不同病理分型原发性肝癌的人工智能影像学鉴别诊断与术后生存预测

发布时间：2020-07-06 12:51

【摘要】：第一章基于支持向量机的MRI影像组学方法鉴别不同病理分型原发性肝癌的价值目的:探讨基于支持向量机(SVM)的MRI影像组学方法鉴别不同病理分型原发性肝癌的价值。方法:回顾性分析2013年7月至2017年2月浙江大学附属第一医院经手术或穿刺病理证实为原发性肝癌,且术前行MRI平扫和增强扫描的294例(305个病灶)患者,其中肿块型胆管细胞癌96例(97个病灶)、肝细胞肝癌107例(107个病灶)、混合型肝癌91例(101个病灶)。患者均行肝脏MRI平扫和动态增强动脉期、门静脉期和平衡期扫描。按照训练数据与验证数据2:1的比例,选取203个病灶作为训练集(肿块型胆管细胞癌65个、肝细胞肝癌71个、混合型肝癌67个),102个作为验证集(肿块型胆管细胞癌32个、肝细胞肝癌36个、混合型肝癌34个)。应用美国GEAnalysisKit(AK)软件,手动勾画MRI增强平衡期病灶,应用LASSO算法使用10折交叉验证的方法选择特征参数及降维,采用Spearman法计算特征间参数间的冗余性,采用SVM法构建预测模型,使用数据集在诊断模型上的准确性来评估模型效能。结果:训练集共提取了280个定量影像特征参数,LASSO降维算法选择31个影像特征参数,去冗余处理后剩余影像特征21个。由于存在休斯效应,支持向量机选取前11个特征参数具有最佳泛化能力,其中直方图类参数4个,纹理类特征2个,灰度共生矩阵类4个,灰度步长矩阵类1个。应用SVM观测该11个影像特征数据,经回归分析,构建了原发性肝癌的预测模型。该模型在训练集的准确率为80.3%(163/203)。将验证集的102个数据带入该模型中,其准确率为75.5%(77/102)。验证集混合型肝癌准确率85.3%(29/34),3个病灶误诊为肿块型胆管细胞癌,2个误诊为肝细胞肝癌;肝细胞肝癌准确率77.8%(28/36),3个病灶误诊为混合型肝癌,5个误诊为肿块型胆管细胞癌;肿块型胆管细胞癌准确率62.5%(20/32),9个病灶误诊为混合型肝癌,3个误诊为肝细胞肝癌。预测准确率最高的是混合型肝癌。结论:应用基于SVM的影像组学方法预测不同病理分型的原发性肝癌具有较高的准确性,其中对混合型肝癌的预测准确性最高。第二章MR影像组学结合临床病理特征预测不同病理分型的原发性肝癌术后生存目的:本研究探讨影响不同病理分型的原发性肝癌患者手术切除预后的相关因素。方法:回顾性收集2013年7月至2015年11月在浙江大学附属第一医院行外科手术切除的原发性肝癌210例。所有患者术前均行肝脏MRI平扫+增强,并经病理证实,排除74例原发性肝癌(失访68例,1例肿瘤复发,3例术前肿瘤指标缺如,1例行肝移植治疗,1例肿瘤病灶内有肉瘤成分)。最终纳入本次研究的原发性肝癌136例,肿块型胆管细胞癌(Massive type cholangiocarcinoma,MCC)45个,1例患者有2个病灶,肝细胞肝癌(hepatocellularcarcinoma,HCC)59个,混合型肝癌(Combined hepatocellular-cholangiocarcinoma,CHCC)36个,1 例患者有2个病灶,1例患者3个病灶。选取最大肿瘤病灶,在MRI弥散图像和增强平衡期图像上,应用专用AK软件(Analysis Kit,GE)经手动勾画病灶,提取定量影像组学特征,若影像特征列存在缺失值,则用该列的中值填充缺失值。应用斯皮尔曼法去冗余和套索回归筛选特征参数。其中弥散期(DWI)获取385个影像特征,,去冗余后剩余36个特征,LASSO降维后剩余6个;增强平衡期(EP)获取385个影像特征,去冗余后剩余18个,LASSO降维后剩余11个。临床病理特征共18个。所有患者均经电话随访、记录患者术后生存时间,并分成三组进行Cox回归模型分析:A组(弥散像及临床病理特征组),B组(增强平衡期及临床病理特征组),C组(弥散像、增强平衡期及临床病理特征组)。结果:Cox多因素回归分析显示,影像组学特征及临床病理特征与三组原发性肝癌的术后生存具有明显相关性,其中A组,术前AFP阳性和ClusterShade是影响肝癌术后生存时间的不良预后因素(均p0.05),p(AFP)=0.005810.05,(HR:3.23;95%可信区间[CI]:1.4,7.43);p(ClusterShade)=0.023920.05,(HR:1.0;95%可信区间[CI]:1.0,1.0);B组,病灶最大径较大、术前化疗次数较多、术前铁蛋白阳性及术前AFP阳性是影响肝癌术后生存时间的不良预后因素(均p0.05),p(病灶最大径)=0.0003680.05,(HR:1.61;95%可信区间[CI]:1.24,2.09);p(术前化疗次数)=0.04580.05,(HR:0.16;95%可信区间[CI]:0.0264,0.966);P(铁蛋白)=0.04220.05,(HR:2.58;95%可信区[CI]:1.03,6.43);p(AFP)=0.02510.05,(HR:2.74;95%可信区间[CI]:1.14,6.64);C组,术前AFP阳性和弥散像ClusterShade是影响肝癌术后生存时间的不良预后因素(均P0.05),p(AFP)=0.01470.05,(HR:3.03;95%可信区间[CI]:1.24,7.39);p(DWI-ClusterShade)=0.03720.05,(HR:1.0;95%可信区间[CI]:1.0,1.0)。其中44例肿块型胆管细胞癌患者的中位总生存时间为29.8个月,6个月、1年、2年及3年的总生存率分别为93.2%、91.5%、79.8%、68.1%。59例肝细胞肝癌患者的中位总生存时间为30.8个月,6个月、1年、2年、3年的总生存率分别,97.2%、94.1%、91.9%及78.3%。33例混合型肝癌患者的中位总生存时间为25.5个月,6个月、1年、2年、3年总生存率分别98.8%、89.6%、66.1%及51.6%。结论:病灶最大径较大、术前化疗次数较多、术前铁蛋白阳性及术前AFP阳性是影响不同病理分型的原发性肝癌患者术后生存时间的独立因素,而影像组学特征(ClusterShade)是一种有潜力的的生物学标志物,可能用于原发性肝癌术后的生存评估。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R735.7;R445.2

【参考文献】