論文の概要: Pathological Semantics-Preserving Learning for H&E-to-IHC Virtual Staining
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.03655v2
- Date: Sun, 28 Jul 2024 05:55:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-30 22:48:36.588057
- Title: Pathological Semantics-Preserving Learning for H&E-to-IHC Virtual Staining
- Title（参考訳）: 病的セマンティックス-H&E-IHC仮想染色のための保存学習
- Authors: Fuqiang Chen, Ranran Zhang, Boyun Zheng, Yiwen Sun, Jiahui He, Wenjian Qin,
- Abstract要約: 仮想ステイニングのための病的セマンティックス保存学習法を提案する。
PSPStainは分子レベルのセマンティック情報を取り入れ、セマンティックス相互作用を強化する。
PSPStainは現在の最先端H&E-to-IHC仮想染色法より優れている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.42401958204836
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Conventional hematoxylin-eosin (H&E) staining is limited to revealing cell morphology and distribution, whereas immunohistochemical (IHC) staining provides precise and specific visualization of protein activation at the molecular level. Virtual staining technology has emerged as a solution for highly efficient IHC examination, which directly transforms H&E-stained images to IHC-stained images. However, virtual staining is challenged by the insufficient mining of pathological semantics and the spatial misalignment of pathological semantics. To address these issues, we propose the Pathological Semantics-Preserving Learning method for Virtual Staining (PSPStain), which directly incorporates the molecular-level semantic information and enhances semantics interaction despite any spatial inconsistency. Specifically, PSPStain comprises two novel learning strategies: 1) Protein-Aware Learning Strategy (PALS) with Focal Optical Density (FOD) map maintains the coherence of protein expression level, which represents molecular-level semantic information; 2) Prototype-Consistent Learning Strategy (PCLS), which enhances cross-image semantic interaction by prototypical consistency learning. We evaluate PSPStain on two public datasets using five metrics: three clinically relevant metrics and two for image quality. Extensive experiments indicate that PSPStain outperforms current state-of-the-art H&E-to-IHC virtual staining methods and demonstrates a high pathological correlation between the staging of real and virtual stains.
- Abstract（参考訳）: 従来のヘマトキシリン・エオシン(H&E)染色は細胞の形態や分布を明らかにするのに限られるが、免疫組織化学的(IHC)染色は分子レベルでのタンパク質の活性化を正確にかつ特異的に可視化する。
仮想染色技術は高効率IHC検査のソリューションとして登場し、H&E画像を直接IHC画像に変換する。
しかし, 仮想染色は, 病的意味論のマイニングが不十分で, 病的意味論の空間的ミスアライメントが不十分なため, 課題となっている。
これらの課題に対処するために,分子レベルでのセマンティック情報を直接組み込んで,空間的不整合に拘わらずセマンティックス相互作用を促進できるPPStain(Pathological Semantics-Preserving Learning Method for Virtual Staining)を提案する。
具体的には、PSPStainは2つの新しい学習戦略から構成される。
1)Focal Optical Density(FOD)マップを用いたPALS(Protein-Aware Learning Strategy)は,分子レベルの意味情報を表すタンパク質発現レベルのコヒーレンスを維持している。
2) プロトタイプ・一貫性学習戦略 (PCLS) は, 原型一貫性学習による画像間のセマンティックな相互作用を促進する。
臨床的に関連のある3つの指標と画像品質のための2つの指標を用いて,PSPStainを2つの公開データセットで評価した。
広範囲にわたる実験の結果,PSPStainは現状のH&E-to-IHC仮想染色法より優れており,実際の染色と仮想染色のステージングとの間には高い病理学的相関が示されている。
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