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为解决病理学家评估 sTILs 时因异质性分布等导致的不确定性问题,研究人员开展多中心环形研究,探讨参考卡片(RCs)和 AI 辅助方法的临床适用性。结果显示二者可提高一致性和准确性,AI 辅助预测病理完全缓解(pCR)的 AUC 达 0.937,为临床评估提供新方向。
肿瘤免疫治疗的蓬勃发展,让肿瘤微环境成为研究焦点。基质肿瘤浸润淋巴细胞(stromal tumor-infiltrating lymphocytes, sTILs)作为肿瘤免疫微环境的重要标志物,在乳腺癌尤其是三阴性乳腺癌(TNBC)和人表皮生长因子受体 2 阳性(HER2+)乳腺癌的预后判断、治疗响应预测中展现重要价值。然而,传统视觉评估(visual assessment, VA)存在重复性差的问题,特别是在新辅助治疗后残留病灶识别、异质性分布评估及基质区域划分等方面,不同经验病理学家常出现判断偏差,制约了其临床应用。
为攻克这些难题,河北医科大学第四医院的研究团队开展了一项多中心环形研究,相关成果发表在《ESMO Open》。研究旨在明确不同经验病理学家评估 sTILs 的主要困惑,并验证参考卡片(reference cards, RCs)和人工智能(artificial intelligence, AI)辅助技术能否提升评估精度与临床适用性。
研究主要采用以下关键技术方法:
- 样本与数据:收集 266 例浸润性乳腺癌患者的苏木精 - 伊红(H&E)染色切片,经筛选后纳入 217 例,扫描获取全切片图像(WSI);选取 167 例 TNBC 活检样本用于临床性能验证。
- AI 算法开发:构建基于视野(field of view, FOV)和全切片的 AI 算法(AI-F 和 AI-W),实现细胞级检测、基质区域分割及 sTILs 自动评分;结合免疫组化染色(LCA)建立金标准。
- 多轮环形研究:12 名来自 4 家医院的病理学家(分 senior、intermediate、junior 三组)参与三轮研究,分别采用 VA、RC 辅助(RC-AS)和 AI 辅助(AI-AS)方法评估,通过组内相关系数(ICC)和受试者工作特征曲线下面积(AUC)验证一致性与准确性。
结果分析
1. 传统评估与辅助方法的一致性对比
- RS1(50 例全切片):VA 的 ICC 为 0.730(moderate),RC-AS 提升至 0.834(good),AI-AS 达 0.966(excellent)。Senior 组 RC-AS 的 ICC 达 0.933,junior 组 AI-AS 后 ICC 显著提升,显示 AI 对各经验组均有帮助。
- RS2(200 个含挑战因素的 FOV):VA 下异质性和基质因素的 ICC 分别为 0.592(moderate)和 0.603(moderate)。RC-AS 使异质性 ICC 升至 0.808(good),AI-AS 则达 0.930(excellent)和 0.858(good),接近 senior 组水平。
2. 准确性验证与临床性能
- 与金标准对比:RC-AS 使 6/12 病理学家在异质性评估中达 “good” 以上一致性,AI-AS 的 ICC(0.906)显著高于 VA,尤其在基质因素复杂场景中表现稳定。
- 预测 pCR 效能:AI-AS 的 AUC 为 0.937,显著优于 VA 的 0.775,RC-AS 介于两者之间,表明 AI 辅助能更精准预测治疗响应。
3. 亚组分析与技术局限
- 基质因素亚组:RC-AS 在干扰因素(IF)亚组中提升一致性,但在有限基质(LS)亚组对 junior 组帮助有限;AI-AS 在 LS 亚组 ICC 达 0.895,显示更强适应性。
- 局限性:金标准依赖 LCA 染色可能高估淋巴细胞范围,AI 对黏液瘤、挤压 artifact 样本效果有限,且易受脂肪组织、组织细胞反应等干扰,需进一步优化算法。
结论与意义
本研究证实,RC 和 AI 辅助技术可有效降低 sTILs 评估中异质性和基质因素导致的不确定性。AI 技术通过深度学习实现细胞与基质的精准分割,显著提升各经验水平病理学家的评估一致性和临床预测效能,为乳腺癌免疫治疗的精准化提供了可靠工具。尽管存在样本局限性和算法优化空间,该研究为 AI 在病理评估中的临床转化奠定了基础,有望推动 sTILs 成为更标准化的生物标志物,助力乳腺癌个性化治疗决策。