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Erschienen in: Gastric Cancer 4/2022

08.04.2022 | Original Article

Deep learning for automatic diagnosis of gastric dysplasia using whole-slide histopathology images in endoscopic specimens

verfasst von: Zhongyue Shi, Chuang Zhu, Yu Zhang, Yakun Wang, Weihua Hou, Xue Li, Jun Lu, Xinmeng Guo, Feng Xu, Xingran Jiang, Ying Wang, Jun Liu, Mulan Jin

Erschienen in: Gastric Cancer | Ausgabe 4/2022

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Abstract

Background

Distinguishing gastric epithelial regeneration change from dysplasia and histopathological diagnosis of dysplasia is subject to interobserver disagreement in endoscopic specimens. In this study, we developed a method to distinguish gastric epithelial regeneration change from dysplasia and further subclassify dysplasia. Meanwhile, optimized the cross-hospital diagnosis using domain adaption (DA).

Methods

897 whole slide images (WSIs) of endoscopic specimens from two hospitals were divided into training, internal validation, and external validation cohorts. We developed a deep learning (DL) with DA (DLDA) model to classify gastric dysplasia and epithelial regeneration change into three categories: negative for dysplasia (NFD), low-grade dysplasia (LGD), and high-grade dysplasia (HGD)/intramucosal invasion neoplasia (IMN). The diagnosis based on the DLDA model was compared to 12 pathologists using 100 gastric biopsy cases.

Results

In the internal validation cohort, the diagnostic performance measured by the macro-averaged area under the receiver operating characteristic curve (AUC) was 0.97. In the independent external validation cohort, our DLDA models increased macro-averaged AUC from 0.67 to 0.82. In terms of the NFD and HGD cases, our model's diagnostic sensitivity, specificity, positive predictive value (PPV), and negative predictive value (NPV) were significantly higher than junior and senior pathologists. Our model's diagnostic sensitivity, NPV, was higher than specialist pathologists.

Conclusions

We demonstrated that our DLDA model could distinguish gastric epithelial regeneration change from dysplasia and further subclassify dysplasia in endoscopic specimens. Meanwhile, achieved significant improvement of diagnosis cross-hospital.
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Metadaten
Titel
Deep learning for automatic diagnosis of gastric dysplasia using whole-slide histopathology images in endoscopic specimens
verfasst von
Zhongyue Shi
Chuang Zhu
Yu Zhang
Yakun Wang
Weihua Hou
Xue Li
Jun Lu
Xinmeng Guo
Feng Xu
Xingran Jiang
Ying Wang
Jun Liu
Mulan Jin
Publikationsdatum
08.04.2022
Verlag
Springer Nature Singapore
Erschienen in
Gastric Cancer / Ausgabe 4/2022
Print ISSN: 1436-3291
Elektronische ISSN: 1436-3305
DOI
https://doi.org/10.1007/s10120-022-01294-w

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