MSAI-Path: Predicting Microsatellite Instability From Routine Histology Slides Without Reinventing the Wheel
Notice bibliographique
Résumé
Microsatellite instability (MSI) is an important biomarker in colorectal cancer, influencing both patient prognosis and treatment decisions. Current approaches for MSI prediction from hematoxylin and eosin--stained whole-slide images (WSI) rely on end-to-end deep learning ("black-box") models with limited interpretability, often relying on heatmaps for visualization. However, experienced pathologists can intuitively identify MSI through specific histologic features and have developed manual classification systems such as MS-Path for Lynch syndrome screening. We present a novel hybrid approach that combines computational and pathologist expertise to create an explainable and verifiable method for MSI prediction in colorectal cancer, applicable to resection and biopsy WSI. Our proposed method uses nuclei and tissue segmentation models to automatically quantify MSI-associated histologic features outlined in the Bethesda guidelines, including intraepithelial lymphocytes, grade of differentiation, mucinous components, and tertiary lymphoid structures. After validation on annotated data sets, these features are integrated with clinical data and used in logistic regression and random forest models to predict MSI status. We validated our approach using 3256 WSI from 2267 patients across 7 cohorts from 5 centers. The method achieved an area under the curve of up to 0.88 across all resection cohorts, and 0.90 on biopsies, performing on par with published black-box deep learning models. Importantly, the learned variable importances strongly correlated with manual scoring systems and aligned with manual pathologist assessments. We observed significant intrapatient heterogeneity in predicted scores, emphasizing the importance of whole-case analysis. Our approach also shows potential as a screening tool that could exclude 41% of patients from gold-standard MSI testing while maintaining 95% sensitivity. This study demonstrates that classifiers based on clinical and validated histologic information can predict MSI status as effectively as black-box models while providing complete interpretability. Our method offers an alternative pathway for understandable, explainable, and trustworthy biomarker prediction in computational pathology.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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.
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 tête enseignante, 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 ».