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Enregistrement W4310828474 · doi:10.1016/s2589-7500(22)00210-2

Interpretable deep learning model to predict the molecular classification of endometrial cancer from haematoxylin and eosin-stained whole-slide images: a combined analysis of the PORTEC randomised trials and clinical cohorts

2022· article· en· W4310828474 sur OpenAlexaff
Sarah Fremond, Sonali Andani, Jurriaan Barkey Wolf, Jouke Dijkstra, Sinéad Melsbach, Jan J. Jobsen, Mariël Brinkhuis, Suzan Roothaan, Ina J. Jürgenliemk-Schulz, Ludy Lutgens, Remi A. Nout, Elzbieta M. van der Steen‐Banasik, Stephanie M. de Boer, Melanie Powell, Naveena Singh, Linda Mileshkin, Helen Mackay, Alexandra Léary, Hans W. Nijman, Vincent T.H.B.M. Smit, Carien L. Creutzberg, Nanda Horeweg, Viktor H. Koelzer, Tjalling Bosse

Notice bibliographique

RevueThe Lancet Digital Health · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueEndometrial and Cervical Cancer Treatments
Établissements canadiensSunnybrook Health Science Centre
Organismes subventionnairesLeids Universitair Medisch CentrumHanarth FondsKWF KankerbestrijdingEidgenössische Technische Hochschule ZürichUniversiteit Leiden
Mots-clésMedicineEndometrial cancerCohortReceiver operating characteristicArtificial intelligenceOncologyHaematoxylinInternal medicineCancerRadiologyComputer scienceImmunohistochemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Background Endometrial cancer can be molecularly classified into POLE mut , mismatch repair deficient (MMRd), p53 abnormal (p53abn), and no specific molecular profile (NSMP) subgroups. We aimed to develop an interpretable deep learning pipeline for whole-slide-image-based prediction of the four molecular classes in endometrial cancer (im4MEC), to identify morpho-molecular correlates, and to refine prognostication. Methods This combined analysis included diagnostic haematoxylin and eosin-stained slides and molecular and clinicopathological data from 2028 patients with intermediate-to-high-risk endometrial cancer from the PORTEC-1 (n=466), PORTEC-2 (n=375), and PORTEC-3 (n=393) randomised trials and the TransPORTEC pilot study (n=110), the Medisch Spectrum Twente cohort (n=242), a case series of patients with POLE mut endometrial cancer in the Leiden Endometrial Cancer Repository (n=47), and The Cancer Genome Atlas-Uterine Corpus Endometrial Carcinoma cohort (n=395). PORTEC-3 was held out as an independent test set and a four-fold cross validation was performed. Performance was measured with the macro and class-wise area under the receiver operating characteristic curve (AUROC). Whole-slide images were segmented into tiles of 360 μm resized to 224 × 224 pixels. im4MEC was trained to learn tile-level morphological features with self-supervised learning and to molecularly classify whole-slide images with an attention mechanism. The top 20 tiles with the highest attention scores were reviewed to identify morpho-molecular correlates. Predictions of a nuclear classification deep learning model serve to derive interpretable morphological features. We analysed 5-year recurrence-free survival and explored prognostic refinement by molecular class using the Kaplan-Meier method. Findings im4MEC attained macro-average AUROCs of 0·874 (95% CI 0·856–0·893) on four-fold cross-validation and 0·876 on the independent test set. The class-wise AUROCs were 0·849 for POLE mut (n=51), 0·844 for MMRd (n=134), 0·883 for NSMP (n=120), and 0·928 for p53abn (n=88). POLE mut and MMRd tiles had a high density of lymphocytes, p53abn tiles had strong nuclear atypia, and the morphology of POLE mut and MMRd endometrial cancer overlapped. im4MEC highlighted a low tumour-to-stroma ratio as a potentially novel characteristic feature of the NSMP class. 5-year recurrence-free survival was significantly different between im4MEC predicted molecular classes in PORTEC-3 (log-rank p<0·0001). The ten patients with aggressive p53abn endometrial cancer that was predicted as MMRd showed inflammatory morphology and appeared to have a better prognosis than patients with correctly predicted p53abn endometrial cancer (p=0·30). The four patients with NSMP endometrial cancer that was predicted as p53abn showed higher nuclear atypia and appeared to have a worse prognosis than patients with correctly predicted NSMP (p=0·13). Patients with MMRd endometrial cancer predicted as POLE mut had an excellent prognosis, as do those with true POLE mut endometrial cancer. Interpretation We present the first interpretable deep learning model, im4MEC, for haematoxylin and eosin-based prediction of molecular endometrial cancer classification. im4MEC robustly identified morpho-molecular correlates and could enable further prognostic refinement of patients with endometrial cancer. Funding The Hanarth Foundation, the Promedica Foundation, and the Swiss Federal Institutes of Technology.

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)0,010
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,013
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,010
Score d'incertitude au seuil0,055

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0100,013
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,002
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

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 Opus0,071
Tête enseignante GPT0,383
Écart entre enseignants0,312 · 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'étudeObservationnel
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

Citations124
Publié2022
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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