基于18F-FDG PET代谢显像的影像组学在早期宫颈鳞癌淋巴结转移判定及预后预测中的价值研究

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第一部分基于18F-FDG PET-T代谢成像的影像组学判定早期宫颈鳞癌淋巴结转移的价值研究目的:本研究通过对正电子断层扫描(Positron emission computed tomography,PET)的代谢图像提取的影像组学标签进行研究,建立对早期宫颈鳞癌淋巴结转移的预测模型,并与常规PET/CT诊断淋巴结转移进行比较。材料和方法:回顾性收集了389例早期宫颈癌患者,经由病理证实均为鳞癌。所有患者均于治疗前行18F-FDG PET/CT体部扫描。诊断盆腔淋巴结的CT标准为短径≥10mm,PET诊断标准为SUVmax值≥2.5。将患者按7:3的比例随机分配到训练组(n=272)及验证组(n=117)。经过PACS系统以DICOM格式导出PET/CT图像的原始代谢图像。使用A.K.(Artificial Intelligent Kit)软件,具有超过10年经验的核医学科医师采用盲法进行手动分割。从每位患者的PET代谢图像中提取396个影像组学特征,将这些特征分为3组:(I)直方图特征(Histogram Features);(II)高阶纹理特征(High Order Texture Features);(III)形态学特征(Form Features)。应用glmnet软件包和LASSO去冗余来选择用于研究的影像组学标签,找到训练组中最有效的预测特征,并进行建模,通过多因素逻辑回归分析,筛选出最显著的影像组学标签,并且在验证组验证模型的预测性能。统计方法均基于R分析平台(版本3.5.1)。连续变量使用t检验或Mann-Whistney U检验,分类变量使用卡方检验,P<0.05被认为存在统计学差异。使用准确度、敏感度和特异度来评估影像组学特征的定量分析表现,采用Delong检验比较模型与PET/CT各个诊断标准的诊断效能。结果:1.在训练组和验证组中,所有患者相关的临床病理特征(年龄,SCC水平,FIGO分期,分化程度及淋巴结转移等)通过单变量分析,淋巴结转移组和非淋巴结转移组均无显着性差异(P>0.05)。2.最终提取的8个代谢影像组学标签并建立模型,对于淋巴结转移与否显示出良好的区分效果,其准确度、敏感度和特异度在训练组中分别为0.803、0.754、0.852,验证组中分别为0.815、0.926、0.704。3.PET/CT对于宫颈癌盆腔淋巴结转移的诊断效能呈中等水平。4.进一步研究发现诊断模型在训练组与验证组的AUC(95%CI)为0.831(0.757-0.906)和0.830(0.714-0.946),与PET诊断标准、CT诊断标准以及PET/CT标准比较,以诊断模型的AUC最高且有明显统计学差异(P<0.05)。结论:1.FDG代谢影像组学预测早期宫颈鳞癌淋巴结转移表现出了比较好的预测效能。2.FDG代谢影像组学预测模型较传统的PET/CT诊断而言,具有更好的诊断效能。第二部分基于18F-FDG代谢影像组学特征预测早期宫颈鳞癌预后目的:探讨基于术前PET代谢影像组学特征建立早期宫颈鳞癌诺莫模型(Nomogram),并分析其预测预后的可行性,从而为宫颈癌的精准治疗提供新的思路。资料与方法:回顾性分析本院2013年1月至2018年12月接受宫颈癌根治术的早期宫颈鳞癌患者360例,所有患者均在治疗前行全身18F-FDG PET/CT检查。将患者随机分为训练组(n=251)和验证组(n=109)组。收集宫颈癌患者的PET/CT数据,通过A.K.软件提取影像组学特征。采用LASSO特征选择的算法,对训练组进行降维、特征选择和建立组学标签。所有患者经电话或门诊随访,记录术后生存时间。然后采用多变量Logistic回归分析的方法,建立了包括影像组学特征、相关病理特征和鳞状细胞癌抗原(SCC)水平的列线图模型,分析该模型的识别能力及评估其临床的应用价值,使用验证组进行验证该模型。应用矫正曲线图评价模型预测与实际情况的一致性。结果:经过396个影像组学特征筛选出3个影像组学特征,并建立影像组学标签(Radiomics Signature)。在个体化的Nomogram预测模型中,保留了包括影像组学特征、淋巴结转移、神经管侵犯、脉管浸润和SCC水平等预测因子。在ROC曲线中,3年、5年预测DFS的AUC为0.754、0.794,验证组预测DFS的AUC为0.662、0.795,该模型在训练组和验证组都表现了比较好的预测效能和识别能力。在矫正曲线图中也表现了较好的一致性(训练组C-index为0.787,验证组C-index为0.716)。结论:作为一种无创性术前预测方法,本研究首次运用FDG代谢影像组学预测早期宫颈鳞癌根治术后患者的预后情况。通过影像组学联合临床病理构建的Nomogram模型显示出对早期宫颈鳞癌患者的3年、5年的预后良好预测准确性,在术前对宫颈癌患者DFS进行了无创性及个体化的评估,从而识别高风险复发或转移的人群,及早进行干预或者缩短随访间隔,从而改善患者预后。18F-FDG代谢影像组学的研究可以为未来宫颈癌的精准治疗提供了新的思路。
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