重慶腫瘤醫院影像科張久權團隊揭示基于增強CT的3D卷積神經網絡模型術前預測非小細胞肺癌患者氣道播散的能力

科研速遞

近日，重慶大學附屬腫瘤醫院影像科張久權團隊研究成果發表在著名影像學期刊Diagnostic and Interventional Imaging (IF:7.242，JCR分區 Q2)。論文題為“3D convolutional neural network model from contrast-enhanced CT to predict spread through air spaces in non-small cell lung cancer”，該研究探討了基于增強CT的3D卷積神經網絡模型術前預測非小細胞肺癌患者氣道播散的能力。文章為該團隊2022年目前接收發表的第18篇SCI論文。

研究背景

肺癌是全球癌癥死亡相關的主要原因，這可能與其獨特的侵襲方式有關。氣道播散（STAS）可能是肺癌的一種新型侵襲模式。研究表明，對于STAS陽性患者，選擇肺葉切除術比肺段切除具有更低的局部復發風險。

因此，術前了解肺癌患者 STAS 狀態對選擇合適手術方式至關重要。目前，STAS僅通過手術確診，而術中冰凍檢測STAS的準確性和重復性仍然有限。因此，在術前若能用無創影像學檢查方法準確預測NSCLC患者的STAS狀態將有助于優化治療方案。

本研究旨在比較五種無創模型(臨床病理/CT模型、常規影像組模型、CV模型、CNN模型和聯合模型)術前預測NSCLC患者STAS狀態的效能，以獲得最佳預測模型，為臨床制定手術方式提供依據。

研究方法

本研究回顧性納入203例NSCLC患者。根據image biomarker standardization initiative (IBSI)參考手冊，我們使用內部軟件對圖像處理和特征提取進行標準化。

從胸部CT增強圖像中每個病變提取了6692個組學特征，利用基于隨機森林的Boruta算法檢測預測STAS狀態的關鍵特征，然后建立5個模型即臨床病理/CT模型、常規影像組模型、CV模型、CNN模型和聯合模型以預測NSCLC患者的STAS狀態，并在驗證組中對所建模型的性能進行進一步驗證。最后，用Delong檢驗比較各模型曲線下面積，以獲取最優模型。

研究結果

3D CNN 模型術前預測NSCLC患者STAS狀態的效能優于臨床病理學/CT 模型、常規放射組學模型和、 CV 模型和組合模型，而傳統影像組學模型和CV模型之間沒有顯著差異（P = 0.989）。

研究結論

3D CNN模型在預測NSCLC患者STAS方面具有很大潛力，并且優于其他四種模型。可為NSCLC患者術前手術方式的制定提供決策支持。

第一作者簡介

陶俊利，重慶大學附屬腫瘤醫院影像科，醫學碩士，主治醫師主要研究方向為胸部腫瘤影像學，重慶市醫學會放射學分會心胸學組委員，以第一作者/通訊作者發表SCI論文4篇，參與國家級、省部級科研項目3項。

共同第一作者簡介

梁長宇，重慶大學附屬腫瘤醫院影像科，主治醫師從事影像學診斷和介入診斷治療工作18年擅長肺部和腹部腫瘤的影像學診斷以及各部位的腫瘤介入治療發表論文多篇，參與課題多項。

通訊作者簡介

張久權，醫學博士，主任醫師，重慶大學附屬腫瘤醫院影像科主任，博士研究生導師，博士后合作導師。入選第五批重慶市中青年醫學高端人才。曾赴美國Emory大學訪問研究一年。擅長神經系統影像診斷。

主要研究興趣為功能神經影像學和腫瘤影像學。學術任職：中國抗癌協會第五屆腫瘤影像專業委員會常務委員、中華醫學會放射學分會第十六屆委員會神經學組委員及對比劑使用和安全工作組委員、中國中西醫結合學會第八屆醫學影像專業委員會青年委員、重慶市中西醫結合醫學影像學組副主任委員、第七屆重慶市醫學會放射醫學分會委員會委員兼磁共振學組組長、重慶市醫師協會放射醫師分會第二屆委員會常務委員等。

主持或者參與國家及省部級課題10余項，目前在研課題包括國自然面上項目1項和重點課題在內的省部級課題4項。共發表SCI論文92篇, 其中以第一作者或通訊作者在Neurology、JNNP、Human Brain Mapping、Neuroimage: Clinical、Radiotherapy and Oncology、ER、Insights into Imaging、JMRI、EJR、KJR等雜志發表SCI論文70篇，累計影響因子320以上，累計被引用次數在2200次以上。

2013年獲得重慶市科技進步獎二等獎一項。2020年擔任Frontiers in Oncology和Frontiers in Neuroscience雜志客座副主編；先后擔任Human Brain Mapping、European Journal of Neurology、Frontiers in Neurology、Behavioural Brain Research、Brain and Behavior、Acta Radiologica、JMRI、ER、EJR、Insights into Imaging和中華放射學雜志等雜志審稿人。

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