超声影像组学在结直肠癌术前分期中的应用研究

发布时间：2020-07-10 08:22

【摘要】：目的:探讨超声影像组学在结直肠癌术前分期中的应用价值。方法:本研究共纳入了2018年5月至2019年2月至我院就诊的70例结直肠癌患者,所有患者术前均行经直肠超声检查且都接受了手术治疗。选取患者的经直肠超声图像,在显示肿瘤最大切面勾画感兴趣区域,然后应用Ultrosomics软件进行影像组学特征提取,采用假设检验,套索回归算法(the least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)和主成分分析筛选与结直肠癌T分期、淋巴结转移相关的影像组学标签,随后分别选择回归分析、梯度提升决策树构建术前预测T分期、淋巴结转移的模型。采用受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC)和ROC曲线下面积(Area Under Curve,AUC)来评价模型、经直肠超声对结直肠癌术前T分期、淋巴结转移的判断的准确性,AUC越接近1说明判断能力越好。结果:经直肠超声对结直肠癌T分期诊断的AUC值为0.677(P=0.018),对淋巴结转移诊断的AUC值为0.594(P=0.179)。将70例已经勾画好感兴趣区域的影像图像导入Ultrosomics软件中,采用分层抽样将数据分成训练集(N=49)和测试集(N=21),然后对数据使用归一化处理。最后一共提取出1079个特征,筛选并纳入了6个与T分期有关的影像组学标签:original_shape_Elongation,original_glrlm_ShortRunLowGrayLevelEmphasis,o riginal_glcm_Imc1_offest_[3]_angle1,wavelet-HLL_lbp-3D-k_firstorder_Entr opy,wavelet-HHH_lbp-3D-m1_firstorder_Mean,wavelet-LLL_lbp-3D-m1_fi rstorder_MeanAbsoluteDeviation,在训练集中,影像组学标签构建的模型对结直肠癌T分期诊断的AUC值是0.813,正确率是89.5%;在测试集中,对T分期诊断的AUC值是0.837,正确率是81.0%。在预测淋巴结转移的模型中,共纳入5个影像组学标签:original_firstorder_InterquartileRange,wavelet-LHH_lbp-3D-m2_firstorder_10Percentile,wavelet-HHL_lbp-3D-k_fir storder_Entropy,wavelet-HHH_lbp-3D-k_firstorder_Kurtosis,wavelet-LLL_l bp-3D-m2_firstorder_10Percentile,在训练集中,由影像组学标签构建的模型对淋巴结转移诊断的AUC值是0.806,准确率是85.3%,在测试集中,对淋巴结转移诊断的AUC值是0.827,准确率是76.2%。而经直肠超声对结直肠癌术前T分期诊断的AUC为0.677(P=0.018),对淋巴结转移诊断的A UC为0.594(P=0.179)。结论:与经直肠超声相比,超声影像组学对结直肠癌术前T分期、淋巴结转移的判断的准确性有所提高,应用超声影像组学可以建立术前评估结直肠癌T分期、淋巴结转移的模型,但仍需多中心、大样本进一步研究。
【学位授予单位】：广西医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R445.1;R735.34
【图文】：

感兴趣区域,测试集

图 2-1 感兴趣区域的勾画Figure2-1 Delineation of the area of interest的评估对上一步获得的 50 个模型使用测试集进行评估，使用受（receiveroperatingcharacteristiccurve，ROC）和 ROC 曲nder Curve，AUC）来评价模型。对评估的结果按 AUC行排列，当 AUC 越接近 1 说明模型越好。学分析保持数据的原始分布，我们利用分层抽样（根据总数据的，使得训练集和测试集的标签分布一致）分成了 49 个样样本用于测试。然后对该数据使用同样的归一化处理。

结直肠癌,经直肠超声,术前,假设检验

超声对结直肠癌术前 T 分期的判断经直肠超声对结直肠癌术前值为 0.677（P=0.018）。re3-1 The diagnostic value of transrectal ultrasound for T stage in col 0.677 for the diagnostic value of transrectal ultrasound for T stage ina sensitivity of 0.854 and a specificity of 0.480 (P=0.018).像组学对结直肠癌术前 T 分期的评估 73 例已经勾画好 ROI 的影像图像导入 Ultroso将数据分成训练组和测试组,然后对数据使用归 1079 个特征，我们首先使用了去共线性特征处用了假设检验，LASSO 回归和 PCA 进行不同降和交叉验证，选择了一个最优模型（假设检验

影像,均值,结直肠癌,特征值

图 3-2 纳入模型中的影像组学特征值在结直肠癌不同分期中的情况riginal_shape_Elongation （B）original_glrlm_ShortRunLowGrayLevelEmphasisriginal_glcm_Imc1_offest_[3]_angle1 （D）wavelet-HLL_lbp-3D-k_firstorder_EntroHHH_lbp-3D-m1_firstorder_Mean （ F ） wavelet-LLorder_MeanAbsoluteDeviation_shape_Elongation 在 T1-2 期中平均值为 0.306，在 T3-4 期中的均值为 0.448，差异P=0.042）;original_glrlm_ShortRunLowGrayLevelEmphasis 在 T1-2 期中的平均值期中的均值为 0.312，差异无统计学意义（P=0.142）；original_glcm_Imc1_offest_[3]_中的均值为 0.480，在 T3-4 期中的均值为 0.674，差异有统计学意义（P=0.002）p-3D-k_firstorder_Entropy 在 T1-2 期中的均值为 0.290，在 T3-4 期中的均值为 0.20义（P=0.048）；wavelet-HHH_lbp-3D-m1_firstorder_Mean 在 T1-2 期中的均值为中的均值为 0.362 ，差异具有统计学意义（ P=0.011 ）； wavelet-LLorder_MeanAbsoluteDeviation 在 T1-2 期中的均值为 0.328，在 T3-4 期中的均值为计学意义（P<0.001）。Figure3-2 The value of selected radiomics features in different T stage in colorectal cance of original_shape_Elongation in T1-2 stage (0.306±0.229) lower than in T3-4 (0.448±02). The mean value of original_glrlm_ShortRunLowGrayLevelEmphasis was 0.408 in T2 in T3-4 stage. However, there was no difference in the two group (P=0.142). The meglcm_Imc1_offest_[3]_angle1 in T3-4 stage(0.674±0.174)was higher than in T

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