增强CT影像组学和机器学习在术前预测肝细胞癌微血管侵犯中的应用价值

摘要：

目的:探讨基于双期增强CT影像组学特征的机器学习模型术前预测肝细胞癌微血管侵犯（MVI）的价值。方法:回顾性分析2015年1月至2020年5月在苏州大学附属第一医院经病理确诊的148例［男106例，女42例，年龄（58±11）岁］肝细胞癌患者的资料，其中MVI阳性88例，MVI阴性60例。按照约7∶3的比例随机分配为训练集和验证集。利用MaZda软件提取肝细胞癌动脉期和门静脉期3D影像组学特征，采用3种特征选择方法联合（FPM法）和Lasso回归进行特征筛选，得到最优特征子集。然后用6种机器学习算法构建预测模型，采用受试者工作特征（ROC）曲线评估模型的预测能力，并计算出曲线下面积（AUC）、准确度、灵敏度和特异度。结果:MaZda软件提取肝细胞癌动脉期和门静脉期的影像组学特征，各239个。利用FPM法和Lasso 回归进行特征筛选可分别得到7个动脉期和14个门静脉期最优特征。基于动脉期的7个最优特征构建的决策树、极端梯度提升、随机森林、支持向量机、广义线性模型和神经网络等模型预测验证集肝细胞癌MVI的AUC值分别为0.736、0.910、0.913、0.915、0.897、0.648，其中支持向量机的AUC值最高，其准确度、灵敏度和特异度分别为95.35%、95.83%和94.74%。利用门静脉期的14个最优特征构建的上述机器学习模型预测验证集肝细胞癌MVI的AUC值分别为0.873、0.876、0.913、0.859、0.877、0.834，其差异均无统计学意义（均
P>0.05），其中随机森林模型的AUC值最高，其准确度、灵敏度和特异度分别为90.70%、87.50%和94.74%。
结论:基于双期增强CT影像组学特征的机器学习模型可用于术前预测肝细胞癌微血管侵犯。其中，支持向量机和随机森林模型具有较高的预测效能。

关键词：癌，肝细胞、体层摄影术， X线、机器学习、影像组学

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资助基金：国家自然科学基金81801692;国家重点研发计划2017YFC0114300;苏州市科技计划项目SYS2020125，SS2019057;苏州市民生科技示范工程SS201808;National Natural Science Foundation of China81801692;National Key R&D Program of China2017YFC0114300;Suzhou Science and Technology Plan ProjectSYS2020125, SS2019057;Suzhou Science and Technology Demonstration ProjectSS201808

在线出版日期：2023-05-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：1239-1245