Συντάχθηκε 05-10-2026 09:25
Τόπος:
Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
Έναρξη: 07/10/2026 11:00
Λήξη: 07/10/2026 12:00
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Μαρίας Στεφανάκη
με θέμα
Μηχανική Μάθηση σε Υπερφασματική Μικροσκοπία
Machine Learning in Hyperspectral Microscopy
Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Κωνσταντίνος Μπάλας (επιβλέπων, σχολή ΗΜΜΥ)
Καθηγητής Γεώργιος Χαλκιαδάκης (σχολή ΗΜΜΥ)
Δρ. Gianni Nteroli
Περίληψη
Η χρώση ανοσοϊστοχημείας για τον υποδοχέα οιστρογόνων (ER) και τον Ki-67 στον ιστό του μαστού βαθμολογείται συνήθως με το μάτι, και οι παρατηρητές διαφωνούν περισσότερο όταν η χρώση είναι ασθενής. Η υπερφασματική απεικόνιση καταγράφει το φάσμα κάθε εικονοστοιχείου και μπορεί να κάνει αυτή τη βαθμολόγηση λιγότερο υποκειμενική. Η εργασία εξετάζει πόσο από τη διάκριση ανάμεσα στις δομές του ιστού και στα επίπεδα χρώσης, όπως την ορίζει ένας ειδικός, μπορεί να ανακτήσει μια μέθοδος που δεν χρησιμοποιεί ετικέτες. Με κάμερα MUSES9-HS αποκτήθηκαν 19 υπερφασματικοί κύβοι (121 ζώνες, 400-1000 nm) ιστού μαστού με χρώση ER και Ki-67. Ένα επιβλεπόμενο μοντέλο, ταξινομητής Spectral Angle Mapper, εκπαιδεύτηκε σε δεκατρείς από αυτούς με φάσματα-παραδείγματα για έξι κλάσεις, που επιλέχθηκαν από τη συγγραφέα με την καθοδήγηση του επιβλέποντα, και στη συνέχεια εφαρμόστηκε χωρίς αλλαγές στους έξι κύβους που είχαν μείνει ανέγγιχτοι. Σε αυτούς τους έξι κύβους, η ομαδοποίηση K-means με έξι ομάδες, όπως υλοποιείται στο λογισμικό Λ3+, συγκρίθηκε εικονοστοιχείο προς εικονοστοιχείο με την έξοδο του επιβλεπόμενου μοντέλου. Το K-means ανακτά τα εικονοστοιχεία των έντονα βαμμένων πυρήνων (DAB++) με υψηλή ακρίβεια (0,92), αλλά βρίσκει μόνο περίπου τα μισά (ανάκληση 0,50). Τα εικονοστοιχεία των ασθενώς βαμμένων πυρήνων (DAB+) σχεδόν δεν ανακτώνται: το μέσο Dice είναι 0,17, το χαμηλότερο από όλες τις κλάσεις σε κάθε κύβο, και τα περισσότερα καταλήγουν στην ομάδα της αιματοξυλίνης. Η ομάδα που το K-means τοποθετεί δεύτερη σε σκουρότητα, και που αντιστοιχίστηκε στο DAB+, αποτελείται κυρίως (69%) από εικονοστοιχεία που το επιβλεπόμενο μοντέλο ονομάζει DAB++. Το στρώμα και το υπόβαθρο μοιράζονται μια ομάδα ενδιάμεσης φωτεινότητας, που περιέχει εικονοστοιχεία και των δύο. Η συμφωνία στο σύνολο της τμηματοποίησης είναι ασθενής (Cohen's Kappa 0,32). Το K-means διαβάζει κάθε επίπεδο χρώσης ως ασθενέστερο από ό,τι το επιβλεπόμενο μοντέλο. Το επιβλεπόμενο μοντέλο δεν συγκρίθηκε με βαθμολόγηση παθολογοανατόμου.
Abstract
Immunohistochemical staining for the estrogen receptor (ER) and Ki-67 in breast tissue is normally scored by eye, and observers disagree most when the staining is weak. Hyperspectral imaging records the spectrum of every pixel and may make this scoring less subjective. This thesis asks how much of an expert-guided distinction between tissue structures and staining levels a method that uses no labels can recover. Nineteen hyperspectral cubes (121 bands, 400–1000 nm) of ER- and Ki-67-stained breast tissue were acquired with a MUSES9-HS camera. A supervised model, a Spectral Angle Mapper classifier, was trained on thirteen of them, using example spectra for six classes chosen by the author with the guidance of the supervisor, and was then applied without changes to the six cubes that had been kept untouched. On these six cubes, K-means clustering with six clusters, as implemented in the Λ3+ software, was compared pixel by pixel with the output of the supervised model. K-means recovers the pixels of strongly stained nuclei (DAB++) with high precision (0.92) but finds only about half of them (recall 0.50). The pixels of weakly stained nuclei (DAB+) are hardly recovered: the mean Dice is 0.17, the lowest of all classes in every cube, and most of them end up in the hematoxylin cluster. The cluster that K-means places second darkest, and that was matched to DAB+, consists mostly (69%) of pixels that the supervised model calls DAB++. Tissue and background each share a cluster of intermediate brightness that holds pixels of both. Agreement over the whole labeling is weak (Cohen's Kappa 0.32). K-means reads each level of staining as weaker than the supervised model does. The supervised model was not compared with a pathologist's scoring.
Meeting ID: 248 824 7146
Password: 7VSRdC
