The Gleason grading system using histological images is the most powerful diagnostic and prognostic predictor of prostate cancer. The current standard inspection is evaluating Gleason H&E-stained histopathology images by pathologists. However, it is complicated, time-consuming, and subject to observers. Deep learning (DL) based-methods that automatically learn image features and achieve higher generalization ability have attracted significant attention. However, challenges remain especially using DL to train the whole slide image (WSI), a predominant clinical source in the current diagnostic setting, containing billions of pixels, morphological heterogeneity, and artifacts. Hence, we proposed a convolutional neural network (CNN)-based automatic classification method for accurate grading of PCa using whole slide histopathology images. In this paper, a data augmentation method named Patch-Based Image Reconstruction (PBIR) was proposed to reduce the high resolution and increase the diversity of WSIs. In addition, a distribution correction (DC) module was developed to enhance the adaption of pretrained model to the target dataset by adjusting the data distribution. Besides, a Quadratic Weighted Mean Square Error (QWMSE) function was presented to reduce the misdiagnosis caused by equal Euclidean distances. Our experiments indicated the combination of PBIR, DC, and QWMSE function was necessary for achieving superior expert-level performance, leading to the best results (0.8885 quadratic-weighted kappa coefficient).


翻译:Gleason定级系统使用组织图象,是前列腺癌最有力的诊断和预感量预测器。当前标准检查正在由病理学家对Gleason H&E的血液病理学图像进行评估。然而,该系统复杂、耗时且需要观察者进行。深度学习(DL)基于方法,自动学习图像特征并实现更高的概括化能力,吸引了大量关注。然而,挑战仍然存在,特别是使用DL来培训整个幻灯片图像(WSI),这是当前诊断环境中的主要临床来源,包含数十亿像素、形态异性异性以及人工制品。因此,我们提议了以动态神经网络为基础的自动分类方法,以便利用全滑动的基因病理学图像对PCa进行准确的分级。在本文中,提出了名为“基于精密的图像重建”(PPBIR)的数据增强方法,以减少高分辨率,增加WSI的多样化。此外,还开发了分配(DC)模块,以加强对目标模型的适应,包括数十亿个像素、形态异性异性异性等模型,通过调整了EMA数据分布功能。

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