論文の概要: Automated Histopathologic Assessment of Hirschsprung Disease Using a Multi-Stage Vision Transformer Framework
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.20734v1
- Date: Tue, 25 Nov 2025 15:53:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-27 18:37:58.800287
- Title: Automated Histopathologic Assessment of Hirschsprung Disease Using a Multi-Stage Vision Transformer Framework
- Title(参考訳): Multi-Stage Vision Transformer Framework を用いたHirschsprung病の病理組織学的自動評価
- Authors: Youssef Megahed, Saleh Abou-Alwan, Anthony Fuller, Dina El Demellawy, Steven Hawken, Adrian D. C. Chan,
- Abstract要約: Hirschsprung病は腸間膜叢に神経節細胞が欠如していることが特徴である。
病理医の診断アプローチを模倣したビジョントランスフォーマー(ViT-B/16)に基づく3段階セグメンテーションフレームワークを提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 2.360330081206126
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Hirschsprung Disease is characterized by the absence of ganglion cells in the myenteric plexus. Therefore, their correct identification is crucial for diagnosing Hirschsprung disease. We introduce a three-stage segmentation framework based on a Vision Transformer (ViT-B/16) that mimics the pathologist's diagnostic approach. The framework sequentially segments the muscularis propria, delineates the myenteric plexus, and identifies ganglion cells within anatomically valid regions. 30 whole-slide images of colon tissue were used, each containing expert manual annotations of muscularis, plexus, and ganglion cells at varying levels of certainty. A 5-fold cross-validation scheme was applied to each stage, along with resolution-specific tiling strategies and tailored postprocessing to ensure anatomical consistency. The proposed method achieved a Dice coefficient of 89.9% and a Plexus Inclusion Rate of 100% for muscularis segmentation. Plexus segmentation reached a recall of 94.8%, a precision of 84.2% and a Ganglia Inclusion Rate of 99.7%. For high-certainty ganglion cells, the model achieved 62.1% precision and 89.1% recall, while joint certainty scores yielded 67.0% precision. These results indicate that ViT-based models are effective at leveraging global tissue context and capturing cellular morphology at small scales, even within complex histological tissue structures. This multi-stage methodology has great potential to support digital pathology workflows by reducing inter-observer variability and assisting in the evaluation of Hirschsprung disease. The clinical impact will be evaluated in future work with larger multi-center datasets and additional expert annotations.
- Abstract(参考訳): Hirschsprung病は腸間膜叢に神経節細胞が欠如していることが特徴である。
したがって、ヒルシュスプルング病の診断には正しい同定が不可欠である。
病理医の診断アプローチを模倣したビジョントランスフォーマー(ViT-B/16)に基づく3段階セグメンテーションフレームワークを提案する。
この枠組みは筋肉性プロパリアを逐次分節し、腸間膜叢を規定し、解剖学的に有効な領域内の神経節細胞を同定する。
大腸組織の30枚のスライディング画像を用い, それぞれ, 筋, 神経節, 神経節細胞について, 各種の確証が得られた。
5倍のクロスバリデーションスキームを各ステージに適用し,分解能特異的なタイリング戦略と,解剖学的整合性を確保するために調整後処理を行った。
提案法は筋分節に対するDice係数89.9%,Plexus Inclusion Rate100%を達成した。
プレクサスのセグメンテーションは94.8%、精度84.2%、ガングリア包含率99.7%に達した。
高確実性ガングリオン細胞では62.1%の精度と89.1%のリコールを達成し、関節確実性スコアは67.0%の精度を得た。
これらの結果は, 複雑な組織構造においても, 大域的な組織コンテキストの活用と細胞形態の獲得に有効なモデルであることが示唆された。
この多段階の方法論は、サーバ間の変動を減らし、Hirschsprung病の評価を支援することで、デジタル病理ワークフローをサポートする大きな可能性を秘めている。
今後、より大規模なマルチセンターデータセットと追加のエキスパートアノテーションで臨床効果を評価する予定である。
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