基于多模态MR影像及影像组学预测模型评价肝细胞癌微血管侵犯及预后的临床应用研究

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目的微血管侵犯(MVI)是肝细胞癌(HCC)复发和预后的重要预测指标,是HCC患者确定手术范围等干预治疗的决策依据。然而,MVI的诊断依赖于活检和术后病理等侵入性技术,因此寻找MVI有效的新型无创诊断方法是临床亟待解决的问题。利用影像组学特征诊断MVI具有较大的潜能,但是其方式和价值尚需深入探讨和明确,本研究的目的旨在阐明影像组学特征在术前评估HCC患者MVI的应用价值。方法筛选并纳入2015年9月至2021年11月期间接受过手术切除的HCC患者,分析HCC的临床及影像学特征。首先评估MR信号强度对HCC患者病理学分级、MVI及预后的潜在诊断能力。随后将符合要求的来自两个独立机构经手术病理确诊为HCC并行术前钆塞酸二钠(Gd-EOB-DTPA)动态增强MRI检查的患者,分为训练队列和验证队列。在训练队列中,基于Gd-EOB-DTPA动态对比增强MRI多个序列[脂肪抑制T1加权序列(T1WI-FS)、脂肪抑制T2加权图像(T2WI-FS)、表观扩散系数(ADC)图、动脉期、门静脉期、移行期、肝胆期]和包括肿瘤内部、肿瘤周围区域五个感兴趣区体积(VOI:VOItumor,VOI50%,VOI10mm,VOI20mm,VOIliver)的多个区域提取影像组学特征并构建预测MVI的相关影像组学模型。根据HCC患者手术治疗前的临床参数、影像学表现和影像组学特征构建术前精准预测MVI的列线图模型,并且比较建立的临床-影像学模型、影像组学模型、临床-影像组学模型和临床-影像学-影像组学混合模型对MVI的预测效果。使用Kaplan-Meier方法获得生存曲线,并使用log-rank检验比较无复发生存率。结果1.HCC患者动脉期瘤周信号强度与肝实质信号强度比值(SIAp/Al)、动脉期肿瘤实质信号强度(SIAt)与病理分级独立相关,在术前诊断HCC病理分级方面具有较好区分效能(AUC值分别为0.652,0.652,P值均<0.05)。与SIAp/Al<1.1的患者相比,SIAp/Al≥1.1患者HCC根治性切除后的无复发生存率明显降低(P<0.05)。2.SIAp/Al与HCC患者MVI有关,其相关系数r=0.607(P<0.05),多因素分析显示SIAp/Al与HCC患者MVI阳性独立相关(P<0.05),并且SIAp/Al在区分HCC患者MVI方面具有较好效能(AUC=0.851,P<0.05)。3.对于不同序列提取特征预测MVI的效能,T1WI-FS和肝胆期序列中的特征较优于单序列模型中的其他序列。在训练队列(AUC=0.842 vs.0.747)和验证队列(AUC=0.804 vs.0.722)中,影像组学模型显示出比临床-影像学模型可能更好的MVI鉴别能力。结合甲胎蛋白、包膜完整性、动脉期瘤周强化、影像基因性静脉侵犯,影像组学特征的列线图在训练(AUC=0.891)和验证队列(AUC=0.836)中显示出极好的预测能力,较优于影像组学模型和临床-影像组学模型。校准曲线表明,临床-影像学-影像组学列线图模型在预测概率和实际概率具有较好的一致性。此外,列线图模型的无复发生存时间与组织病理学结果相似。结论术前对比增强MR图像中SIAp/Al能够区分HCC患者MVI,可作为预测HCC术后预后的指标。基于血清甲胎蛋白、MR影像学征象和影像组学特征的多区域、多序列的临床-影像学-影像组学方法具有预测HCC患者MVI的较好能力。这有助于临床医生制定最佳治疗策略,以改善HCC临床结局。
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