Medmain 开发出能自动测量免疫组织化学标本中 Ki-67 阳性细胞率的 AI ～论文发表于《Diagnostics》期刊～

Q: 什么是 Ki-67？

它是一种作为细胞增殖指针的蛋白质，被用于预测乳癌等各种肿瘤的恶性程度与预后情况。

Q: 开发出的 AI 有什么特色？

能从数字病理影像中侦测细胞核，自动分类 Ki-67 阳性与阴性细胞，并高精准度地计算出阳性率。

Q: 未来的展望为何？

未来计划继续开发能定量评估如 P53 等其他核内蛋白质，以及细胞膜蛋白质的 AI 技术。

提供数字病理辅助解决方案「PidPort」的 Medmain 股份有限公司（总部：福冈县福冈市，代表董事兼 CEO：饭冢 统，以下简称「Medmain」），已成功开发出能在 Ki-67 蛋白质的免疫组织化学数字标本中，侦测 Ki-67 阳性细胞并自动测量阳性细胞率（Labeling Index）的 AI 技术。 在本研究中，我们开发了一款 AI 模型，该模型通过在全玻片影像（WSI）上进行细胞核的侦测及细胞等级的分类，自动识别 Ki-67 阳性细胞与阴性细胞，并计算出阳性细胞率。所开发的 AI 模型展现出优异的分类性能，并且经确认与病理医师的评估结果具有高度相关性。 我们很高兴宣布，本研究的内容已发表在由 MDPI（https://www.mdpi.com） 发行的学术期刊《Diagnostics》上。 论文网址：https://www.mdpi.com/3765504 ## 本研究成果概要 成功开发出能在免疫组织化学数字标本中侦测 Ki-67 阳性细胞，并自动测量阳性细胞率（Labeling Index）的 AI 技术。 ## 本研究背景 Ki-67 蛋白质（MKI67）是细胞增殖的标记物之一，在所有进行细胞增殖的细胞周期（G1期、S期、G2期、M期）中皆会表现，而在未进行细胞增殖的静止期（G0期）则不会表现。由于 Ki-67 在细胞核中具有特征性的表现，因此通常会使用免疫组织化学染色（Immunohistochemistry：IHC）来可视化并评估其表现位置。 Ki-67 免疫组织化学在病理诊断中被广泛作为评估肿瘤增殖能力的重要指针，其阳性细胞率（标记率）以 Labeling Index（LI）来评估。LI 越高的病例显示肿瘤增殖越快，在日常诊疗中被用作乳癌、脑肿瘤、软组织肿瘤、神经内分泌肿瘤等各种肿瘤的恶性度及预后预测标记。 例如在乳癌中，需要测量浸润性癌细胞的 Ki-67 阳性细胞率，且至少需要计数 500 至 1000 个细胞。传统上一般由病理医师使用手动计数器等工具进行测量，但由于测量需要耗费时间与精力，因此业界一直期盼能开发出可以客观且高效测量的软件。 基于上述背景，本研究在 Ki-67 免疫组织化学数字标本中，开发了能侦测 Ki-67 阳性细胞并自动测量阳性细胞率的 AI 模型。 ## 本研究内容 我们将由国内医疗机构提供、包含乳癌在内各种癌症组合的 320 张 Ki-67 免疫组织化学染色标本进行数字化（WSI: Whole-Slide Image），并由病理医师对 Ki-67 阳性细胞与阴性细胞进行标注（Annotation），创建训练数据。 在开发的 AI 模型中，首先进行细胞核侦测（Cell detection），接着通过使用训练数据训练而成的细胞分类模型来识别阳性细胞与阴性细胞（Cell classification）。借此，我们开发出能自动计数 Ki-67 阳性细胞与阴性细胞的数量，并计算出阳性细胞率（Labeling Index）的算法。 此外，在本 AI 模型中，病理医师只需在全玻片影像（Whole-Slide Image）上指定感兴趣区域（ROI: Region of Interest），AI 即可侦测出该区域内包含的所有细胞，将其分类为 Ki-67 阳性细胞与阴性细胞，并自动测量出阳性细胞率。 ## 本研究成果 在 Ki-67 阳性细胞的分类性能方面，获得了 ROC-AUC 0.981 的优异表现。此外，本 AI 模型计算出的 Ki-67 阳性细胞率（LI）与病理医师评估同一张影像的结果进行比较，显示出高度的相关性。 从这些结果可以证明，本 AI 模型作为辅助病理医师评估 Ki-67 阳性细胞率的工具是非常有用的。 ## 未来展望 虽然本研究是针对 Ki-67 开发了 AI，但我们认为本研究中开发的方法，也可应用于其他在免疫组织化学中能于细胞核内观察到阳性信号的蛋白质（例如：P53 等）。 未来，我们将继续推动相关的 AI 研究开发，不仅针对细胞核内蛋白质，还将包含细胞膜蛋白质等表现出各种细胞定位的蛋白质，使其表现模式能够被客观且定量地评估。 ## 原创论文 - 论文标题：Automated Assessment of Ki-67 Labeling Index Using Cell-Level Detection and Classification in Whole-Slide Images - 日文翻译：免疫组织化学デジタル标本におけるKi-67阳性细胞率を自动计测するAIの开発 - 刊载期刊：Diagnostics - DOI：https://doi.org/10.3390/diagnostics16050816 - 论文网址：https://www.mdpi.com/3765504

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