基于机器学习的影像组学分析在直肠癌异时性肝转移预测中的应用
发布时间：2021-10-10 16:44
第一部分增强CT及MR影像组学特征预测直肠癌异时性肝转移目的:应用基于不同机器学习算法的增强静脉期CT及MR影像组学模型预测直肠癌异时性肝转移（metachronous liver metastases,MLM）,并比较其价值。材料与方法:回顾性分析76例在我院治疗及规律随访的直肠癌患者,治疗前腹盆增强CT扫描均未发现肝转移。根据随访结果将患者分为24个月内MLM组（N=38）和无肝转移（non metachronous liver metastasis,nMLM）组（N=38）。比较两组间基线临床指标（年龄、性别、T分期、N分期、肿瘤标记物CEA及CA19-9）。对直肠癌原发灶增强CT、MR图像进行分割,分别提取了 1029个影像组学特征。应用最小绝对值收缩与选择算子（least absolute shrinkage and selection operator,LASSO）法分别对增强CT（1029个特征）、增强MR（1029个特征）以及两序列联合（2058个特征）提取的影像组学特征进行降维处理。采用五折交叉验证方法和六种机器学习算法（决策树,decision tree,DT;梯度...
【文章来源】：北京协和医学院北京市 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１直肠癌原发灶ＶＯｌ手动勾画示意图??
?止文??幵病变周围的血管和肠腔内的气体或耦合剂（手动勾画示例见图１－１）。??图１－１直肠癌原发灶ＶＯｌ手动勾画示意图??图示７０岁男性直肠癌患者，治疗后随访４个月出现肝转移。图Ａ、Ｂ为同一位患者的增强静脉期??ＣＴ和增强静脉期ＭＲ图像，逐层勾画整个直肠肿瘤获得ＶＯｌｓ，避开周围的血管和肠腔内的气体??或耦合剂。图Ａ黄色轮廓为增强静脉期ＣＴ－?层面的肿瘤勾画示意图，图Ｂ紫色轮廓为轴位增??强静脉期ＭＲ－—个层面的肿瘤勾画示意图。?ｒ?．??从每位患者的增强静脉期ＣＴ和增强静脉期ＭＲ图像的ＶＯＩｓ中分别自动提取??１０２９个影像组学特征，全部特征分为四组：（１）?一阶特征，（２）形状特征，（３）??纹理特征，（４）基于过滤器的高阶特征。其中（１、２、３）特征通过对原始图像进??行计算获得，而（４）是通过对原始图像和应用多个滤波器得到的派生图像进行计??算获得，包括指数滤波器、平方滤波器、平方根滤波器、对数滤波器和小波分解ｆ％。??将纹理特征进一步分为三个亚组：灰度级共生矩阵（ｇｒａｙ?ｌｅｖｅｌ?ｃｏ－ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ?ｍａｔｒｉｘ
更有助于临床分期［９］，并且比其他增强期相更利于观察肿瘤边缘和实际浸润范围??逐层勾画整个直肠肿瘤获得ＶＯＩｓ，避开肠壁周围的血管和肠腔内的耦合剂（手动??勾画示例见图２－１）。??从每位患者的Ｔ２ＷＩ和ＶＰ图像的ＶＯＩｓ中分别自动提取１０２９个影像组学特征，??量化肿瘤的表型特征包括肿瘤形状和大小、强度特征和纹理信息（包括灰度级共生??矩阵、灰度级长度矩阵和灰度级形状矩阵）。此外，整个组学特征集还包含了更高??阶的统计学特征，包括五种滤波器处理的图像的强度和纹理特征（指数、平方、平??方根、对数和尔波变换）。？??４４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]机器学习的发展史及应用前景[J]. 詹骐源. 科技传播. 2018(21)
[2]乙肝表面抗原等因素对结直肠癌肝转移的影响[J]. 孙丕杉,高玉熙,江凯,李硕,董蒨,Zhuoli Zhang,卢云. 中华结直肠疾病电子杂志. 2018(05)
[3]结直肠癌肝转移的治疗现状及进展[J]. 石磊,李宝山. 医学理论与实践. 2018(18)
[4]中国结直肠癌肝转移诊断和综合治疗指南（Ⅴ 2018）[J]. Section of Gastrointestinal Surgery,Branch of Surgery,Chinese Medical Association;Section of Colorectal Surgery,Branch of Surgery,Chinese Medical Association;Chinese Society of Colon Cancer,China Anti-cancer Association;Chinese Society of Colon and Rectal Surgeons,Branch of Surgeons,Chinese Medical Doctor Association;Chinese Society of Tumor Metastasis,Branch of Anal Surgeons,Chinese Medical Doctor Association;Chinese Society of Colon and Rectal Tumors,Chinese Medical Doctor Association;Committee of Colorectal Experts,Chinese Society of Clinical Oncology;Professional Committee of Treatment for Colorectal Cancer Liver Metastasis,China International Exchange and Promotive Association for Medical and Healthcare;. 中华结直肠疾病电子杂志. 2018(04)
[5]肝微环境在消化系肿瘤肝转移中的作用及调控机制[J]. 肖华,肖艳平. 中华临床医师杂志(电子版). 2017(23)
[6]基于增强MRI纹理分析区分非产褥期乳腺炎与非肿块样强化病灶乳腺癌[J]. 李汉森,章强,齐海坤,潘新蕾,谢晟,陈慧军. 中国医学影像学杂志. 2017(05)
[7]基于CT图像纹理分析评价结直肠癌肝转移新辅助治疗后疗效的价值[J]. 胡飞翔,胡婷丹,童彤,彭卫军. 肿瘤影像学. 2017(02)
[8]全肝MRI直方图分析检测结直肠癌肝转移复发的价值[J]. 梁和月,阳朝霞,傅彩霞,曾蒙苏,饶圣祥. 肿瘤影像学. 2017(01)
[9]MR技术应用于直肠癌术前分期诊断的价值[J]. 陈天亮,丁国军,谈天. 现代实用医学. 2016(12)
[10]结直肠癌肝转移诊断和综合治疗指南（2016）[J]. 蔡建强,蔡三军,秦新裕,汪建平,王杉,任黎,潘志忠,沈琳,宋纯,宋天强,许剑民,苏向前,孙益红. 中国实用外科杂志. 2016(08)
本文编号：3428762
【文章来源】：北京协和医学院北京市 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１直肠癌原发灶ＶＯｌ手动勾画示意图??
?止文??幵病变周围的血管和肠腔内的气体或耦合剂（手动勾画示例见图１－１）。??图１－１直肠癌原发灶ＶＯｌ手动勾画示意图??图示７０岁男性直肠癌患者，治疗后随访４个月出现肝转移。图Ａ、Ｂ为同一位患者的增强静脉期??ＣＴ和增强静脉期ＭＲ图像，逐层勾画整个直肠肿瘤获得ＶＯｌｓ，避开周围的血管和肠腔内的气体??或耦合剂。图Ａ黄色轮廓为增强静脉期ＣＴ－?层面的肿瘤勾画示意图，图Ｂ紫色轮廓为轴位增??强静脉期ＭＲ－—个层面的肿瘤勾画示意图。?ｒ?．??从每位患者的增强静脉期ＣＴ和增强静脉期ＭＲ图像的ＶＯＩｓ中分别自动提取??１０２９个影像组学特征，全部特征分为四组：（１）?一阶特征，（２）形状特征，（３）??纹理特征，（４）基于过滤器的高阶特征。其中（１、２、３）特征通过对原始图像进??行计算获得，而（４）是通过对原始图像和应用多个滤波器得到的派生图像进行计??算获得，包括指数滤波器、平方滤波器、平方根滤波器、对数滤波器和小波分解ｆ％。??将纹理特征进一步分为三个亚组：灰度级共生矩阵（ｇｒａｙ?ｌｅｖｅｌ?ｃｏ－ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ?ｍａｔｒｉｘ
更有助于临床分期［９］，并且比其他增强期相更利于观察肿瘤边缘和实际浸润范围??逐层勾画整个直肠肿瘤获得ＶＯＩｓ，避开肠壁周围的血管和肠腔内的耦合剂（手动??勾画示例见图２－１）。??从每位患者的Ｔ２ＷＩ和ＶＰ图像的ＶＯＩｓ中分别自动提取１０２９个影像组学特征，??量化肿瘤的表型特征包括肿瘤形状和大小、强度特征和纹理信息（包括灰度级共生??矩阵、灰度级长度矩阵和灰度级形状矩阵）。此外，整个组学特征集还包含了更高??阶的统计学特征，包括五种滤波器处理的图像的强度和纹理特征（指数、平方、平??方根、对数和尔波变换）。？??４４??
【参考文献】：
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[2]乙肝表面抗原等因素对结直肠癌肝转移的影响[J]. 孙丕杉,高玉熙,江凯,李硕,董蒨,Zhuoli Zhang,卢云. 中华结直肠疾病电子杂志. 2018(05)
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[4]中国结直肠癌肝转移诊断和综合治疗指南（Ⅴ 2018）[J]. Section of Gastrointestinal Surgery,Branch of Surgery,Chinese Medical Association;Section of Colorectal Surgery,Branch of Surgery,Chinese Medical Association;Chinese Society of Colon Cancer,China Anti-cancer Association;Chinese Society of Colon and Rectal Surgeons,Branch of Surgeons,Chinese Medical Doctor Association;Chinese Society of Tumor Metastasis,Branch of Anal Surgeons,Chinese Medical Doctor Association;Chinese Society of Colon and Rectal Tumors,Chinese Medical Doctor Association;Committee of Colorectal Experts,Chinese Society of Clinical Oncology;Professional Committee of Treatment for Colorectal Cancer Liver Metastasis,China International Exchange and Promotive Association for Medical and Healthcare;. 中华结直肠疾病电子杂志. 2018(04)
[5]肝微环境在消化系肿瘤肝转移中的作用及调控机制[J]. 肖华,肖艳平. 中华临床医师杂志(电子版). 2017(23)
[6]基于增强MRI纹理分析区分非产褥期乳腺炎与非肿块样强化病灶乳腺癌[J]. 李汉森,章强,齐海坤,潘新蕾,谢晟,陈慧军. 中国医学影像学杂志. 2017(05)
[7]基于CT图像纹理分析评价结直肠癌肝转移新辅助治疗后疗效的价值[J]. 胡飞翔,胡婷丹,童彤,彭卫军. 肿瘤影像学. 2017(02)
[8]全肝MRI直方图分析检测结直肠癌肝转移复发的价值[J]. 梁和月,阳朝霞,傅彩霞,曾蒙苏,饶圣祥. 肿瘤影像学. 2017(01)
[9]MR技术应用于直肠癌术前分期诊断的价值[J]. 陈天亮,丁国军,谈天. 现代实用医学. 2016(12)
[10]结直肠癌肝转移诊断和综合治疗指南（2016）[J]. 蔡建强,蔡三军,秦新裕,汪建平,王杉,任黎,潘志忠,沈琳,宋纯,宋天强,许剑民,苏向前,孙益红. 中国实用外科杂志. 2016(08)
本文编号：3428762
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