SICAP2020——组织学前列腺自动格里森分级

今天将分享组织学前列腺自动格里森分级完整实现版本，为了方便大家学习理解整个流程，将整个流程步骤进行了整理，并给出详细的步骤结果。感兴趣的朋友赶紧动手试一试吧。

一、SICAP2020介绍

在全球范围内，前列腺癌（PCa）是男性第二大常见癌症，2018年新增患者130万。据世界卫生组织称，这十年内每年新增病例数将增加40%以上。一旦临床检查或血液测试表明存在前列腺癌，诊断前列腺癌的主要工具就是前列腺活检。用针提取一小部分组织，层压，用苏木精和伊红 (H&E) 染色，最后储存在晶体中。然后，病理学家在显微镜下对样本进行分析，使用格里森分级系统根据腺体、细胞核和管腔的形态和组织来确定癌性模式的存在和分级。在该系统中，根据癌症的预后将组织中的不同癌症模式分为不同级别。特别是，对于二维组织切片，格里森等级 (GG) 范围为3至5，与组织的腺体分化程度成反比。格里森 3 级 (GG3) 包括萎缩性良好分化和致密的腺体区域。GG4 包含筛状、形状不良、大融合和乳头状腺体图案。最后，GG5 包括孤立的细胞或细胞文件、没有腔形成的细胞巢和假玫瑰花图案。

病理学家通过目视检查对组织区域进行分类，检测一种或多种格里森模式的存在，最后根据最突出的等级诊断组合格里森评分（例如，组合等级 5 + 4 = 9 将分配给以下样本） 其中主要的癌性格里森等级是5级，其次是 4 级）。因此，综合格里森评分范围为6至10，并将其分配给整个活检。该评分是目前前列腺癌预后的最佳标志，它定义了要应用的治疗方法。然而，组织学前列腺活检的格里森评分是一项非常耗时且重复的任务，具有病理学家内部和病理学家之间的差异。此外，在 2014 年上届国际泌尿病理学会 (ISUP) 共识会议之后，新的指南被纳入其中，增加了病理学家的工作量。特别是，建议还报告样本中格里森4级的百分比，主要针对评分为3+4=7的区域，其中格里森4级的百分比较高表明早期治疗的便利性，并且筛状腺体模式的存在，表明预后比其他格里森4级模式的存在更差。计算机辅助诊断系统 (CAD) 支持病理学家的工作并提高该过程的客观性。这些基于组织学数字化，获取整个切片图像 (WSI) 并开发计算机视觉算法来检测活检 (或 WSI) 内的癌变区域。

二、SICAP2020任务

组织学前列腺格里森4类分级

三、SICAP2020数据集

SICAPv2 数据库包含来自95名签署相关知情同意书的不同患者的155份活检组织。使用Ventana iScan Coreo扫描仪以40倍放大倍率对组织样本进行切片、染色和数字化，以获得WSI。巴伦西亚Cl´ınico医院的一组泌尿生殖病理学家专家对载玻片进行了分析，并为每次活检分配了综合格里森评分。在等级不确定的情况下，标签由所有病理学家专家一致指定，以避免观察者之间的差异。每次活检中的初级格里森等级（GG）分布如下：36个非癌性区域，40个样本为格里森3级，64个样本为格里森4级，15个样本为格里森5级（以下分别为NC、GG3、GG4和GG5））。

使用基于 OpenSeadragon 库的内部软件对局部癌性模式进行注释，遵循格里森量表并指示筛状腺体结构的存在。为了处理大型 WSI，它们被下采样至 10 倍分辨率，并分为大小为 512x512的块，并且它们之间重叠 50%。通过应用Otsu阈值方法获得patch块中组织存在的掩模。为了开发能够预测主要格里森等级的模型，排除了组织少于20%的patch块。此外，由病理学家注释的、属于癌性活组织检查的没有癌性模式的patch块也被丢弃。在此过程之后，数据库包含4417个非癌性patch块，其中 1635 个标记为 GG3，3622 个标记为 GG4，665 个标记为 GG5。

数据集下载：

https://data.mendeley.com/datasets/9xxm58dvs3/2

四、技术路线

1、将图像缩放到固定大小512x512，然后采用均值为0，方差为1的方式进行归一化处理，再将数据分成训练集和验证集，在对训练集中GG3和GG5这两个类别的图像进行数据增强操作。

2、搭建ResNet2d网络，使用AdamW优化器，学习率是0.001，batchsize是64，epoch是300，损失函数采用交叉熵。

3、训练结果和验证结果

4、验证集分类结果