基于深度学习的肝内胆管细胞癌患者预后生存模型的研究

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背景:
  肝内胆管细胞癌是世界范围内第二常见的肝癌,发病率仅次于肝细胞肝癌。近几年的流行病学研究显示,肝内胆管细胞癌的总体发生率与死亡率在逐年显著上升。经过临床治疗后,由于肝内胆管细胞癌较高的复发率,患者的预后普遍不够理想,生命健康受到了严重威胁。在临床中,如何评估肝内胆管细胞癌患者的病情进展程度,预测不同临床表征的患者在接受治疗以后的预后情况,从而为患者制定精确的、个体化的治疗方案,是我们在肝内胆管细胞癌诊断与治疗过程中需要思考与解决的关键问题。目前,针对肝内胆管细胞癌患者预后生存的研究,方法大多为传统统计学方法,可能存在潜在的局限性,对于患者的基线数据,不同研究的采用的临床特征也比较有限,结论有一定的差异。
  目的:
  为了了解肝内胆管细胞癌患者生存预后的影响因素,本文对肝内胆管细胞癌患者预后的研究进行荟萃分析,总结了可能对肝内胆管细胞癌患者生存预后可能产生影响的术前、术中与术后多种因素,并收集相关的临床肝内胆管细胞癌患者基线数据,引入深度学习的方法,对肝内胆管细胞癌患者的预后生存做一定的研究。以期建立良好的生存预后的模型,用于临床的治疗依据与预后评估。
  方法:
  本研究收集2008年1月至2019年6月间我院收治并随诊的肝内胆管细胞癌手术患者503例,根据患者的入院检查,病程记录,术后病理资料,出院后门诊随访记录,电话随访等方式获取患者数据,进行统计分析。使用SPSS20进行单因素与多因素分析,初步明确患者预后因素对生存时间的影响,并进行回归分析,实现患者预后的生存风险预测。使用python环境中的pytorch与tensorflow平台,构建深度学习神经网络模型,对患者基线数据与预后情况进行训练学习,建立预后生存预测模型,并进行验证,在不同的超参数组合的实验中,分别训练,计算精确度。并且与目前临床常用的或有应用前景的几个肝内胆管细胞癌患者的预后评估方法进行了对比。
  此外,检索了Pubmed,WOS,Embase等数据库,筛选肝内胆管细胞癌患者预后影响因素相关的文献,予以数据提取和荟萃分析,最终用Stata14来进行荟萃分析,得到结果。
  结论:
  1.单因素分析显示,淋巴细胞单核细胞比值(Lymphocyte-to-monocyte ratio,LMR)(p<0.001),中性粒细胞淋巴细胞比值(Neutrophil-to-lymphocyte ratio, NLR)(p<0.001),营养预后指数(Prognostic nutritional index, PNI)(p=0.012),CONUT评分(Controlling Nutritional Status)(p=0.010),AJCC-N分期(p<0.001),AJCC-T分期(p<0.001),糖抗原19-9(carbohydrate antigen 19-9,CA19-9)(p=0.026),以及γ-谷氨酰转移酶(Gamma-glutamyl Transpeptidase, GGT)(p=0.017)是影响肝内胆管细胞癌患者总生存期的相关因素。
  2.多因素分析显示LMR(p=0.002),CA19-9(p=0.031),CONUT(p=0.008),AJCC-N分期(p<0.001),AJCC-T分期(p<0.001)是影响生存期的独立相关因素。通过COX回归方法可建立由LMR、CONUT评分、CA19-9、AJCC-N分期和AJCC-T分期组成的风险预后模型,该模型的5年生存率的预后预测上表现较好(c-index: 0.691)
  3.通过两种深度学习模型可建立患者生存预测模型,其中DeepSurv方法最为理想,在不同的超参数组合下的c-index可以达到平均0.72。优于之前的回归方法模型,也优于目前临床使用或有应用前景的方法,包括AJCC分期(c-index:0.65),Glasgow预后评分(c-index:0.59),改良Glasgow预后评分(c-index:0.62),预后指数(c-index:0.58),炎症病理分期方法(c-index:0.69)。
  4.荟萃分析了12篇文献对于肝内胆管细胞癌预后因素的研究,证实了糖抗原19-9升高、淋巴侵犯、肿瘤数量以及手术切缘与患者的预后生存期显著相关。其中手术切缘阳性对于患者术后总生存期的风险比率最高,可达3.66。
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  方法
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  结果
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