論文の概要: Efficient Quality Control of Whole Slide Pathology Images with Human-in-the-loop Training

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.19587v1
• Date: Sun, 29 Sep 2024 07:08:45 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-11-05 22:18:46.566340
• Title: Efficient Quality Control of Whole Slide Pathology Images with Human-in-the-loop Training
• Title（参考訳）: ヒト・イン・ザ・ループトレーニングによる全スライド画像の品質管理
• Authors: Abhijeet Patil, Harsh Diwakar, Jay Sawant, Nikhil Cherian Kurian, Subhash Yadav, Swapnil Rane, Tripti Bameta, Amit Sethi,
• Abstract要約: Histo whole slide image (WSI) は、特に精度オンコロジーにおいて、ディープラーニングに基づく診断ソリューションの開発に広く利用されている。 これらの診断ソフトウェアのほとんどは、トレーニングやテストデータにおけるバイアスや不純物に弱いため、不正確な診断につながる可能性がある。 我々は、WSIを6つの組織領域に分離する、頑健だが軽量なディープラーニングベースの分類器であるHistoROIを紹介した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.2646075700744928
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Histopathology whole slide images (WSIs) are being widely used to develop deep learning-based diagnostic solutions, especially for precision oncology. Most of these diagnostic softwares are vulnerable to biases and impurities in the training and test data which can lead to inaccurate diagnoses. For instance, WSIs contain multiple types of tissue regions, at least some of which might not be relevant to the diagnosis. We introduce HistoROI, a robust yet lightweight deep learning-based classifier to segregate WSI into six broad tissue regions -- epithelium, stroma, lymphocytes, adipose, artifacts, and miscellaneous. HistoROI is trained using a novel human-in-the-loop and active learning paradigm that ensures variations in training data for labeling-efficient generalization. HistoROI consistently performs well across multiple organs, despite being trained on only a single dataset, demonstrating strong generalization. Further, we have examined the utility of HistoROI in improving the performance of downstream deep learning-based tasks using the CAMELYON breast cancer lymph node and TCGA lung cancer datasets. For the former dataset, the area under the receiver operating characteristic curve (AUC) for metastasis versus normal tissue of a neural network trained using weakly supervised learning increased from 0.88 to 0.92 by filtering the data using HistoROI. Similarly, the AUC increased from 0.88 to 0.93 for the classification between adenocarcinoma and squamous cell carcinoma on the lung cancer dataset. We also found that the performance of the HistoROI improves upon HistoQC for artifact detection on a test dataset of 93 annotated WSIs. The limitations of the proposed model are analyzed, and potential extensions are also discussed.
• Abstract（参考訳）: 病理組織学全体のスライド画像(WSI)は、特に精密腫瘍学において深層学習に基づく診断ソリューションの開発に広く利用されている。 これらの診断ソフトウェアのほとんどは、トレーニングやテストデータにおけるバイアスや不純物に弱いため、不正確な診断につながる可能性がある。 例えば、WSIには複数の種類の組織領域が含まれており、少なくともそのいくつかは診断に関連しないかもしれない。 我々は,WSIを上皮,線条体,リンパ球,脂肪体,人工物,雑多な6つの組織領域に分離する,頑健で軽量なディープラーニングベースの分類器であるHistoROIを紹介した。 HistoROIは、ラベル付け効率のよい一般化のためのトレーニングデータのバリエーションを保証する新しいヒューマン・イン・ザ・ループ・アクティブ・ラーニング・パラダイムを用いて訓練されている。 HistoROIは、単一のデータセットでのみトレーニングされているにも関わらず、複数の臓器で一貫して良好に機能し、強力な一般化を示している。 さらに,CAMELYON乳がんリンパ節とTGA肺がんデータセットを用いて,下流深層学習タスクの性能向上のためのHistoROIの有用性を検討した。 前者のデータセットでは、弱い教師付き学習を用いて訓練したニューラルネットワークの転移と正常組織に対するレシーバ操作特性曲線(AUC)の下の領域は、HistoROIを用いてデータをフィルタリングすることにより0.88から0.92に増加した。 同様に、AUCは肺がんデータセット上の腺癌と扁平上皮癌の分類において0.88から0.93に増加した。 また,93個のアノテートされたWSIの試験データセット上で,HistoQCによるアーティファクト検出の性能向上も確認した。 提案モデルの限界を解析し,潜在的な拡張についても論じる。

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