空间AI生物标志物在早期低中危乳腺癌中具独立预后价值
A spatial AI-based biomarker with independent prognostic value in early low- and intermediate- risk breast cancer
瑞典多中心队列研究(6106例原发性浸润性乳腺癌)在ER+/HER2-/淋巴结阴性、G1-2患者中评估基于ViT_DG的空间AI生物标志物——肿瘤前沿高风险簇的预后价值。
ER阳性/HER2阴性、低至中级别早期乳腺癌总体预后良好,但仍有部分患者会复发,而常规临床病理因素对这类风险的甄别能力有限。分子检测提供了一条已被反复验证的路径:EndoPredict等基因表达评分可在传统因素之外独立预测远处复发[1],ASCO指南也认可多种多基因检测用于指导辅助内分泌和化疗决策[2];同时HR+/HER2-疾病的异质性仍在不断被揭示,I-SPY2研究即显示不同分子特征患者的病理完全缓解率差异显著,提示需要更好的生物标志物[4]。在数字病理方向,直接从形态学提取预后信息的深度学习方法也取得进展,如覆盖肿瘤微环境形态的HiPS评分[3],视觉Transformer架构亦已被用于病理图像分析[5]。但许多AI医疗器械在切片层面给出单一总体预测,忽略了生物标志物的空间定位——这正是本研究的切入点。
这项瑞典多中心队列研究纳入6106例原发性浸润性乳腺癌,其中3078例来自斯德哥尔摩(训练集)、3028例来自斯科讷(独立测试集)。研究者用DeepGrade的视觉Transformer改进版ViT_DG生成图像块级别的高级别形态学评分,并把“浸润性肿瘤前沿出现高风险图像块聚集”定义为一个二元生物标志物。主要分析预先设定于ER阳性/HER2阴性/淋巴结阴性且1-2级的亚组(训练集1536例、测试集1403例),其中分别有37%和39%的患者为聚集阳性。在外部测试集,聚集阳性与复发风险升高2.30倍相关:10年无乳腺癌复发生存间期(BCRFI)在聚集阴性者为95.3%,与1级患者相当、优于2级(92.4%);聚集阳性者为90.2%,甚至低于3级参照。即使在ViT_DG全局评分判为低危的患者中,该空间标志仍独立相关于风险(多变量HR 2.86),捕捉到了全局评分遗漏的高危者。
与以总体风险评分为输出的既有检测[1][2]相比,这项工作的推进在于证明:在同一个AI标志物内部,保留预测的空间分布本身即可带来超出全局评分的独立预后信息——肿瘤前沿无聚集能界定出一个独立于全局AI分类的低危人群,而聚集阳性则补足了全局评分的盲区。这提示空间维度是比“总分”更深一层、值得系统挖掘的预后信息来源。
当然,两个队列均来自瑞典,数据需经伦理审批方可申请获取,该空间标志能否推广到其他人群、并前瞻性地用于治疗升降级等临床决策,仍是悬而未决的问题;此外部分作者为Stratipath的联合创始人或股东、研究亦获企业资助,后续独立验证中的透明与重复性同样值得关注。
- 1.A new molecular predictor of distant recurrence in ER-positive, HER2-negative breast cancer adds independent information to conventional clinical risk factors · Clin Cancer Res 2011
- 2.Biomarkers for Adjuvant Endocrine and Chemotherapy in Early-Stage Breast Cancer: ASCO Guideline Update · J Clin Oncol 2022
- 3.A population-level digital histologic biomarker for enhanced prognosis of invasive breast cancer · Nat Med 2024
- 4.Pathologic complete response (pCR) rates for patients with HR+/HER2- high-risk, early-stage breast cancer (EBC) by clinical and molecular features in the phase II I-SPY2 clinical trial · Ann Oncol 2025
- 5.Vision transformer-based weakly supervised histopathological image analysis of primary brain tumors · iScience 2023
来源:medRxiv Oncology · medrxiv.org