基于数字组织病理图像的肿瘤与微环境相互作用风险模型在口咽癌症中的预后研究

发布时间：2021-07-09 06:49

　　数字组织病理学全幅图像为计算机化的定量分析提供新的机遇。越来越多的研究表明,肿瘤微环境中的免疫细胞与癌变细胞的相互作用是一项重要的预后指标。HPV+口咽癌症是头颈部常见的恶性肿瘤,目前对其没有很好的预后指标。利用计算机图像处理和模式识别技术,从数字组织病理学全幅图像中定量提取细胞核形态,并利用其特征去度量肿瘤微环境与癌变区域相互作用的程度,构建口咽癌症复发风险模型。实验数据来自华盛顿大学医学中心的病理学档案,是连续回顾性收集的234名口咽癌患者手术切除的组织病理学切片及其相应的跟踪数据。研究发现:利用图像定量分析构建口咽癌症复发风险模型,能够显著地区分复发与非复发病患,其100次5折交叉验证的分类结果的平均AUC达到0.67±0.02;对病患分别进行单变量（HR（95%CI）=1.76 （0.99～3.13）,P=0.035 2）及多变量生存分析（（HR（95%CI）=3.27（1.12～5.46）,P=0.039））,结果说明肿瘤微环境与癌变区域相互作用高的口咽癌症病患相比于相互作用低的病患,有更低的复发风险及更长的生存期。研究揭示计算机定量度量的肿瘤微环境中的免疫细胞与癌变细胞的相... 

【文章来源】：中国生物医学工程学报. 2020,39(05)北大核心CSCD

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【部分图文】：

细胞核分割效果，将位于图像边缘的细胞核排除(不显示细胞核分割轮廓及后续的计算)

对上述特征选择方法得到的有效特征，应用3种不同的机器学习分类器:线性判别分析、二次判别分析和随机森林分类器，在模型集中进行100次5折交叉验证。然后，对这些分类器进行评估，计算模型集所有图像的ROC曲线下的面积(AUC)，确定特征选择和分类器的最佳组合(共12种不同组合中的一种)。1.4 生存分析

利用特征选择算法，选择出前6个度量肿瘤与微环境相互作用分数的violin plot，如图3所示。可以看到，利用细胞核偏心率(eccentricity)、像素值均值(mean intensity)、宽高比(aspect ratio)和圆形度(circularity)特征所计算的Ta MIS，在非复发病患(左)和复发病患(右)图像中具有不同的表达模式。更具体地说，在全幅图像中的Ta MIS统计信息中，非复发病患的Ta MIS表达普遍高于复发病患的Ta MIS表达，而且该表达模式在统计学意义上是显著的(P<0.05)。图4所示为利用细胞核特征-eccentricity所计算的Ta MIS在复发和非复发病患的组织病理图像中的表达。可以看到，在非复发的图像中，大部分癌症区域(黑色细线描绘的区域)内的Ta MIS特征呈现高表达，这表明肿瘤微环境中的免疫细胞和癌症细胞的交互程度较高。图4 利用细胞核特征-eccentricity所计算的Ta MIS在病患组织病理图像中的表达。(a)复发;(b)非复发

【参考文献】：
期刊论文
[1]口腔癌及口咽癌术后伴舌缺损患者吞咽功能的相关因素分析[J]. 卢涣滋,梁玉洁,杨乐,肖育栋,廖贵清.  中国实用口腔科杂志. 2018(09)
[2]经口机器人手术在口咽癌外科治疗中的研究进展[J]. 黄冠江,罗梦思,张靖萱,朱财明,刘月辉,刘红兵.  临床耳鼻咽喉头颈外科杂志. 2017(02)

博士论文
[1]结直肠癌细胞与微环境相互作用诱导上皮间质转化过程中差异表达基因的筛选及初步鉴定[D]. 李辉.浙江大学 2015

硕士论文
[1]口腔鳞癌细胞外泌体差异表达lncRNAs的生物信息学分析[D]. 金佳佳.兰州大学 2019



本文编号：3273254