skulum segja frá upphafi: gervigreind getur verið teljari, bráðabirgðaskanna og annað auga í meinafræði; En krabbameinsgreining, sviðsetningar- og flokkunarákvarðanir heyra undir meinafræðinginn. Líkanið greinir ekki.
Skref WSI vinnuflæðis
Skref 1 — Skimun og gæðaeftirlit. Glerglasið er skannað; Galla eins og fókusleysi, fellingarmerki og loftbólur er hægt að greina sjálfkrafa. Skannanir af lélegum gæðum ættu alls ekki að koma inn í líkanið.
Skref 2 — Fjarlæging flísar (plástur). Ekki er hægt að vinna gígapixla mynd beint; er skipt í litla ferninga (enskur plástur, venjulega 256x256 eða 512x512 pixlar). Líkanið metur hverja flís fyrir sig, síðan eru niðurstöðurnar sameinaðar.
Skref 3 — Greining á vefjum/frumum. Fyrirmynd; Það sinnir verkefnum eins og skiptingu æxlisstaða, talningu á mítósu (deilifrumum), kjarnaþéttleika eða útreikningi á merki (t.d. Ki-67 litunarhraða). Úttakið er töluleg mæling eða hitakort.
Skref 4 — Sameining og skýrslugerð. Niðurstöður flísar eru sameinaðar á rennibrautinni; Samantekt er gerð, til dæmis, "hlutfall æxlissvæðis" eða "mítósufjölda".
Skref 5 — Mat meinafræðings. Meinafræðingur skoðar svæðin og talningar sem líkanið merkir; samþykkir, leiðréttir eða hafnar. Greining og einkunnagjöf er í höndum meinafræðings.
Stærsta pytturinn: breytileiki litunar og skönnunar
Vefjahlutar eru venjulega litaðir með H&E (hematoxylin og eosin; staðlaða litarefnið sem litar kjarnana bláfjólubláa og umfrymið bleikt). En styrkleiki litunar er mjög breytilegur eftir rannsóknarstofu, litalotu, þykkt hluta og vörumerki skanna. Mannlegt auga lagar sig auðveldlega að þessum mismun; Líkanið gæti ekki verið samhæft.
Ef líkan hefur lært út frá bleik-fjólubláum tónum rannsóknarstofu A, mun frammistaða þess minnka við ljósari eða dekkri litun rannsóknarstofu B. Þetta fyrirbæri er kallað lénsskipti og er algengasta orsök bilunar í stafrænni meinafræði. Lausnaraðferðir: staðlað lita (að færa myndir í sameiginlegt litarými), þjálfunargögn í fjölsetra, og - síðast en ekki síst - ytri staðfesting á hverri rannsóknarstofu sem á að nota.
Þrjú Mini Cases: By the Numbers
Tilfelli 1 — Samræmi í mítósufjölda. Mítótalning í flokkun brjóstakrabbameins er mikilvæg en erfið og breytileg frá áhorfendum til áhorfenda. AI-aðstoðað bráðabirgðatalning á einni rannsóknarstofu, samkomulag (kappa) milli tveggja meinafræðinga jókst úr 0,55 í 0,71 og talningartími á hverja glæru minnkaði úr 4 mínútum í 1,5 mínútur. Hins vegar var hver lokatalning staðfest af meinafræðingnum; Líkanið lagði til, meinafræðingurinn ákvað.
Tilfelli 2 - Vaktskipti högg. Á rannsóknarstofunni sem þróaði æxlishlutunarlíkan virkaði það rétt í 93% tilvika. Sama líkan ofmat æxlissvæðið kerfisbundið um 20% á rannsóknarstofu samstarfsaðila með því að nota annan skanna og litarefni. Eftir litanormalization og endurfullgildingu með 200 glærum frá þeirri rannsóknarstofu minnkaði munurinn niður í viðunandi mark.
Tilfelli 3 - Úrtaksvilla. Ein líkan sagði "nei" æxli á rennibraut; hins vegar mat líkanið aðeins skannaða svæðið og æxlið var í sýnislausum hluta. Meinafræðigreining er eins góð og skyggnuval og sýnatöku; AI „neikvæð“ framleiðsla bætir ekki upp fyrir vansampun. Þess vegna þýðir neikvæð gervigreind ein og sér aldrei „enginn sjúkdómur“.
Veik kvaðning / sterk kvaðning
Athugið: Eftirfarandi leiðbeiningar eru til að stilla meinafræðiskýrsluna og verkflæðistexta; Greining vefjamynda er verk sannprófaðra hugbúnaðar- og meinafræðinga.
Veik kvaðning:
Samkvæmt þessari meinafræðiskýrslu, er til krabbamein? [skýrsla]
Öflug tilvitnun:
Þitt hlutverk: Þú ert skipulagsaðstoðarmaður meinafræðiskýrslu (ÞÚ ERT EKKI GREINING). Settu upp eftirfarandi nafnlausa meinafræðiskýrslu:- Settu fram sýnistegund, litun, æxlisgerð/stig, skurðarmörk, merki.- Haltu óljósu orðalagi ("afbrigðileg, klínísk fylgni mælt með") óbreyttum.- Bættu engum niðurstöðum sem eru ekki í textanum; skrifaðu "ótilgreint" í reitinn sem vantar.- Að lokum skaltu skrá 3 atriði sem meinafræðingur ætti að staðfesta. Nafnlaus skýrsla:[texti]
Fjögur afritanleg sniðmát
1) Stöðlun skýrslu:
Settu eftirfarandi nafnlausa meinafræðiskýrslu í skipulögð svið (líffæri, greining, einkunn, framlegð, prósentutölur). Haltu þig við textann. Skýrsla: [texti]
2) Samræmisskoðun tákna:
Skráðu öll prósentu- og tölumerki (Ki-67, ER, PR, HER2) sem nefnd eru í þessari skýrslu; Merktu gildi sem stangast á við hvert annað eða við greininguna. Skýrsla: [texti]
3) Gerðprófunaráætlun (stafræn meinafræði):
Skrifaðu drög að löggildingaráætlun fyrir WSI skiptingarlíkan: litanormalization, multicenter external validation, pathologist agreement (kappa), field shift testing. Merktu staðfestingarpunkta meinafræðings sérstaklega.
4) Bætir við sýnatökuviðvörun:
Bættu við eftirfarandi neikvæðu gervigreindarniðurstöðu fyrirvaranum um að „sýnataka gæti verið takmörkuð, neikvæð niðurstaða útilokar ekki sjúkdóm“ og kröfu um staðfestingu meinafræðings. Úttak: [texti]
Hlutverk fyrirsætunnar: Eftir verkefnagerð
Tegund verkefnis
AI framlag
gagnrýni
sannprófun
Æxlissvæði skipting
hátt
hátt
Meinafræðingur + ytri sannprófun
Mítósa/frumufjöldi
hátt
hátt
Staðfesting meinafræðings
Hlutfall merkis (Ki-67)
hátt
miðlungs
Tilvísunarsamanburður
Gæðaeftirlit (fókus/galli)
hátt
lágt
skyndiskoðun
Skýrslustillingar (texti)
hátt
lágt
Staðfesting meinafræðings
Ábending: Þegar þú metur líkantillögu í stafrænni meinafræði skaltu alltaf spyrja: "Á hvaða bletti og skanna rannsóknarstofanna hefur þetta líkan verið þjálfað og hefur það verið staðfest á rannsóknarstofunni minni?" Ef svarið er „nei“ eiga frammistöðutölurnar ekki við þig ennþá.
Varúð: Bara vegna þess að gervigreindin segir „ekkert æxli“ þýðir það ekki að það sé ekkert æxli í vefnum sem ekki er sýni. Neikvæð niðurstaða í meinafræði takmarkast af gæðum sýnatöku; mynstrið getur ekki farið yfir þessi mörk og neikvæð niðurstaða er ekki greiningartrygging.
Algeng mistök
- Vanmeta breytileika lita/litarefna. Svifsvið er algengasta orsök bilunar í stafrænni meinafræði.
- Þjálfaðu í einni miðstöð og notaðu alls staðar. Mismunandi vafra og litarefni skapa hljóðlausa hnignun á frammistöðu.
- Misskilja neikvæða niðurstöðu fyrir fullvissu. Ekki er hægt að bæta fyrir sýnatökumörkin með líkaninu.
- Hunsa breytileika milli áhorfenda. Líkanið skal metið í samræmi við það ef viðmiðunarstaðallinn sjálfur er breytilegur.
- Að útrýma meinafræðingnum. Talning og skipting eru stuðningur; Greining og einkunnagjöf hvílir á meinafræðingi.
Í stuttu máli
- Stafræn meinafræði greinir gígapixla WSI myndir með því að skipta þeim í flísar; AI styður við frumutalningu og skiptingu.
- Stærsta tæknigildran er sviðsrek vegna breytileika litunar/skönnunar; litanormalization og ytri staðfesting eru nauðsynleg.
- Neikvæð gervigreind niðurstaða er takmörkuð af sýnatökumörkum og veitir ekki greiningartryggingu.
- Viðmiðunarstaðallinn og breytileiki milli áhorfenda eru samhengi fyrir mat á líkani.
- Greining, stigun og einkunnagjöf er á ábyrgð meinafræðings; AI greinir ekki.
Umsóknarverkefni
Veldu ímyndað stafrænt meinafræðilíkan (t.d. Ki-67 prósentuútreikningur). Skrifaðu ytri löggildingaráætlun fyrir þetta líkan: hversu margar skyggnur frá hvaða rannsóknarstofum, hvaða litastilling, hvernig þú munt mæla samþykki meinafræðings og hvernig þú munt prófa svif. Skrifaðu síðan í einni setningu þvingunarviðvörunina sem ætti að bæta við neikvæða/jákvæða úttak líkansins.
gátlisti
- [ ] Ég þekki skönnun, flísalögn, greiningu og samsetningu á WSI verkflæðinu.
- [ ] Ég skil hvernig breytileiki í málningu/skönnun veldur reki á sviði og hvernig honum er stjórnað.
- [ ] Mér skilst að neikvæða gervigreind niðurstaða sé takmörkuð af sýnatökumörkum.
- [ ] Ég get notað hugtökin ytri staðfestingu og meinafræðingasamþykkt (kappa).
- [ ] Ég hef tekið það fram að greining og einkunnaákvörðun er áfram hjá meinafræðingnum.