目的 循環(huán)染色體異常細(xì)胞 ( circulating genetically abnormal cell,CAC)檢測是一種無創(chuàng)或 微創(chuàng)、敏感、經(jīng)濟(jì)的腫瘤早期診斷方法。 熒光原位雜交( fluorescence in situ hybridization,FISH)通過計(jì)算 熒光探針在細(xì)胞核內(nèi)產(chǎn)生的增益,可以準(zhǔn)確地檢測 CAC 中基因異常的繁殖。 然而,基于 FISH 的 CAC 識別存在細(xì)胞核重疊和熒光信號形態(tài)多樣的問題,人工檢測熒光信號是困難的。 方法 本研究基于四色 熒光原位雜交肺癌圖像,針對細(xì)胞核和染色信號形態(tài)特征提出一種級聯(lián)細(xì)胞核分割網(wǎng)絡(luò)( cascaded nuclei segmentation network,CACNET)和信號點(diǎn)檢測網(wǎng)絡(luò)(signal detection network,FISHNET)的 CAC 識別 方案。 首先使用 CACNET 對細(xì)胞核進(jìn)行分割獲取掩膜,并對應(yīng)裁剪熒光染色信號圖像,然后對單細(xì)胞 核內(nèi)的信號點(diǎn)使用 FISHNET 進(jìn)行檢測,最終對信號點(diǎn)計(jì)數(shù)并利用臨床診斷方法判別細(xì)胞。 其中, CACNET 通過結(jié)合注意力機(jī)制和邊緣約束算法提升重疊細(xì)胞核分割效果。 FISHNET 通過熱圖回歸擬合 染色信號形態(tài),并且自定義輕量化目標(biāo)檢測網(wǎng)絡(luò)提升信號點(diǎn)識別性能。 結(jié)果 本研究構(gòu)建 44 000 細(xì)胞核 進(jìn)行模型的訓(xùn)練和測試。 測試結(jié)果顯示,本研究提出的 CACNET 在細(xì)胞核分割上取得 92?? 67%的交并 比,FISHNET 在信號點(diǎn)檢測的平均精度接近 98%且模型參數(shù)量僅有 2?? 24 M。 CAC 識別的敏感性和特異 性分別為 96?? 52%和 99?? 1%。 結(jié)論 本研究提出的 CAC 識別方案是高效且魯棒的,并且與現(xiàn)有的 CAC 識 別方法相比有一定優(yōu)勢,有助于提高臨床肺癌診斷結(jié)果的可靠性
|