利用自动兴趣区域配准技术对乳腺癌中肿瘤浸润淋巴细胞评分的纵向评估

《Breast Cancer Research》：Longitudinal evaluation of tumor-infiltrating lymphocyte scoring using automated region of interest registration in breast cancer

　　

摘要

背景

肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）是乳腺癌（BC）中的预后生物标志物，尤其在HER2阳性及三阴性亚型中更为重要。其评估遵循国际指南，由病理学家对整个苏木精和伊红（H&E）染色切片进行评估，并选取侵袭性肿瘤的代表性区域。然而，手动选择区域可能耗时且具有主观性，还可能引入差异，尤其是在连续的组织切片之间。自动化的感兴趣区域（ROI）注册技术或许可以缓解这一局限，但其对纵向TIL评分的影响尚未得到系统评估。在此，我们介绍了三种ROI注册策略（直接法、中间法以及带/不带质量控制的序列法），并提出了一种经过验证的自动化框架，该框架能够实现一致的TIL评分，并在预测复发方面具有临床意义。

方法

我们分析了104例侵袭性乳腺癌病例，每例包含12张连续的H&E染色切片。一名病理学家在第一张和第十二张切片上标注了ROI区域。我们使用所提出的策略对这些ROI区域进行注册，随后通过交并比（IoU）、Dice相似系数（DSC）、失败率以及执行时间等性能指标对其进行分析。另有两名病理学家分别对手动标记和自动标记的ROI区域中的TILs进行评分。我们还评估了第一张切片上的手动ROI区域与第十二张切片上对应ROI区域之间的纵向一致性，同时检测TIL评分与患者复发结果之间的关联是否依然存在。

结果

直接注册策略实现了最高的几何精度（平均IoU值为0.650，DSC值为0.769），失败率低于1%，执行时间约为5.8秒。手动标记和自动标记的ROI区域对应的TIL评分非常接近（P值=0.84），一致性很高（斯皮尔曼相关系数ρ值为0.923，ICC值为0.936，CCC值为0.915，科恩卡方系数κ值为0.786）。纵向分析显示，不同切片之间的差异并不显著（P值分别为0.79和0.62）。复发患者与未复发患者的TIL浓度存在显著差异，且这种差异在第一张和第十二张切片上均保持一致（P值<0.05）。

结论

我们提出了首个用于纵向ROI注册的自动化框架，以支持乳腺癌中的TIL评分。该框架通过减少人工操作和降低变异度，有助于在组织不同深度范围内对免疫生物标志物进行大规模评估，同时保留具有临床意义的信号，从而为精准免疫肿瘤学应用提供支持。