Abstract B023: Multicenter histology image integration and multiscale deep learning for pediatric sarcoma subtype classification
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Introduction: Pediatric sarcomas are rare and diverse, with few highly specialized centers reviewing sufficient volume to hone histopathological expertise, resulting in frequent misclassification. Digitization of histology slides enables automated imaging analysis and training of artificial neural networks (ANNs) for sarcoma subtype classification. Such tools are reproducible, mitigate against inter-observer bias, and can be implemented at a distance, allowing for global access to more precise diagnostics. A limitation is insufficient high-quality data to train models and avoid overfitting. Here, we amass a digitized sarcoma histology dataset from multiple centers. We designed a computational pipeline to (1) harmonize images to remove center-specific artifacts, (2) mirror a traditional pathologist’s process by extracting imaging features at varying sizes and magnifications, and (3) implement the latest in deep learning backbones to perform automated classification of rhabdomyosarcoma (RMS) v. non-rhabdomyosarcoma (NRSTS) and further subtyping. We provide powerful proof of concept for the ability of these techniques to expand access to highly specialized care to the global pediatric sarcoma population. Methods: Hematoxylin & Eosin-stained images and limited clinical data were collected with representation from numerous centers. We optimized a pipeline for focus checking, resolution standardization, stain normalization, and image format conversion to generate a harmonized dataset of over 500 images. We tested varying tile sizes and overlaps, magnification powers, and single- vs. multi-scale concatenated-feature sets to optimize classification accuracy. Deep learning feature extraction was performed with two backbones (InceptionV3 and CTranspath). Using our previously developed SAMPLER method, we create statistical representations of each feature to train and test ANN classifiers for RMS vs NRSTS and further subtype predictions. Results: Optimal parameters were 224 pixel tile size and 112 micron spacing on center, yielding non-overlapping tiles when viewed at 20X, 0.5 microns per pixel (mpp). Single scale feature extraction at 0.5 and 1.0 outperformed 0.75 mpp. Multi-scale feature concatenation from the combination of 0.5 and 1.0 mpp provided the best overall classification performance. In matched analyses of all tested parameter combinations, CTranspath outperformed InceptionV3 with consistently higher area under curve. Conclusions: Our multi-institutional pediatric sarcoma histology dataset represents the broadest harmonized resource of this type to our knowledge. Using a multiscale approach and optimized tiling parameters, we demonstrate the superiority of vision transformer- over strict convolutional ANNs to provide gross distinction between sarcoma subtypes. Our harmonization procedures open the door for expansion of the dataset through ongoing multi-institutional collaboration, bringing promise for a future in which automated image review may accurately and remotely identify sarcoma histology, improving subtype-specific delivery of care. Citation Format: Adam H. Thiesen, Sergii Domanskyi, Ali Foroughi pour, Todd B. Sheridan, Steven B. Neuhauser, Alyssa Stetson, Katelyn Dannheim, Danielle B. Cameron, Shawn Ahn, Hao Wu, Emily R. Christison-Lagay, Carol J. Bult, Jeffrey H. Chuang, Jill C. Rubinstein. Multicenter histology image integration and multiscale deep learning for pediatric sarcoma subtype classification [abstract]. In: Proceedings of the AACR Special Conference in Cancer Research: Advances in Pediatric Cancer Research; 2024 Sep 5-8; Toronto, Ontario, Canada. Philadelphia (PA): AACR; Cancer Res 2024;84(17 Suppl):Abstract nr B023.
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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 | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| 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) | 0,005 | 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 ».