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背景高强度聚焦超声（HIFU）治疗子宫肌瘤的疗效受多种因素影响,疗效预测一直是HIFU技术临床应用面临的主要挑战之一,其主要原因在于:1)治疗效果受到子宫肌瘤组织病理学差异如肌瘤内部平滑肌细胞数、胶原纤维含量的影响,但仍然缺乏术前可行的评价指标;2)基于T2信号强度的定性分类无法为评估肿瘤异质性提供准确的量化信息,用于预测HIFU疗效具有局限性;3)不同患者声通道组织以及肌瘤位置、类型、大小的差异性对HIFU疗效具有重要影响,但尚且缺乏相应的评估依据。影像组学利用计算机辅助软件将医学影像转换为高维定量信息,提取人眼无法识别的组织细微结构差异,可量化肿瘤异质性,为机体的病理改变提供一种定量、客观的观测手段。本文首先开展了子宫肌瘤MRI T2WI影像组学特征与肌瘤平滑肌细胞数、胶原纤维含量的相关性研究,在此基础上考虑不同患者声通道组织、肌瘤位置、大小的差异性,将患者临床特征与影像组学特征相结合,基于机器学习分别构建HIFU消融率和能效因子（Energy Efficiency Factor,EEF）预测模型。成果可望为临床上量化肿瘤异质性、预测HIFU疗效提供一种客观有效的方法,助推HIFU技术的推广。目的1.开展子宫肌瘤MRI T2WI影像组学特征与子宫肌瘤平滑肌细胞数、胶原纤维含量的相关性研究,获得表征子宫肌瘤组织的影像组学特征。2.基于子宫肌瘤MRI T2WI影像组学特征,通过机器学习建立消融率预测模型,探究借助影像组学特征预测HIFU消融率的可行性;影像组学结合临床特征,建立影像组学-临床组合模型,进一步提高预测的准确性。3.结合子宫肌瘤MRI T2WI影像组学特征与临床特征,通过机器学习建立能效因子预测模型。方法1.影像组学特征与子宫肌瘤平滑肌细胞、胶原纤维含量相关性研究的对象为2011年3月到2016年8月在重庆医科大学附属第一医院行“手术切除术”、并对离体肌瘤标本进行组织病理学分析的子宫肌瘤患者30例。收集患者术前MRI T2WI影像,沿肌瘤边缘逐层勾划ROI;提取ROI区域影像组学特征;采用Pearson或Spearman相关系数分析对影像组学特征与平滑肌细胞数和胶原纤维含量相关性进行评价。2.223名患者被纳入预测HIFU治疗子宫肌瘤的消融率研究,其中重庆医科大学附属第一医院经HIFU治疗的122例子宫肌瘤患者作为训练集,46例患者作为内部验证集,重庆海扶医院的55例患者作为外部验证集。以术后即刻消融率为预测指标,根据消融率80%为界限将患者划分为两组（H组:≥80%;L组:<80%）。在术前MRI T2WI影像中提取851个影像组学特征。采用最小绝对收缩和选择算子（LASSO）在训练队列中进行特征选择,采用支持向量机算法（SVM）建立消融率预测的影像组学模型、临床模型和影像组学-临床组合模型。计算Rad-score以探究影像组学特征预测消融率可行性,计算曲线下面积（AUC）以评估不同模型的预测性能,并进行决策曲线分析（DCA）以评估临床实用性。3.以能效因子（EEF）为预测指标,对来自重庆医科大学附属第一医院（n=168）及重庆海扶医院（n=55）的223例接受HIFU治疗的子宫肌瘤患者进行EEF预测研究。在术前MRI T2WI影像中提取851个影像组学特征。通过相关性分析获得与EEF高相关影像组学特征,结合临床特征,通过线性回归建立EEF预测模型。通过模型预测EEF值与实际EEF值相关性分析对模型进行评价。结果1.851个影像组学特征从MRI T2WI影像中提取得到,通过相关性分析,共计5个特征与平滑肌细胞数、胶原纤维含量呈高相关。其中,GH＿10Percentile与平滑肌细胞数相关性最高（r=0.547,P=0.005）;GLCM＿Autocorrelation与胶原纤维含量相关性最高（r=-0.713,P=0.000）。2.通过特征选择,7个最佳预测子集被用于建立影像组学模型。Rad-score显示了影像学特征预测消融率具有一定价值,其中训练集准确率:77.1%（94/122）,内部验证集准确率:73.9%（34/46）,外部验证集准确率:69.1%（38/55）。基于影像组学特征建立的影像组学模型在内部验证集和外部验证集的AUC值分别为0.793和0.767;临床模型在内部、外部验证集的AUC值分别为0.705和0.707;将影像组学特征结合临床特征建立的影像组学-临床组合模型在内部、外部验证集的AUC值分别为0.820和0.791。决策曲线分析也表明,在大多数合理阈值概率范围内,影像组学-临床组合模型在预测消融率方面具有最高的总体净效益。3.8个与EEF高相关的影像组学特征及4个临床特征被用于建立EEF预测模型。在内部验证集（n=46）和外部验证集（n=55）中,影像组学模型预测EEF值与实际EEF值相关性分别为0.539和0.534;临床模型预测EEF值与实际EEF值相关性分别为0.650和0.689;结合影像组学特征和临床特征建立的影像组学-临床组合模型将相关性分别提高至0.785和0.743。结论1.子宫肌瘤MRI T2WI影像学组学特征与平滑肌细胞数、胶原纤维含量具有较高的相关性,可为表征子宫肌瘤组织病理学特性提供一种潜在手段,改善T2信号强度用于评估子宫肌瘤异质性的局限。2.相比单纯影像组学模型和临床模型,基于影像组学特征结合临床特征建立的影像组学-临床组合模型对于预测HIFU消融率具有较高的AUC值,可作为消融率预测的一种客观有效的方法,帮助临床医生选择最有可能受益于HIFU治疗的子宫肌瘤患者。3.相比单纯影像组学模型和临床模型,基于MRI T2WI影像组学特征和临床特征建立的EEF预测模型具有较高的相关性,可为EEF预测提供一种新方法用于评估HIFU治疗子宫肌瘤患者的难易程度。