The cells and their spatial patterns in the tumor microenvironment (TME) play a key role in tumor evolution, and yet remains an understudied topic in computational pathology. This study, to the best of our knowledge, is among the first to hybrid local and global graph methods to profile orchestration and interaction of cellular components. To address the challenge in hematolymphoid cancers where the cell classes in TME are unclear, we first implemented cell level unsupervised learning and identified two new cell subtypes. Local cell graphs or supercells were built for each image by considering the individual cell's geospatial location and classes. Then, we applied supercell level clustering and identified two new cell communities. In the end, we built global graphs to abstract spatial interaction patterns and extract features for disease diagnosis. We evaluate the proposed algorithm on H\&E slides of 60 hematolymphoid neoplasm patients and further compared it with three cell level graph-based algorithms, including the global cell graph, cluster cell graph, and FLocK. The proposed algorithm achieves a mean diagnosis accuracy of 0.703 with the repeated 5-fold cross-validation scheme. In conclusion, our algorithm shows superior performance over the existing methods and can be potentially applied to other cancer types.


翻译:肿瘤微环境(TME)中的细胞及其空间模式在肿瘤进化中起着关键作用,但仍然是计算病理学中研究不足的课题。本研究根据我们的知识,是最早到混合的本地和全球图形方法之一,用于描述细胞组成部分的交响和相互作用。为了应对心形淋巴瘤癌症的挑战,TME的细胞类不清楚,我们首先实施了无监督的细胞级学习,并确定了两个新的细胞亚型。通过考虑单个细胞的地理空间位置和类别,为每个图像建立了本地细胞图或超级细胞。然后,我们应用超细胞级集群,并确定了两个新的细胞社区。最后,我们建立了抽象的空间互动模式和提取疾病诊断特征的全球图形。我们评估了60个肝色色色细胞类病人的拟议算法,并进一步比较了三个基于细胞层次的图表算法,包括全球细胞图、集细胞图和FLocK。拟议的算法实现了0.703的平均诊断精确度,同时显示了我们反复使用的5倍的癌症分析法。

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