論文の概要: SheafStain: Sheaf-Theoretic Schrödinger Bridge for Spatially and Biologically Coherent Virtual Staining
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.11846v1
- Date: Wed, 10 Jun 2026 09:22:03 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-11 16:42:38.388574
- Title: SheafStain: Sheaf-Theoretic Schrödinger Bridge for Spatially and Biologically Coherent Virtual Staining
- Title(参考訳): SheafStain: 空間的および生物学的コヒーレントな仮想染色のためのせん断理論シュレーディンガーブリッジ
- Authors: Hyeongyeol Lim, Hongjun Yoon, Eunjin Jang, Daeky Jeong, Won June Cho, Hwamin Lee,
- Abstract要約: SheafStainは、VFMの特徴を空間的および生物学的にコヒーレントな仮想染色のための層状セクションとして再解釈する新しいアプローチである。
SheafStainは、パッチ境界の縫合アーティファクトを緩和しながら、6つの先行メソッドに対して有望な結果を示す。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.9021355240141674
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Current virtual staining approaches offer the potential for time- and cost-efficient biomarker quantification in cancer diagnostics and prognostics. However, patch-wise inference for gigapixel whole slide images (WSIs) fails to maintain spatial continuity, yielding artifacts that cause catastrophic mismatches with ground-truth images. Although pathology Vision Foundation Models (VFMs) offer rich representations, their self-attention causes varying global contexts to produce inconsistent embeddings for the same physical region. We formalize and validate this ``context contamination'' as a sheaf-theoretic problem where these embeddings form a presheaf that violates the gluing axiom. To address this, we propose SheafStain, a new approach that reinterprets VFM features as sheaf-like sections for spatially and biologically coherent virtual staining. Specifically, SheafStain integrates class and patch tokens into a Schrödinger Bridge framework as sheaf-like sections. While the class token anchors biological consistency, patch tokens form a per-position spatial map. A backbone co-pretrained on Hematoxylin \& Eosin (H\&E) and Immunohistochemistry (IHC) yields non-degenerate cross-stain stalks, so a single VFM feature space supervises both input conditioning and output stain alignment. Departing from prior work that evaluates on isolated $256 \times 256$ patches and either random-crops or resizes the $1024 \times 1024$ ground truth, we translate at $256 \times 256$ and evaluate on the stitched $1024 \times 1024$ outputs across HER2, ER, PR, and Ki-67. SheafStain demonstrates promising results against six prior methods while mitigating patch-boundary stitching artifacts. Code will soon be released.
- Abstract(参考訳): 現在の仮想染色アプローチは、がん診断と予後学における時間と費用効率のバイオマーカー定量化の可能性をもっている。
しかし、ギガピクセル全体のスライド画像(WSI)に対するパッチワイズ推論は、空間的連続性を維持することができず、破滅的なミスマッチを引き起こすアーティファクトを生成する。
病理ヴィジョン・ファンデーション・モデル (VFM) は豊かな表現を提供するが、その自己認識は、異なるグローバルなコンテキストを発生させ、同じ物理的領域に対して一貫性のない埋め込みを生成する。
我々は、この「コンテキスト汚染」を、これらの埋め込みが、ゆらぎ公理に反するプレシーフを形成する、せん断理論問題として定式化し、検証する。
そこで本研究では,VFM特徴を空間的および生物学的に整合した仮想染色のための層状断面として再解釈する新しい手法であるSheafStainを提案する。
具体的には、SheafStainは、クラスとパッチトークンをSchrödinger Bridgeフレームワークに、Sheafのようなセクションとして統合する。
クラストークンは生物学的一貫性を保ちながら、パッチトークンは位置ごとの空間マップを形成する。
Hematoxylin \&Eosin (H\&E) と免疫組織化学 (IHC) を併用したバックボーンは非退縮性クロスステインストークを生じるため、単一のVFM特徴空間は入力条件と出力染色アライメントの両方を監督する。
分離された256 \times 256$パッチを評価し、ランダムクロップか1024 \times 1024$グラウンドの真理をリサイズする以前の作業とは別に、256 \times 256$で翻訳し、HER2、ER、PR、Ki-67にまたがる1024 \times 1024$アウトプットを評価する。
SheafStainは、パッチ境界の縫合アーティファクトを緩和しながら、6つの先行メソッドに対して有望な結果を示す。
コードも間もなくリリースされる。
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