基于多序列MRI影像组学与深度迁移学习特征的脑胶质瘤分级预测研究

目的:探讨基于多序列磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)手工影像组学(hand⁃crafted radiomic,HCR)和深度迁移学习(deep transfer learning,DTL)特征的机器学习(machine learning,ML)模型在术前预测脑胶质瘤分级的效能。方法:选取BraTS2019数据集中332例患者的影像数据[高级别胶质瘤(high⁃grade glioma,HGG)258例,低级别胶质瘤(low⁃grade glioma,LGG)74例],随机抽取30例HGG和8例LGG作为测试数据集,其余294例作为训练集和验证集。从T1、T2、T1c和Flair序列中提取病灶的HCR特征和DTL特征,并筛选出影响力前10的特征子集,基于HCR特征、DTL特征和两者组合的深度学习影像组学(deep learning radiomics,DLR)特征,分别建立7种ML模型,评估模型预测HGG和LGG的效能。选择最佳模型后,使用SHAP法对模型特征重要性进行量化及归因分析。结果:基于HCR和DTL组合的DLR特征构建的ML模型预测效能最高,当使用支持向量机的递归特征消除(support vector machine⁃recursive feature elimination,SVM⁃RFE)筛选特征后,使用T2+T1c+Flair序列组合的支持向量机(support vector machine,SVM)分类器的预测模型效果最佳。在验证集上,受试者工作特征曲线下面积达到0.996(95%CI:0.991~1.000),约登指数、准确度、灵敏度和特异度分别为0.920、0.976、0.988和0.932,在测试集上同样具有较高的分级预测效能。SHAP特征权重分析显示Flair序列的特征贡献较大,其次为T2及T1c序列,HCR和DTL特征均有重要贡献。结论:基于多序列MRI的DLR特征构建的ML模型可有效预测脑胶质瘤的肿瘤分级,其中经过SVM⁃RFE筛选后的T2+T1c+Flair序列组合的SVM分类器模型效能最佳。

HRT2WI联合DWI影像组学对直肠癌固有肌层突破的诊断价值

目的评估基于高分辨率T2加权成像(high-resolutionT2-weightedimaging,HRT2WI)及扩散加权成像(diffusion-weighted imaging, DWI)的影像组学模型对于直肠癌是否突破固有肌层的诊断价值。材料与方法 回顾性分析2019年1月至2021年12月在南京医科大学附属泰州人民院经手术病理证实且术前行3.0 T磁共振HRT2WI序列及DWI(b值为800 s/mm2)序列扫描的直肠癌患者资料。根据病理T分期结果将T1和T2期患者归为未突破肌层组,T3和T4期患者归为突破肌层组。在图像上手动勾画病灶三维感兴趣区(volume of interest, VOI)后提取影像组学特征,之后采用独立样本t检验及支持向量机(support vector machine, SVM)线性核函数进行特征的选择及降维,选择出有价值的影像组学特征。将样本按7∶3的比例随机分为训练集与验证集进行机器学习,构建SVM分类器模型,获取训练集和验证集的受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线下面积(area under the curve, AUC)、敏感度、特异度及准确度,以评估不同模型对于直肠癌固有肌层突破的诊断效能。通过DeLong检验比较不同模型的AUC差异。结果 从每例患者肿瘤组织的HRT2WI及DWI图像中各提取出1142个影像组学特征,并分别通过独立样本t检验及SVM线性核函数筛选特征,根据HRT2WI影像组学特征构建的SVM模型验证组AUC值为0.894,敏感度为90.0%,特异度为70.6%;根据DWI影像组学特征构建的SVM模型验证组AUC值为0.774,敏感度为60.0%,特异度为76.5%;联合HRT2WI及DWI影像组学特征构建的SVM模型诊断效能明显更优,验证组AUC值为0.927,敏感度为80.0%,特异度为88.2%。DeLong检验显示联合模型与单独序列模型预测效能存在显著性差异(P<0.05)。结论 利用联合直肠HRT2WI及DWI影像组学特征构建影像组学模型对于直肠癌突破固有肌层有一定的诊断效能,可为临床个体化治疗提供帮助。

基于IVIM影像组学模型对前列腺癌和前列腺增生的鉴别诊断价值

目的探讨基于体素内不相干运动(IVIM)中真性扩散系数(D)、伪扩散系数(D*)及灌注分数(f)图影像组学模型对前列腺癌和前列腺增生的鉴别诊断价值。资料与方法回顾性分析南京医科大学附属泰州市人民医院2019年1月—2021年5月经穿刺活检或手术病理证实的前列腺癌患者106例、前列腺增生患者100例的影像资料,患者均行常规MRI检查及IVIM检查。首先应用Firevoxel软件获得IVIM序列D、D*及f图,将所得伪彩图导入ITK-SNAP软件勾画感兴趣区。采用Pyradiomics软件进行高通量特征提取,最后采用最大相关最小冗余及最小绝对收缩和选择算子稀疏约束法算法筛选影像组学特征并构建模型。采用随机抽样方法将患者按7∶3分成训练组144例与验证组62例,通过受试者工作特征曲线对3个模型的诊断效能进行验证,用决策曲线分析评估影像组学模型的临床预测效能。结果基于D、D*及f图像组学模型预测前列腺癌和前列腺增生,训练组中曲线下面积分别为0.987、0.978、0.992,验证组中曲线下面积分别为0.985、0.975、0.985。决策曲线显示D、D*及f图影像组学模型在临床上可以获得较好的净获益,其中D图组学模型最高。结论基于IVIM序列D、D*及f图的影像组学模型对前列腺癌和前列腺增生具有较高的鉴别诊断效能。

前列腺癌分子影像学研究进展

前列腺癌是男性生殖系最常见的恶性肿瘤,严重威胁患者生命健康。随着人口老龄化及人们生活方式的改变,前列腺癌的发病率不断升高,同时关于前列腺癌的诊断方法也在不断改进。分子影像学是一门将分子生物学技术与现代医学影像相结合的新兴边缘学科,可准确、及时诊断前列腺癌,在提高患者的健康水平方面具有巨大潜力。目前,用于前列腺癌诊断的分子影像学技术主要包括正电子发射断层成像、单光子发射计算机断层成像、磁共振成像以及超声分子影像学等。相信随着分子影像学的不断发展,其将在前列腺癌的诊断中发挥更重要的作用。

乳腺癌患者化疗后脑血流灌注异常的临床应用研究

目的应用磁共振成像中的动脉自旋标记(ASL)技术来探讨乳腺癌患者化疗后脑血流灌注变化及其与认知功能之间的相关性。方法前瞻性的收集43名自2020年1月至2022年12月经过手术病理证实的女性单侧乳腺癌患者(BC组),且所有患者在术后接受标准的化疗方案进行治疗。同时招募37名健康对照组(HC组),两组均采用西门子3.0T磁共振扫描仪进行常规头颅平扫及全脑ASL扫描,采用双样本t检验对各脑区脑血流量(CBF)值进行统计学分析。之后应用spearman相关性分析,探索存在血流灌注差异脑区的CBF值与神经量表之间的相关性。结果与HC组相比,BC组左侧小脑CrusII区、双侧颞中回CBF值降低,双侧豆状壳核CBF值增加(P<0.05,FWE校正)。相关性分析结果显示左侧小脑CrusII区、左侧颞中回、右侧颞中回CBF值与神经心理学量表MMSE呈正相关(r=0.429,P<0.01;r=0.413,P<0.01;r=0.405,P<0.01)。结论乳腺癌患者化疗后大脑存在多个脑区的脑血流灌注异常且存在与化疗相关的认知功能障碍。

CT和MRI动态增强扫描诊断和评估原发性肝癌患者微血管浸润价值研究

目的研究使用电子计算机断层扫描(CT)和磁共振(MRI)动态增强扫描诊断和评估原发性肝癌(PLC)患者微血管浸润(MVI)的价值。方法2020年1月~2023年1月我院收治的PLC患者50例,术前均接受腹部CT和MRI检查,记录肿瘤边缘模糊征象、瘤内新月征、静脉浸润的双预测因子(TTPVI)、门静脉癌栓(PVTT)和表观弥散系数(ADC)。行肝叶切除术治疗,取术后组织行病理学检查诊断MVI。结果经术后组织病理学检查,诊断肝细胞癌(HCC)32例和胆管细胞癌18例,存在MVI者29例,无MVI者21例;CT检查MVI患者肿瘤边缘模糊、局部外凸结节、包膜不完整、多结节融合、瘤内新月征、TTPVI和PVTT等影像学征象占比分别为82.8%、17.2%、31.0%、17.2%、13.8%、65.5%和17.2%,显著高于无MVI患者(分别为14.3%、4.8%、4.8%、4.8%、0.0%、9.5%和0.0%,P<0.05);MRI检查MVI患者肿瘤边缘模糊、局部结节、包膜不完整、多结节融合、瘤内新月征、TTPVI和PVTT等影像学征象占比为89.7%、24.1%、37.9%、27.6%、13.8%、72.4%和24.1%,显著高于无MVI患者(分别为23.8%、9.5%、9.5%、9.5%、0.0%、14.3%和0.0%,P<0.05);经Logistic回归分析显示,CT和MRI检查发现病灶边缘模糊、TTPVI和PVTT是PLC患者发生MVI的独立影响因素(P<0.05)。结论CT和MRI动态增强扫描可通过特殊征象判断PLC患者MVI的存在,可帮助临床医生做出合理的诊治策略。

基于TIRM序列不同区域的GLCM纹理特征对乳腺肿块的诊断价值

目的探究基于磁共振T2WI反转恢复压脂(TIRM)序列乳腺肿块中央区、边缘区和整体区三个不同区域的灰度共生矩阵(GLCM)纹理特征鉴别乳腺良恶性肿块的诊断价值。方法回顾性收集本院2016年5月至2021年4月经手术或穿刺病理证实并行术前乳腺MRI检查的88例乳腺肿瘤患者资料,包括良性病灶48个、恶性病灶50个。将病灶于TIRM序列中的最大层面图像导入MaZda软件,分别在病灶整体、中央和边缘勾画感兴趣区(ROI)并提取GLCM纹理参数,比较两组间各纹理参数的差异并评估其诊断效能。进一步分别联合三个不同ROI有统计学差异的纹理参数并建立二元Logistic回归诊断模型,评价其鉴别乳腺良恶性肿块的诊断效能,寻找最佳感兴趣区。结果两组间差异有统计学意义(P<0.05)的纹理参数共计20个,其中整休区6个,边缘区7个,中央区7个。良性组中三个不同ROI的和方差、和熵、熵、差熵均低于恶性组,而角二阶矩均高于恶性组。其中以边缘区的差熵诊断效能最高,AUC为0.783,敏感度和特异度分别为76.0%、79.2%。两组边缘区的联合诊断模型效能最优,AUC为0.840,敏感度和特异度分别为82.0%和81.3%。结论基于TIRM序列乳腺肿块边缘区的GLCM纹理特征对鉴别乳腺良恶性病变诊断价值较高,为临床诊断提供了新的思路。

神经精神狼疮患者脑局部自发神经元活动的静息态功能磁共振成像研究

目的探讨神经精神狼疮患者神经功能改变及其与认知功能和情绪的相关性。方法纳入2020年6月至2022年9月南京医科大学附属泰州人民医院收治的46例系统性红斑狼疮患者,根据是否具有神经精神症状分为神经精神狼疮组(NPSLE组,26例)和非神经精神狼疮组(非NPSLE组,20例),采用静息态fMRI计算平均局部一致性(mReHo)和平均分数低频振幅(mfALFF),简易智能状态检查量表(MMSE)评价整体认知功能,运动和认知功能疲劳量表(FSMC)评价运动和认知疲劳,医院焦虑抑郁量表(HADS)评价焦虑和抑郁情绪;Pearson相关分析和偏相关分析探讨神经精神狼疮患者脑局部mReHo值和mfALFF值与神经心理学测验评分之间的相关性。结果NPSLE组MMSE评分(Z=-3.934,P=0.000)低于非NPSLE组,FSMC-运动(t=2.016,P=0.050)和认知(t=2.055,P=0.046)、HADS-焦虑(Z=-2.424,P=0.015)和抑郁(Z=-2.731,P=0.006)评分高于非NPSLE组。神经精神狼疮患者右侧背外侧额上回、右侧枕中回、右侧中央后回、右侧顶下缘角回、右侧颞下回mReHo值降低,右侧枕中回、右侧中央后回mfALFF降低(FDR校正;体素水平P<0.001,团块水平P<0.05)。相关分析显示,神经精神狼疮患者右侧中央后回mReHo值(r=-0.483,P=0.017)和mfALFF值(r=-0.504,P=0.012)与HADS-抑郁评分呈负相关;右侧顶下缘角回mReHo值与FSMC-运动(r=-0.475,P=0.019)和认知(r=-0.414,P=0.044)评分呈负相关;右侧颞下回mReHo值与FSMC-认知评分呈负相关(r=-0.427,P=0.037)。结论神经精神狼疮患者存在脑局部自发神经元活动异常,且神经功能与神经心理学测验评分密切相关。

dALFF分析方法在不同认知功能状态系统性红斑狼疮病人中的应用

目的采用动态低频振幅(dALFF)分析不同认知功能状态的系统性红斑狼疮(SLE)病人的动态脑功能变化特点,寻找可能的影像标志物以反映SLE病人认知功能的变化。方法前瞻性收集38例女性SLE病人和44例健康对照者的静息态脑影像数据,根据蒙特利尔认知评估量表(MoCa)得分将SLE病人分为2组,认知正常组(MoCa-H)18例,认知减低组(MoCa-L)20例。使用滑窗技术计算3组受试者的dALFF值,3组间dALFF值的比较采用单因素方差分析,进一步两两比较采用LSD-t事后检验。采用受试者操作特征(ROC)曲线分析差异脑区dALFF值区分不同认知状态SLE病人的诊断效能;采用Spearman相关分析差异脑区dALFF值与神经量表、临床数据之间的相关性。结果3组间双侧颞极颞上回、双侧海马、左侧眶部额上回、左侧颞上回、右侧尾状核、左侧角回的dALFF值差异有统计学意义(均P<0.05,FDR校正);MoCa-H、MoCa-L组上述脑区dALFF值均高于健康对照组(均P<0.05);MoCa-H组左侧眶部额上回、右侧尾状核dALFF值低于MoCa-L组。部分差异脑区的dALFF值鉴别3组具有较好的诊断效能。相关性分析显示,右侧尾状核dALFF值与MoCa得分、血清生物学指标C4呈负相关(r=-0.391,P=0.037;r=-0.368,P=0.023)。结论部分差异脑区的dALFF值在区分不同认知水平SLE病人及健康对照者表现出较好的诊断效能。SLE病人dALFF值与临床数据、神经量表之间具有一定的相关性,可能作为监测SLE病人疾病变化的影像学标志物。

MSCT小肠成像与克罗恩病简易内镜评分相关性的初步研究

目的探讨克罗恩病(CD)CT小肠成像与克罗恩病简化内镜评分粘膜愈合的相关性。方法连续收集2017年1月至2020年7月在我院同时行CT小肠成像及双球囊内镜检查CD患者。采用Spearman's相关比较CTE诸参数包括肠壁增厚、肠壁强化、肠壁分层(靶向征)、肠系膜血管增生(梳状征)、肠系膜纤维脂肪增生、肠系膜淋巴结肿大和肠腔狭窄与克罗恩病的简单内窥镜评分(SES-CD)包括溃疡大小、溃疡面积、炎症累及肠段面积及肠腔狭窄的相关性。结果共36例患者167个肠段入组本研究,Spearman等级相关系数表明,CTE诸参数与SES-CD值呈轻度到中度相关,其中肠壁增厚、肠壁增强、肠壁分层(靶向征)、肠系膜血管增生和肠系膜淋巴结肿大与所有SES-CD值呈中度相关,但与狭窄不相关;而CTE显示肠腔狭窄与相应的SES-CD评分中的肠腔狭窄有很强的相关性。结论CTE相关参数与克罗恩病肠镜简易评分相关,CTE这种无创方法可用于评估CD治疗后粘膜愈合状况的监测。