The diagnosis of prostate cancer is challenging due to the heterogeneity of its presentations, leading to the over diagnosis and treatment of non-clinically important disease. Accurate diagnosis can directly benefit a patient's quality of life and prognosis. Towards addressing this issue, we present a learning model for the automatic identification of prostate cancer. While many prostate cancer studies have adopted Raman spectroscopy approaches, none have utilised the combination of Raman Chemical Imaging (RCI) and other imaging modalities. This study uses multimodal images formed from stained Digital Histopathology (DP) and unstained RCI. The approach was developed and tested on a set of 178 clinical samples from 32 patients, containing a range of non-cancerous, Gleason grade 3 (G3) and grade 4 (G4) tissue microarray samples. For each histological sample, there is a pathologist labelled DP - RCI image pair. The hypothesis tested was whether multimodal image models can outperform single modality baseline models in terms of diagnostic accuracy. Binary non-cancer/cancer models and the more challenging G3/G4 differentiation were investigated. Regarding G3/G4 classification, the multimodal approach achieved a sensitivity of 73.8% and specificity of 88.1% while the baseline DP model showed a sensitivity and specificity of 54.1% and 84.7% respectively. The multimodal approach demonstrated a statistically significant 12.7% AUC advantage over the baseline with a value of 85.8% compared to 73.1%, also outperforming models based solely on RCI and median Raman spectra. Feature fusion of DP and RCI does not improve the more trivial task of tumour identification but does deliver an observed advantage in G3/G4 discrimination. Building on these promising findings, future work could include the acquisition of larger datasets for enhanced model generalization.


翻译:对前列腺癌的诊断具有挑战性,因为其演示介绍的异质性导致对非临床重要疾病的诊断和治疗过量。准确的诊断可以直接有益于患者的生活质量和预测。为了解决这一问题,我们提出了一个自动识别前列腺癌的学习模式。虽然许多前列腺癌症研究采用了拉曼光谱检查方法,但没有使用拉曼化学成像(RCI)和其他成像模式的组合。这一研究利用了由数字病理学(DP)和不具有临床重要性的RCI所形成的多式图像。该方法在一组来自32个病人的178个临床样本中开发和测试了该方法,其中包括一系列非癌症的Gleason 3级和4级组织微生物样本。对于每一种原状样本,都有一个标为 DP-RCI 模型和成像模型。该模型在诊断性准确性方面是否超越了单一模式的数值,但测试了该方法在诊断性方面是否超越了单一模式的数值。 比较非癌症/癌症性模型和54G3/G4的敏感度模型,同时对一个更具有挑战性的 G3/G4的模型进行了观测。

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