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Enregistrement W3134874642 · doi:10.1158/1557-3265.adi21-po-018

Abstract PO-018: Computational staining of tumor hypoxia from H&E images using convolutional neural networks

2021· article· en· W3134874642 sur OpenAlexaff
Mark Zaidi, Haotian Cui, Bo Wang, Trevor D. McKee, Bradly G. Wouters

Notice bibliographique

RevueClinical Cancer Research · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueRadiomics and Machine Learning in Medical Imaging
Établissements canadiensDomtar (Canada)University of Toronto
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésHypoxia (environmental)StainH&E stainTumor hypoxiaStainingPathologyBiologyConvolutional neural networkNecrosisChemistryMedicineInternal medicineRadiation therapyArtificial intelligenceOxygenComputer science

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Heterogeneity in the tumor environment can be driven by multiple biochemical processes, such as immune infiltration, cell-to-cell genetic variation, and oxygenation gradients. Low oxygen, termed hypoxia, has been strongly correlated with metastasis, radiation resistance, and poor prognosis. One ongoing challenge is determining the magnitude of how hypoxia influences treatment response relative to other features, such as proliferation and micro vessel density. While it is possible to stain banked tissue for these markers, it is challenging to stain for endogenous markers of hypoxia. Exogenous probes have been developed to overcome this barrier; however, most clinical samples lack such probes. Previously, we have shown that spatial distributions of hypoxia correlate with morphological features of the tumor, such as necrosis and vasculature. Some of these features can be identified in hematoxylin and eosin (H&E)-stained sections, present for nearly all tumor samples. We hypothesize that a trained machine learning algorithm can be used to accurately predict hypoxia distributions given an H&E-stained section. Colorectal, pancreatic, and ovarian cancer cell line xenografts were cut and stained for markers of hypoxia, proliferation, perfusion, vasculature, and H&E. Binary masks of necrosis were generated, and together with the H&E and hypoxia images, were used to train a convolutional neural network. Once the model had been trained, a fairly precise prediction (MSE <0.012) had been obtained relative to the ground-truth hypoxia stained images. We believe a model trained on clinical H&E and hypoxia sections can be used to accurately predict hypoxia distributions from a H&E section. Predicted hypoxia distributions from existing H&E histology can be used to evaluate the influence of hypoxia on treatment outcome, by retroactively comparing a patient’s prognosis with levels of hypoxia. Correlations between hypoxia and prognostic measures such as tumor volume after irradiation, would indicate hypoxia may have modulated the efficacy of the treatment. Thus, computational stain prediction of hypoxia can serve as an invaluable tool in closing the gap between preclinical and clinical implementations of hypoxia-targeted therapies. Citation Format: Mark Zaidi, Haotian Cui, Bo Wang, Trevor D. McKee, Bradly G. Wouters. Computational staining of tumor hypoxia from H&E images using convolutional neural networks [abstract]. In: Proceedings of the AACR Virtual Special Conference on Artificial Intelligence, Diagnosis, and Imaging; 2021 Jan 13-14. Philadelphia (PA): AACR; Clin Cancer Res 2021;27(5_Suppl):Abstract nr PO-018.

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)0,001
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: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,014
Score d'incertitude au seuil0,029

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
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)0,0040,001

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.

Tête enseignante Opus0,215
Tête enseignante GPT0,529
Écart entre enseignants0,314 · 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

Citations0
Publié2021
Routes d'admission1
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