Deep Learning Model for Cell Nuclei Segmentation and Lymphocyte Identification in Whole Slide Histology Images
Notice bibliographique
Résumé
Anti-cancer immunotherapy dramatically changes the clinical management of many types of tumours towards less harmful and more personalized treatment plans than conventional chemotherapy or radiation. Precise analysis of the spatial distribution of immune cells in the tumourous tissue is necessary to select patients that would best respond to the treatment. Here, we introduce a deep learning-based workflow for cell nuclei segmentation and subsequent immune cell identification in routine diagnostic images. We applied our workflow on a set of hematoxylin and eosin (H&E) stained breast cancer and colorectal cancer tissue images to detect tumour-infiltrating lymphocytes. Firstly, to segment all nuclei in the tissue, we applied the multiple-image input layer architecture (Micro-Net, Dice coefficient (DC) $0.79\pm 0.02$). We supplemented the Micro-Net with an introduced texture block to increase segmentation accuracy (DC = $0.80\pm 0.02$). We preserved the shallow architecture of the segmentation network with only 280 K trainable parameters (e.g. U-net with ∼1900 K parameters, DC = $0.78\pm 0.03$). Subsequently, we added an active contour layer to the ground truth images to further increase the performance (DC = $0.81\pm 0.02$). Secondly, to discriminate lymphocytes from the set of all segmented nuclei, we explored multilayer perceptron and achieved a 0.70 classification f-score. Remarkably, the binary classification of segmented nuclei was significantly improved (f-score = 0.80) by colour normalization. To inspect model generalization, we have evaluated trained models on a public dataset that was not put to use during training. We conclude that the proposed workflow achieved promising results and, with little effort, can be employed in multi-class nuclei segmentation and identification tasks.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».