深度研习正在估量病理学中是一个宏大的器材：它可能用于肿瘤检测，以及仅基于构制病理学图像来预测遗传的更动。

　　深度研习正在估量病理学中是一个宏大的器材：它可能用于肿瘤检测，以及仅基于构制病理学图像来预测遗传的更动。普通来说，肿瘤检测和基因更动预测是两个独立的任务流程。新的法子将它们纠合正在一同，但这必要杂乱的、人工安排的估量流水线，这束缚了再现性和能效性。为体会决这些题目，咱们提出了一种同时检测肿瘤和预测基因更动的新法子：利用现成神经汇集的切片级评估模子(SLAM)，直接从老例病理切片中预测分子的更动，无需任何手动标注，自愿扫除平常和无讯息的构制区域，改正了之前的法子。切片级评估模子只必要规范的编程库，而且正在观念上比以前的法子更为粗略。咱们利用两个大型众核心结直肠癌患者部队：德邦的DACHS筛查和英邦约克郡癌症酌量肠癌改良项目(YCR-BCIP)，正在临床干系义务中通常验证了切片级评估模子。

　　咱们的酌量证实，切片级评估模子发生了牢靠的肿瘤存正在的切片级分类，受试者任务特点弧线（AUROC）下的面积为0.980（置信区间0.975，0.984；n = 2297例肿瘤切片，n = 1281例平常切片)。其余，切片级评估模子可检测微卫星不牢固性（MSI）/错配修复基因缺陷（dMMR）或微卫星牢固性/错配修复熟练度，受试者任务特点弧线例），BRAF突变状况受试者任务特点弧线例)。相看待以火线法，其改正正在一个大型外部测试部队中取得验证：该部队中检测到的微卫星不牢固性/错配修复基因缺陷状况受试者受试者任务特点弧线例）。其余，切片级评估模子还供应了人类可贯通的可视化舆图，使专家可以理会众道复用汇集预测。总之，切片级评估模子是一种新的粗略而宏大的估量病理学法子，可利用于众种疾病情境。

　　正在这里，咱们浮现了切片级评估模子(图1A-C)。开始，咱们利用蕴涵肿瘤和非肿瘤构制以及不含任何肿瘤构制的平常构制（非肿瘤结直肠构制）的切片图像，采用三次交叉验证的法子，评估了切片级评估模子切片级自愿检测肿瘤的才具。正在DACHS (n = 2,448例患者)中，这到达了0.980的高秤谌ROC弧线)。这证实，正在切片级标注上练习的神经汇集可能很好地分辨切片和非切片。接下来，咱们从两类变动到三类，研讨了切片级评估模子正在肿瘤分级中真实切性。遵照外地规范衡量，每张切片的等第按确切标注重要分歧为初级别（1-2级）和高级别（3-4级）。将目前最好的模子利用于分级目的，ROC弧线A），通过切片级评估模子将其ROC弧线；参睹增补质料）。行为阴性对比，即不应检测到的目的特点，咱们念要揣摸出性别。而结果上，基线模子和切片级评估模子都不行从原始构制病理学切片中牢靠地揣摸出性别，ROC弧线。

　　接下来，咱们将切片级评估模子利用于CRC中两个临床靶向的分子更动的检测：微卫星不牢固性/错配修复基因缺陷状况和BRAF突变状况。看待微卫星不牢固性/错配修复基因缺陷检测，切片级评估模子的ROC弧线A，增补质料），比基于深度研习的目前最好的模子ROC弧线））。与之前的深度研习目前最好的模子比拟，切片级评估模子将F1分数从0.477抬高到0.559，并抬高了预测真实切性、敏锐性和特异性（参睹增补质料，图S4)。同样，基于切片标注的BRAF突变状况揣摸，目前最好的模子的ROC弧线），而切片级评估模子将ROC抬高为0.821（0.786,0.852）（增补质料睹图S3B）。确切性、敏锐性、特异性及F1评分均有抬高。综上所述，这些数据证实，与目前最好的模子比拟，切片级评估模子抬高了分子亚型的检测机能。主要的是，咱们涌现正在分类模子的高敏锐性区域，即ROC弧线的上部区域，从目前最好的模子到切片级评估模子, 微卫星不牢固性/错配修复基因缺陷状况和BRAF突变状况的预测机能更加抬高（图2A和增补质料，图S3B）。 其余，咱们评估了KRAS突变状况是否可能从构制切片中预测。以前的酌量证实，以前的法子对切片中的KRAS状况可预测性较低。正在咱们的实习中，目前最好的模子的基线检测精度较差，ROC弧线）。切片级评估模子的ROC弧线），仅略有改良（详睹增补质料图S3B）。为了评估该法子正在构制病理学上的合理性，咱们对25名预测度最高的患者中手工审查了25个预测度最高的块。咱们涌现，正在预测微卫星不牢固性/错配修复基因缺陷状况时（图2B），切片级评估模子涌现分歧差和富含淋巴细胞的图像块是预测微卫星不牢固性的最有用法子，而分歧好的伴有坏死的肿瘤腺体则是预测错配修复基因的最有用法子。正在代外平常构制的斑块中，即预测微卫星不牢固性/错配修复基因缺陷状况状况的非讯息构制中，平常结肠黏膜和腻滑肌构制是最常睹的构制类型。同样，看待练习后预测肿瘤分级的模子，高级别和初级别图像块代外了如同是可托的构制形式（图2B）。同样，得分最高的平常构制块显示的是平常的结肠黏膜。总之，这些结果显示了切片级评估模子通过自愿检测和扫除非肿瘤构制来抬高对肿瘤基因更动的预测才具。

　　先前正在数字病理学方面的深度研习酌量供应了单变量预测热力求，使模子预测更易贯通。然而，本文切片级评估模子通过安排输出了众道预测，这必要众元的可视化。为了达成这一目的，咱们拓荒了一种三元可视化法子，该法子同意咱们正在单个热力求中显示肿瘤检测和预测基因的更动（图3A）。各式患者的代外性预测图如图3B所示。这些热力求为单个肿瘤的剖解理会供应了助助，由于它们直接显示了肿瘤的异质性。正在与专家一同查看众道可视化舆图时，咱们涌现微卫星牢固性/错配修复基因熟练肿瘤和微卫星不牢固性/错配修复基因缺陷肿瘤构制（图4A,B）可能由人类阅览者定位。其余，三元可视化舆图夸大了肿瘤的异质性。正在真正的微卫星牢固性/错配修复基因熟练肿瘤中，即使肿瘤构制满堂显示为“黄色”(微卫星牢固性/错配修复基因熟练)，但肿瘤浸润畛域偶然被（纰谬地）归类为微卫星不牢固性/错配修复基因缺陷(图3B, 4A)。对底层构制切片的理会显示，这些区域代外了淋巴细胞充裕的肿瘤浸润畛域，这是CRC的一个有目共睹的特点。

　　(A)以前的酌量利用带切片级标注的阳性和阴性肿瘤，而切片级评估模子正在练习中蕴涵了平常的构制切片。

　　(B)肿瘤构制老例图像（黄色，微卫星牢固性；收集DACHS （微卫星不牢固性状况n = 2039）的平常构制（H&E），细化并归平常化。应用切片级评估模子供应患者级预测和众道空间预测图。

　　(A)较量切片级评估模子(赤色)和目前最好的模子(玄色)的ROC弧线显示患者级确切性。切片级评估模子正在练习部队(DACHS，通过交叉验证评估)和外部验证部队(YCR-BCIP)中优于目前最好的模子。放大的细节显示了正在ROC空间的高智慧度区域的机能抬高。

　　(B)每组前五名患者的最佳预测图块。看待微卫星不牢固性、微卫星牢固性肿瘤安静常构制的分类，以及高级别(3-4级)、初级别(1-2级)肿瘤安静常构制，切片级评估模子识别出了构制学上可托的图像块。

　　(A)用于肿瘤检测和分型的众重空间分辩预测的三元可视化。基于图块预测，为每个切片创修三个通道(微卫星不牢固性/错配修复基因缺陷、微卫星牢固性/错配修复基因熟练安静常构制)。这些通道被兼并到蕴涵每个讯息的简单热力求。

　　(B) 微卫星不牢固性/错配修复基因缺陷和微卫星牢固性/错配修复基因熟练安静常构制的样本热图。万分是微卫星牢固性肿瘤右下角的样本显示，正在某些状况下，肿瘤切片上可睹大面积的非肿瘤构制。

　　(A)给出了两个范例案例的数字切片原始图和相应的热力求。微卫星牢固性/错配修复基因肿瘤边缘有强壮构制。即使该患者被确切地分拨了微卫星牢固性/错配修复基因熟练的高分，但三变量可视化显示该患者的深度研习仅存正在细小的异质性。(-) 为预测阴性的区域，(+)为预测阳性的区域， (N)为模子预测的平常构制。

　　(B) 微卫星不牢固性/错配修复基因缺陷类患者代外1名。正在本例中，肿瘤构制均被预测为微卫星牢固性/错配修复基因。