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Enregistrement W3119215451 · doi:10.1101/2021.01.03.21249179

Deep learning driven quantification of interstitial fibrosis in kidney biopsies

2021· preprint· en· W3119215451 sur OpenAlexaff
Yi Zheng, Clarissa A. Cassol, Divya Veerapaneni, Vipul C. Chitalia, Kevin Ren, Shubha S. Bellur, Peter Boor, Laura Barisoni, Sushrut S. Waikar, Margrit Betke, Vijaya B. Kolachalama

Notice bibliographique

RevuemedRxiv · 2021
Typepreprint
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueColorectal Cancer Screening and Detection
Établissements canadiensWilliam Osler Health SystemQueen's University
Organismes subventionnairesNational Institute of Diabetes and Digestive and Kidney DiseasesNational Center for Advancing Translational SciencesClinical and Translational Science Institute, Boston UniversityBundesministerium für Bildung und ForschungDeutsche ForschungsgemeinschaftAmerican Heart AssociationNational Institutes of HealthNational Science Foundation
Mots-clésGrading (engineering)MedicineFibrosisBiopsyKidney diseasePathologyPathologicalArtificial intelligenceInternal medicineComputer science

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Interstitial fibrosis and tubular atrophy (IFTA) on a renal biopsy are strong indicators of disease chronicity and prognosis. Techniques that are typically used for IFTA grading remain manual, leading to variability among pathologists. Accurate IFTA estimation using computational techniques can reduce this variability and provide quantitative assessment by capturing the pathologic features. Using trichrome-stained whole slide images (WSIs) processed from human renal biopsies, we developed a deep learning (DL) framework that captured finer pathological structures at high resolution and overall context at the WSI-level to predict IFTA grade. WSIs (n=67) were obtained from The Ohio State University Wexner Medical Center (OSUWMC). Five nephropathologists independently reviewed them and provided fibrosis scores that were converted to IFTA grades: <=10% (None or minimal), 11-25% (Mild), 26-50% (Moderate), and >50% (Severe). The model was developed by associating the WSIs with the IFTA grade determined by majority voting (reference estimate). Model performance was evaluated on WSIs (n=28) obtained from the Kidney Precision Medicine Project (KPMP). There was good agreement on the IFTA grading between the pathologists and the reference estimate (Kappa=0.622±0.071). The accuracy of the DL model was 71.8±5.3% on OSUWMC and 65.0±4.2% on KPMP datasets, respectively. Identification of salient image regions by combining microscopic and WSI-level pathological features yielded visual representations that were consistent with the pathologist-based IFTA grading. Our approach to analyzing microscopic- and WSI-level changes in renal biopsies attempts to mimic the pathologist and provides a regional and contextual estimation of IFTA. Such methods can assist clinicopathologic diagnosis. Translational statement Pathologists rely on interstitial fibrosis and tubular atrophy (IFTA) to indicate chronicity in kidney biopsies and provide a prognostic indicator of renal survival. Although guidelines for evaluation of IFTA exist, there is variability in IFTA estimation among pathologists. In this work, digitized kidney biopsies were independently reviewed by five nephropathologists and majority voting on their ratings was used to determine the IFTA grade. Using this information, a deep learning model was developed that captured microscopic and holistic features on the digitized biopsies and accurately predicted the IFTA grade. The study illustrates that deep learning can be utilized effectively to perform IFTA grading, thus enhancing conventional clinicopathologic diagnosis.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,008
Score d'incertitude au seuil0,015

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,027
Tête enseignante GPT0,287
Écart entre enseignants0,260 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations1
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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