影像组学研究
基于MRI影像组学模型预测局部进展期直肠癌新辅助放化疗后淋巴结状态的研究
中华放射学杂志, 2017,51(12) : 926-932. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1005-1201.2017.12.008
摘要
目的

基于MRI的影像组学模型预测局部进展期直肠癌新辅助放化疗后淋巴结状态的价值。

方法

回顾性分析2010年7月至2015年6月北京大学肿瘤医院经肠镜活检证实为原发直肠腺癌,新辅助放化疗前MRI提示为局部进展性直肠癌的患者407例,300例作为训练组,107作为独立验证组。分别于新辅助放化疗前、后行2次MRI检查。以手术后病理结果作为真值进行模型的训练和验证。采用影像组学方法,分别提取新辅助治疗前后的肿瘤与最大淋巴结的特征,构建了4个模型,用于预测新辅助治疗后直肠癌淋巴结有无转移,分别为模型1(术前肿瘤特征+术前手动测量指标)、模型2(术前最大淋巴结特征+术前手动测量指标)、模型3(术前最大淋巴结特征+术前肿瘤特征+术前手动测量指标)、模型4(术前和基线最大淋巴结特征+术前和基线肿瘤特征+术前和基线手动测量指标)。筛选预测效能最佳的淋巴结再评价模型。利用决策分析曲线评价不同风险阈值下的净获益情况。

结果

训练组中4个淋巴结转移预测模型预测淋巴结转移的ROC曲线下面积(AUC)分别为0.637、0.709、0.753、0.835,模型4的诊断效果最优。利用模型4在独立验证组中的AUC、敏感度、特异度、阳性预测值和阴性预测值分别为0.795、0.813、0.693、0.531和0.897,95%可信区间分别为0.694~0.896、0.647~0.911、0.582~0.786、0.361~0.621和0.792~0.952。模型4在独立验证组中的决策曲线示,当风险阈值为17%~80%时,采用影像组学方法预测病理学淋巴结转移(N+)的方法优于将所有患者都看作N+,也优于将所有患者看作淋巴结无转移(N-)。模型4评价局部进展期直肠癌淋巴结状态有明确临床获益。

结论

与单独使用术前肿瘤、术前最大淋巴结或术前肿瘤+最大淋巴结等模型相比,包含新辅助治疗前后肿瘤、淋巴结特征的组学模型能更好地预测新辅助放化疗后淋巴结状态。

引用本文: 张晓燕, 朱海涛, 王林, 等.  基于MRI影像组学模型预测局部进展期直肠癌新辅助放化疗后淋巴结状态的研究 [J] . 中华放射学杂志,2017,51 (12): 926-932. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1005-1201.2017.12.008
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新辅助放化疗联合全直肠系膜切除术是局部进展期直肠癌的标准治疗方案[1]。新辅助放疗结束后、手术前需再次评价局部肿瘤和淋巴结情况,以明确治疗效果,从而选择后续治疗方案[2,3]。由于目前尚无准确反映淋巴结有无转移的特征性影像征象或指标,因此采用影像检查方法再评价淋巴结的效果不理想[4,5]。直肠癌临床评价中,MRI是公认的最有价值的检查方法,能够较好地评价肿瘤、直肠系膜筋膜(mesorectal fascia,MRF)和直肠壁外血管侵犯(extramural venous invasion,EMVI)[6,7,8,9,10],还能较好显示淋巴结分布(直肠系膜筋膜内、外)。临床上影像医师主要通过对淋巴结的大小、边缘形态及内部信号来综合判断淋巴结有无转移[11,12],但这种方法与医师的经验有关,可重复性差。采用DWI和ADC值评价淋巴结转移,诊断效能的提高不明显[13,14]。另外,放化疗导致的纤维反应、促纤维反应和胶体反应等改变进一步增加了淋巴结再评价的难度[15]。Huang等[16]采用影像组学的方法基于CT图像数据评价结直肠癌患者患者淋巴结状态,结果显示具有一定价值。笔者选择直肠癌MRI形态(T2WI)和功能(DWI)图像,结合局部肿瘤、淋巴结自身特征和临床信息,利用影像组学技术建立局部进展期直肠癌新辅助治疗后淋巴结状态再评价的不同预测模型,筛选具有较高效能的模型,并应用新数据集对模型做外推性验证,旨在探讨基于MRI的影像组学模型预测局部进展期直肠癌新辅助放化疗后淋巴结状态的价值。

 
 
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