人工智能辅助乳腺癌人表皮生长因子受体2(HER2)评分:诊断一致性及分歧理解

Artificial Intelligence (AI)-Assisted Human Epidermal Growth Factor Receptor 2 (HER2) Scoring in Breast Cancer: Diagnostic Agreement and Understanding Discordance

作者信息Frederik Deman, Dusan Rasic, Glenn Broeckx, Vasiliki Siozopoulou, Anne-Vibeke Lænkholm, Roberto Salgado, Pedro A Torres-Saavedra, Balázs Ács, Amélie Dendooven
PMID42336244
发布时间2026-06-23
DOI10.1016/j.labinv.2026.106150

实验完整度

包含回顾性队列、多阅片者评分、AI辅助前后对比及逻辑回归分析,但缺乏体外或动物模型功能验证。

主要模型

乳腺癌患者肿瘤组织切片(活检和切除标本) HER2 IHC全切片图像

重点核对

HER2 IHC评分(0、1+、2+、3+)的观察者间一致性(OPA和kappa) AI辅助前后评分一致性的变化 病理学家与AI工具之间的分歧及其驱动因素(如肿瘤细胞计数、样本类型、染色异质性) HER2-0病例中真正HER2-零的比例

摘要

目的:随着曲妥珠单抗德鲁替康在HER2低表达和超低表达乳腺癌中显示出临床获益,在HER2免疫组织化学(IHC)谱的最低端进行精确区分变得至关重要。在这项为期1年的回顾性研究中,我们评估了一个市售的、体外诊断(CE-IVD)批准的人工智能(AI)系统是否能够提高来自单中心的全部乳腺癌的HER2 IHC评分的一致性。材料与方法:共分析了来自581例患者的853张HER2 IHC全切片图像,由三位病理专家和一位非专家阅片者根据美国临床肿瘤学会/美国病理学家学会(ASCO/CAP)指南,在有无AI辅助下独立评分。AI提供分类学HER2评分(0–3+)和定量细胞水平染色指标。使用总体一致性百分比(OPA)、Conger's kappa和成对Cohen's kappa评估观察者间一致性。使用逻辑回归模型研究病理学家与AI系统之间差异的相关因素。结果:在AI辅助之前,人类阅片者之间的总体多阅片者一致性为中等(OPA = 79.8%,95% CI 77.9–81.7;Conger's κ = 0.72,95% CI 0.69–0.74),在AI辅助后增加到接近完美水平(OPA = 88.6%,95% CI 86.9–90.1;κ = 0.84,95% CI 0.82–0.86)。大多数分歧集中在ASCO/CAP 10%截止值附近,主要由2+病例的低估驱动。分歧还与较低肿瘤细胞计数、活检样本和异质性染色模式相关。在AI分类为HER2-0的肿瘤中,没有任何可检测阳性染色的真正HER2-零病例很少,支持HER2表达的生物学连续性。结论:AI辅助的HER2 IHC评分显著提高观察者间一致性,并提供定量支持,有助于解决传统分类HER2评估的关键局限性。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
AI辅助是否能够提高HER2 IHC评分的观察者间一致性,并识别人类读者与AI系统之间分歧的驱动因素?
核心机制
HER2表达存在生物学连续体,而非离散类别,低水平表达(如HER2-超低)常被视觉评估低估或分类不当。
主要证据
在853张WSI上,AI辅助将OPA从79.8%提升至88.6%,kappa从0.72提升至0.84;分歧主要源于10%阈值附近、活检样本、低肿瘤细胞计数和异质性染色;AI分类为0的222例中仅15例(6.8%)为真正HER2-零。
研究意义
AI辅助HER2 IHC评分可提高高和低年资病理学家的一致性,并提供定量细胞水平支持,有助于改善HER2低表达和超低表达乳腺癌的精准分类,但需进一步验证临床结果。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

回顾性队列构建与HER2 IHC染色

建立用于HER2评分一致性评估的乳腺癌病例队列。

收集2021年ZAS医院病理科的诊断性核心针穿刺活检和手术切除标本,共581例患者的853张HER2 IHC染色全切片图像。

2

病理学家独立评分(无AI辅助)

评估无AI辅助时,三位乳腺病理专家和一位非专家病理学家HER2 IHC评分的观察者间一致性。

四位病理学家(E1、E2、E3、NE)根据ASCO/CAP指南独立对HER2 IHC切片进行评分,分为0、1+、2+、3+。

3

AI辅助评分

评估AI辅助对病理学家HER2评分一致性的影响,并比较病理学家与AI的一致性。

在洗脱期后,四位病理学家使用CE-IVD批准的Mindpeak HER2 0-click AI工具进行评分,AI提供分类评分和细胞水平染色指标。

4

统计分析与一致性度量

量化AI辅助前后病理学家间及病理学家与AI之间的评分一致性。

计算总体百分比一致性(OPA)和Conger's kappa(多阅片者固定),以及成对Cohen's kappa;使用聚类自举法计算95%置信区间;使用逻辑回归(GEE)分析分歧因素。

5

分歧原因探索分析

识别病理学家与AI系统之间分歧的常见原因。

Expert 1在前瞻性记录中标注分歧原因,包括10%规则、AI检测错误等;通过混淆矩阵和密度图分析10%规则相关病例的细胞分数分布。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
HER2 Ventana 4B5 IVD免疫组织化学检测Ventana Medical Systems--
Ventana Benchmark平台Ventana Medical Systems--
ultraview DAB免疫组织化学检测试剂盒----
Aperio GT450扫描仪Leica Microsystems GmbH--
Mindpeak HER2 0-click解决方案Mindpeak--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
样本队列
样本来源(ZAS医院,2021年);样本类型(活检与切除);患者数量(581例);全切片数量(853张)
阅读提示:Methods-Cohort;Results-Sample Characteristics
HER2 IHC染色
切片厚度(4μm);HER2检测(Ventana 4B5);抗原修复(CC1,52分钟);检测试剂盒(ultraview DAB);扫描仪(Aperio GT450)
阅读提示:Methods-Cohort
评分流程
评分者(3位专家,1位非专家);评分标准(ASCO/CAP指南);洗脱期(2个月);AI工具(Mindpeak HER2 0-click);AI辅助规则
阅读提示:Methods-Cohort
统计分析
统计方法(OPA、Conger's kappa、Cohen's kappa);软件(R版本4.5.1);逻辑回归模型(GEE)
阅读提示:Methods-Statistical Methods