Collagen morphometric analysis in liver biopsies of patients with chronic viral hepatitis (HCV or HBV) predicts virological response

Η ποσοτικοποίηση του κολλαγόνου ως αναλογία κολλαγόνου στη βιοψία ήπατος (Collagen Proportionate Area – CPA) σε βιοψίες ήπατος παρέχει το βαθμό της ηπατικής ίνωσης. Αυτό αποτελεί το πιο τυπικό ιστολογικό χαρακτηριστικό στις ιογενείς ηπατίτιδες. Η σταδιοποίηση επί του παρόντος βασίζεται σε ημιποσοτικά συστήματα ταξινόμησης, όπως το Ishak και το METAVIR. Ο υπολογισμός της CPA με τεχνικές ανάλυσης εικόνων αποδείχτηκε πιο ακριβής σε σύγκριση με τα ημιποσοτικά συστήματα ταξινόμησης. Ωστόσο, η έλλειψη τυποποίησης και ισχυρών μεθοδολογιών για την αξιολόγιση της ψηφιακής ανάλυσης εικόνων για CPA αποτελεί σημαντικό περιοριστικό παράγοντα και ως εκ τούτου η CPA δεν χρησιμοποιείται ακόμα στην καθημερινή κλινική πρακτική. Η παρούσα εργασία προτείνει μια πλήρως αυτοματοποιημένη μεθοδολογία για την εξαγωγή της CPA, η οποία βασίζεται σε τεχνικές μηχανικής μάθησης (machine learning) και περιλαμβάνει τρία στάδια. Πιο συγκεκριμένα, ο διαχωρισμός του φόντου από τους ιστούς όπως επίσης και η ανίχνευση ίνωσης σε περιοχές (regions) ηπατικού ιστού πραγματοποιήθηκε με τη χρήση αλγόριθμων ομαδοποίησης (clustering algorithms). Για το διαχωρισμό περιοχών ηπατικού από μη ηπατικούς ιστούς, όπως για παράδειγμα δομικό κολλαγόνο, μυικό ιστό και θρόμβους αίματος, χρησιμοποιήθηκαν αλγόριθμοι κατηγοριοποίησης (classification algorithms). Στη συνέχεια, οι περιοχές μη ηπατικού ιστού αποκλείστηκαν από τον υπολογισμό της CPA. Η μεθοδολογία αξιολογήθηκε με τη χρήση 79 εικόνων από ηπατικούς ιστούς ασθενών με ηπατίτιδα C. Το μέσο απόλυτο σφάλμα (mean absolute error) υπολογίστηκε σε 1.31% ενώ ο συντελεστής συμφωνίας συσχέτισης (concordance correlation coefficient) σε 0.923. Στην υπάρχουσα βιβλιογραφία η επιλογή περιοχών αλλά και η εισαγωγή ορίωνπραγματοποιείται με χειροκίνητες διαδικασίες. Οι διαδικασίες αυτές αποφεύγονται με την προτεινόμενη μεθοδολογία. Επιπλέον, ο χρόνος υπολογισμού του CPA περιορίζεται στον ελάχιστο δυνατό. Όσον αφορά τη χρήση της τεχνικής σε ασθενείς με ηπατίτιδα B, καταλήξαμε στο ότιαπαιτείται περαιτέρω εκτίμηση.