基于磁共振高分辨T2WI影像组学预测直肠癌新辅助治疗后病理完全反应的研究

摘要

目的:探讨基于磁共振高分辨T2WI影像组学方法对预测直肠癌新辅助治疗后病理完全反应(pCR)的价值。方法:回顾性分析我院2018年1月至2019年3月新辅助治疗前接受磁共振高分辨T2WI成像检查并经病理证实的80例直肠癌患者，在高分辨T2WI图像上手动勾画病灶容积感兴趣区(VOI)后提取影像组学特征，采用最小绝对值收缩算子(LASSO)算法进行降维，筛选对肿瘤pCR有价值的特征，利用Random算法将数据随机分为训练集( n＝64)与测试集( n＝16)进行机器学习，建立决策树(DT)、逻辑回归(LR)、随机森林(RF)、极限梯度增强树(XGBoost)4种机器学习模型并绘制ROC曲线，分别计算AUC、敏感性、特异性及95% CI，采用DeLong检验比较ROC曲线差异。 结果:80例直肠癌患者pCR 15例，占18.75%；非pCR 65例，占81.25%。共提取1 409个影像组学特征，经LASSO算法降维后筛选出8个最有价值的特征。测试集DT、LR、RF、XGBoost 4种分类器模型的AUC分别为0.870、0.801、0.912、0.945，其中XGBoost分类器模型的AUC最大，与DT、LR、RF分类器模型相比较，差异具有统计学意义( P＝0.008； P＝0.006； P＝0.009)；其他3种模型两两比较，差异均无统计学意义( PLR-RF＝0.083； PDT-LR＝0.113； PDT-RF＝0.879)。4种分类器模型敏感性分别为78.57%、64.29%、78.57%、85.71%，特异性分别为95.38%、84.62%、92.31%、98.46%，95% CI分别为0.775～0.935、0.696～0.882、0.827～0.964、0.870～0.984。 结论:基于高分辨T2WI图像的影像组学对直肠癌新辅助治疗后pCR有预测价值，其中XGBoost模型预测效能优于DT、LR、RF，可以用于辅助临床制定个体化治疗决策。