生物空间先验正则化基础模型表示以实现跨-site MSI 检测的 Colorectal Cancer 推广

从常规 hematoxylin and eosin (H&E) 全切片图像（WSI）预测 microsatellite instability（MSI）状态提供了一种实用的分子测试替代方案，但在一个机构训练的模型倾向于在不同 site 的切片上难以良好概括。尽管基础模型具有通用性，但仍编码了 site-specific 纹理以及承载 MSI 的保守生物学形态学。我们研究基于已知 MSI 组织学的切片级空间先验是否可以引导这些表示向更具 site 不变性的特征靠近。我们引入基于周边距离编码的生物学激奠空间先验，反映着肿瘤侵入边缘处类克汉氏式周围淋巴细胞反应；并评估反映每个切片区域内淋巴细胞到肿瘤比例的局部免疫邻域编码。两种先验都被注入 TransMIL 聚合器的自注意力机制之前，允许 transformer 将空间生物学背景与 UNI2-h 或 Virchow2 特征整合到所有注意力层中。我们评估了六种基础模型和 MIL 聚合器组合作为参考，然后评估每种空间先验的效果。在 TCGA-COAD（137 张切片）上训练并在 TCGA-READ（50 张切片）上外部评估时，周边距离编码在 COAD 上实现 MSI AUC 0.959 ± 0.012，在 READ 上实现 MSS 特异性 1.000，相对于最强的参考配置为 0.957 和 0.939。局部免疫邻域编码在内部 AUC 上实现可 comparable 的表现，但在 cross-site 特异性方面较低，表明边缘接近性编码的生物学信号比局部免疫密度更具 site 不变性。结果表明，基于生物学的空间先验作为正则化器可减少对 site-specific 成像模式的依赖。