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European Radiology:如何无创获得弥漫性胶质瘤的分子亚型?影像学有话说!

来源 2022-01-01 18:09:25 疾病防控

弥漫性胶质瘤是原发性恶性脑肿瘤中最具侵略性的一种,死亡率极高。在2016年修订的WHO分类系统中,弥漫性胶质瘤现在包括五个分子亚型。(I)少突胶质瘤和无活力少突胶质瘤,IDH-mut和1p19q共同删除;(II)弥漫性和无活力星形细胞瘤,IDH-mut;(III)弥漫性和无活力星形细胞瘤,IDH-野生型(wt);(IV)胶质母细胞瘤(GBM),IDH-mut;以及(V)GBM,IDH-wt。亚型I、II和III为低级别胶质母细胞瘤(LGG)。新的分类系统大大提高了对患者预后的预测和对个体化治疗的指导。
影像学是临床实践中最要的评估手段之一,是医学科学的一个重要方面。计算技术的进步促进了放射组学的发展。在放射组学中,带有生物信息的医学图像被转化为可进一步分析的高维数据(即预定的定量特征)。深度卷积神经网络(DCNN)使用卷积层的堆叠(从几层到100多层不等)来学习输入图像数据的不同抽象层次。与传统技术相比,DCNN在众多医学图像分析应用中取得了出色的表现。
近日,发表在European Radiology杂志的一项研究开发了基于放射组学和基于DCNN的预测弥漫性胶质瘤分子亚型的评估系统,探讨了放射组学和DCNN特征之间的相关性,为弥漫性胶质瘤的无创准确分型提供了技术支持。
本研究从北京天坛医院回顾性地收集了总共1016名弥漫性胶质瘤患者的数据。患者被随机分为训练集(n = 780)和验证集(n = 236)。根据2016年WHO的分类,弥漫性胶质瘤可分为四个二元分类任务(任务I-IV)。分别开发了基于放射组学和深度卷积神经网络(DCNN)的预测模型,并用ROC曲线比较其性能。此外,放射组学和DCNN的特征被可视化,并与t分布的随机嵌入技术和Spearman的相关测试进行比较。 
在训练集中,DCNN模型的曲线下面积(AUC)在所有任务中都优于放射组学模型,DCNN模型的准确度(从0.90到0.94)在任务I、II和III中优于放射组学模型。在独立验证集中,DCNN模型的准确度在所有任务中都优于放射组学模型(0.74-0.83),DCNN模型的AUCs(0.85-0.89)在任务I、II和III中优于放射组学模型。在特征可视化分析中,DCNN特征表现出比放射组学特征更优越的鉴别能力,而它们的一般相关性很弱。

图 在四个分类任务中,LASSO选择的放射组学特征和前128个DCNN特征之间的相关性的Circos可视化(A-D)。计算了放射组学和DCNN特征之间的Spearman等级相关系数(用

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