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基于胸部增强CT影像组学模型用于胸腺瘤分类的研究
蒋佻宴, 贾田颖, 张琴
中国癌症杂志    2024, 34 (6): 581-589.   DOI: 10.19401/j.cnki.1007-3639.2024.06.006
摘要   (204 HTML8 PDF(pc) (1148KB)(952)  

背景与目的:胸腺瘤术前分类对治疗决策很有帮助,但获取存在一定困难。本研究旨在建立基于增强对比计算机体层成像(contrast-enhanced computed tomography,CECT)影像组学的胸腺瘤风险分类训练模型,并验证其性能、可靠性和泛化能力。 方法:本回顾性队列研究分析了在上海交通大学医学院附属胸科医院2008年1月—2017年12月接受胸腺瘤切除手术的患者(Masaoka-Koga Ⅰ~Ⅲ期)的临床资料。将患者随机分层为训练组(80%)和测试组(20%),将术后病理学检查结果作为金标准。低风险组织学类型包括A、AB和B1。高风险组织学类型包括B2和B3。手动分割术前CECT图像相关肿瘤区域并提取影像组学特征。使用最小绝对收敛和选择算子(least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)回归进行特征选择,并将临床特征添加到联合模型中。模型性能指标包括受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线的曲线下面积(area under curve,AUC)、灵敏度和特异度。结果:共纳入478例患者(平均年龄51.3±12.3岁,男性占48.1%)。临床模型、基于CECT的影像组学模型和在测试集上使用临床和CT特征的模型AUC分别为0.666、0.831和0.850。性能最佳的模型的灵敏度为0.829,特异度为0.764。结论:基于术前CECT的影像组学模型在胸腺瘤风险分类中表现良好。



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图1 研究队列、影像学特征提取和选择、分类模型训练和性能验证的工作流程
正文中引用本图/表的段落
影像学特征提取是使用开源软件3D Slicer [11]及其SlicerRadiomics扩展完成的。在进行特征提取之前,CT图像被重新采样为1 mm×1 mm×1 mm的分辨率。特征类别包括一阶统计特征、形状和纹理,其中包括各种矩阵,如灰度依赖矩阵、灰度共现矩阵、灰度运行长度矩阵、灰度大小区域矩阵和相邻灰度差异矩阵。此外,对原始图像应用了8个小波滤波器,柱宽度设置为25,执行对称GLCM检查,没有应用高斯拉普拉斯滤波器。
模型的训练和性能验证是使用MLR包(版本2.19.0)完成的。采用的分类算法包括线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA)、二次判别分析(quadratic discriminant analysis,QDA)、LogReg、支持向量机(support vector machine,SVM)和随机森林(random forest,RF)。使用随机搜索和五折交叉验证调整了超参数。在测试集上评估了分类模型的性能,评估指标包括95% CI的受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线的曲线下面积(area under curve,AUC)、最佳诊断决策点处的灵敏度和特异度。使用“pROC”包(版本1.18.0)生成ROC曲线,并使用DeLong的检验比较了ROC曲线。详细工作流程见图1。
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