影像组学在乳腺癌分子分型及肿瘤微环境研究中的应用

摘　要：乳腺癌发病率居全球女性恶性肿瘤之首。随着科技进步,乳腺疾病诊断技术也从传统阅片诊断向人工智能 辅助诊断的方向发展,包括影像组学、机器学习和深度学习等技术。影像组学是一种综合利用多模态医学影像数据的定 量分析方法,旨在提取和分析影像中的大量特征,并将其与临床、病理、分子等数据关联,以实现个体化的疾病诊断、预测 和治疗策略的制定。该文旨在综述影像组学在乳腺癌研究中的进展,特别关注分子分型的识别和肿瘤微环境的探索。     

基于多期相动态对比增强磁共振影像组学在预测浸润性乳腺癌前哨淋巴结转移中的价值

目的 探讨基于多期相动态对比增强磁共振(dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging, DCE-MRI)影像组学在预测浸润性乳腺癌前哨淋巴结(sentinel lymph node, SLN)转移中的价值。方法 回顾性收集2018年11月至2021年9月在济宁市第一人民医院术前接受乳腺DCE-MRI检查且经病理证实的150名浸润性乳腺癌患者的临床、病理及MRI资料,其中,SLN转移阳性者61名,阴性者89名,并将其以8∶2的比例随机划分为训练集(n=120)与测试集(n=30)。在乳腺DCE-MRI(增强早期、增强峰值期及增强末期)剪影图像上进行手动逐层勾画感兴趣区(region of interest, ROI),获得三维容积感兴趣区域(volume of interest, VOI),再对各期进行提取影像组学特征,使用Z分数(Z-Score)归一化对特征进行归一化处理,然后再使用Select K Best和最小绝对收缩与选择算法(least absolute shrinkage and selection operator...     

MRI影像组学在早期浸润性乳腺癌腋窝淋巴结转移诊断的价值

目的分析MRI影像组学诊断早期浸润性乳腺癌腋窝淋巴结转移的价值。方法分析2018年12月至2020年12月在本院诊治的96例早期浸润性乳腺癌的临床资料,患者均接受MRI动态增强扫描。分析96例患者的腋窝淋巴结增强影像,由两名医师分别评估图像并开展组内及组间一致性评估;96例患者按病理结果分腋窝淋巴结转移阴性(阴性组,n=49)、腋窝淋巴结转移阳性(阳性组,n=55),分层抽样法将两组淋巴结分为训练集及验证集,特征降维算法选择有统计学意义的MRI影像组学参数,ROC曲线分析MRI影像组学参数对早期浸润性乳腺癌的预测效能。结果提取6大类共401个影像组学参数,降维后仅直方图参数-均匀度、形态学参数-表容比、纹理特征参数-全角度集群突出方差、灰度共生矩阵参数-全角度相关.性、游程矩阵参数-长行程优势有统计学意义(P<005),直方图参数-均匀度预测早期浸润性乳腺癌的曲线下面积.(AUC)最高.,并显著高于形态学参数-表容比(Z=3304、P=0.001)、纹.理特征参数-全角度集群突出方差(Z=2495.,P=0012).、灰度共生矩阵参数-全角度相关性(Z=5.212、P<0.001)、游.程矩阵参数-长行程优势(Z=4623、P<0001),以08018为Cut-off,其.预测早期.浸润性乳腺癌的敏感度、特异度分别为9455%、9796%。结论MRI影像组学可作为临床评估早期浸润性乳腺癌腋窝淋巴结转移状态的可靠方式,尤其是直方图参数-均匀度,具良好的敏感度及特异度,值得临床重视。     

影像组学在评价乳腺癌新辅助化疗疗效中的应用

近年来,影像组学在乳腺癌新辅助化疗方面越来越受到国内外学者的关注,可以提高评估疗效的准确性,同时可以预测新辅助化疗是否有效.下文就影像组学在评价乳腺癌新辅助化疗疗效方面的应用作一综述.     

多模态MRI及影像组学在乳腺癌诊疗中的研究进展

乳腺癌是一种异质性较高的恶性肿瘤,在女性恶性肿瘤中发病率最高,早期诊疗对患者的结局和预后非常重要.常规MRI对乳腺癌诊疗价值有限,多模态MRI及影像组学可以挖掘更多的影像信息,两者结合在乳腺癌的研究中也具有潜在的价值.本文就多模态MRI及影像组学在乳腺癌诊疗中的主要研究及进展进行综述.     

基于DCE-MRI影像组学和临床特征的列线图在乳腺MRI BI-RADS 4类病灶中的诊断价值

目的：探讨联合动态增强磁共振（DCE-MRI）影像组学及临床特征的列线图在乳腺MRI BI-RADS 4类病灶中的诊断价值。方法：回顾性分析2017 年1月至2019 年6月在温州医科大学附属第一医院经病理证实的189个MRI BI-RADS 4类乳腺病灶,其中良性71个,恶性118个。所有患者在病理检查前均接受了DCEMRI扫描和血生化检查。计算DCE-MRI参数图并提取病灶的相应影像组学特征。经特征选择后,通过对所选特征按其系数加权求和来计算影像组学评分（rad-score）。采用单因素和多因素logistic回归分析寻找乳腺癌的临床危险因素。最后使用多因素logistic回归构建基于临床危险因素和影像组学评分的组合模型,绘制列线图。使用ROC曲线评估模型的诊断性能。结果：单因素和多因素分析显示,年龄、低密度脂蛋白胆固醇和总胆红素水平是乳腺癌的临床危险因素,其构建的临床模型在测试集的ROC曲线下面积（AUC）为0.73（0.58～0.87）。经过特征筛选,11个影像组学特征参与计算影像组学评分,其在测试集的AUC为0.80（0.68～0.92）。将其与临床模型进一步结合,AUC提高到0.88（0.79～0.97）,差异有统计学意义（P =0.037）。结论：基于DCE-MRI影像组学和临床危险因素构建的列线图用于鉴别诊断乳腺磁共振BI-RADS 4类病灶良恶性有较高价值。     

CT影像组学在预测非小细胞肺癌淋巴结转移中的价值

目的探讨基于胸部CT影像组学在术前预测非小细胞肺癌淋巴结转移中的价值。方法回顾性分析经术后病理证实的143例非小细胞肺癌病人临床、胸部CT增强影像资料。按照7:3比例,随机分为训练组（n=100）和验证组（n=43）。在静脉期图像上提取肿瘤的影像组学特征,采用最小绝对收缩选择算子（LASSO）逻辑回归用于数据降维、特征筛选。分别基于影像组学特征和临床-影像特征（最大径、毛刺征）构建预测模型。采用受试者工作特征曲线（ROC）的曲线下面积（AUC）评价不同模型的鉴别预测效能,并对模型的ROC曲线行Delong检验;在验证组中评估其预测效能。结果共提取939个影像组学特征,经筛选最终得到6个最优特征并建立影像组学预测模型。对于术前预测淋巴结转移的效能,在训练组中,影像组学模型AUC为0.864（95%CI:0.781~0.924）,大于临床模型的AUC为0.662（95%CI:0.561~0.754）（P < 0.01）;在验证组中,影像组学模型AUC为0.860（95%CI:0.720~0.964）,大于临床模型的AUC为0.664（95%CI:0.504~0.880）（P < 0.05）。结论基于胸部CT增强图像提取影像组学特征及其构建的预测模型,影像组学模型的效能高于临床模型,可以作为一种预测非小细胞癌病人淋巴结是否转移的辅助工具,具有良好的临床应用前景。     

基于DCE-MRI影像组学和常规MRI特征的列线图预测乳腺癌淋巴血管侵犯

目的：研究基于动脉对比增强磁共振成像（DCE-MRI）影像组学和常规MRI特征的列线图用于术前预测浸润性乳腺癌（IBC）患者的淋巴血管侵犯（LVI）状态。方法：回顾性分析2016 年7月至2021年5月间,经术后病理证实的300例IBC患者,并按照8:2比例随机分为训练组（n =238）和验证组（n =62）。对所有患者第二期DCE-MRI图像中的病灶区进行手动分割,并提取影像组学特征。采用方差阈值、select k best、LASSO回归进行影像组学特征筛选并计算影像组学评分（rad-score)。使用Logistic回归分析筛选常规MRI特征建立常规特征模型,并结合影像组学和常规MRI特征中的独立危险因素构建联合预测模型,并绘制列线图。使用受试者工作特征（ROC）曲线和校准曲线评估模型的效能,使用决策曲线分析评估模型的临床价值。结果：共提取到1 409个影像组学特征,经筛选得到15个影像组学特征与乳腺癌LVI状态相关,参与计算rad-score值。所有常规MRI特征中,最大直径（OR =1.743,P ＜0.001）和毛刺征（OR =6.304,P ＜0.001）是预测LVI阳性的独立危险因素。在训练组及验证组中,影像组学模型的ROC曲线下面积（AUC）分别为0.831和0.811;常规特征模型的AUC分别为0.779和0.770;联合预测模型的AUC分别可提高到0.889（95%CI =0.844～0.934）和0.856（95%CI =0.759～0.952）。校准曲线表明列线图预测值和实际值吻合较好,决策曲线显示列线图有较高的临床应用价值。结论：基于DCE-MRI影像组学和常规MRI特征构建的列线图用于术前预测IBC患者LVI状态具有良好的应用价值,可为临床治疗提供参考。     

联合应用MRI动态增强及波谱成像对乳腺癌早期诊断的价值

目的探讨联合应用MRI动态增强及波谱成像对乳腺癌早期诊断的临床价值。方法对选取的73例女性患者依次行常规MR平扫检查、动态增强扫描、1H-MRS成像,观察良恶性病变时间-信号强度(TIC)曲线类型和联合应用动态增强扫描及MRS成像诊断的灵敏度、特异度和准确度。结果良性组流入型和流出型曲线分别为56.76%和10.81%,与恶性组(11.11%、58.33%)比较,差异具有统计学意义(P<0.05);联合诊断的灵敏度、特异度和准确度分别为89.04%、97.26%和94.53%,均明显高于MR平扫组(47.95%、58.91%、49.32%),差异有统计学意义(P<0.05)。结论联合应用MRI动态增强及波谱成像对于乳腺癌的早期诊断具有比较好的临床应用价值。     

动态增强磁共振成像对乳腺癌的术前评估

目的研究动态增强磁共振成像对乳腺癌的术前评估。方法 20例患者接受了乳腺动态增强MRI检查。其中17例、14个实性病灶经病理证实。结合手术、病理回顾性分析乳腺癌MRI的术前评估。结果除1例为左乳囊性肿块外,其余19个实性肿块中,良性7个,恶性12个。MRI显示了所有肿块,包括1例多发乳腺癌隐性癌灶、1例乳腺癌保乳术后残留、2例导管内癌,其中肿块最小直径为4mm。MRI对病灶的显示率为100%,诊断的准确率是92.3%。结论动态增强磁共振成像对乳腺癌的术前可做出正确评估,为临床决定手术治疗方案及预测乳腺癌转移、复发和预后可提供重要依据。     

Preoperative assessment of dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging on breast cancer

目的 研究动态增强磁共振成像对乳腺癌的术前评估.方法 20例患者接受了乳腺动态增强MRI检查.其中17例、14个实性病灶经病理证实.结合手术、病理回顾性分析乳腺癌MRI的术前评估.结果 除1例为左乳囊性肿块外,其余19个实性肿块中,良性7个,恶性12个.MRI显示了所有肿块,包括1例多发乳腺癌隐性癌灶、1例乳腺癌保乳术后残留、2例导管内癌,其中肿块最小直径为4mm.MRI对病灶的显示率为100%,诊断的准确率是92.3%.结论 动态增强磁共振成像对乳腺癌的术前可做出正确评估,为临床决定手术治疗方案及预测乳腺癌转移、复发和预后可提供重要依据.     

动态增强磁共振成像对乳腺癌的诊断

目的探讨乳腺癌动态增强磁共振成像（dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging，DCE．MRI）的表现及诊断价值。方法回顾性分析经手术病理证实的22例乳腺癌患者的MRI资料，总结乳腺癌的DCE．MRI表现。病例在术前均行MRI平扫及动态增强扫描。结果21个病灶有毛刺征象；16个病灶呈边缘强化，6个病灶表现为整体不均匀强化。最大信号强度投影法（MIP）像上17个病灶周边可见粗大扭曲的或细小密集的血管影。时间-信号强度曲线上，15个病灶呈Ⅲ型曲线，7个表现为Ⅱ型曲线。结论乳腺癌的DCE-MRI特征性表现有毛刺征、边缘强化及Ⅲ型曲线，DCE-MRI对乳腺癌的诊断有较高的临床价值。     

动态增强磁共振成像对乳腺癌新辅助化疗后病理反应性的术前评价

目的探讨动态对比增强磁共振成像（DCE—MRI）在术前评价新辅助化疗后乳腺癌残存病变病理学反应状态的临床应用价值。方法以45例新辅助化疗结束后行术前DCE-MRI检查的浸润性乳腺癌患者为研究对象,参考Miller ＆ Payne反应性分级方法将患者的病理学反应性分为5级,5级为病理完全缓解（pCR）,其余为浸润癌残余,4级和5级为组织学显著反应（MHR）,并以此作为金标准。由两位医生分别在诊断工作站盲法阅片,判断是否为pCR及MHR。对两医生判断结果的真实性和可靠性进行评价,用Kappa分析对观察者间进行一致性检验。结果DCE-MRI对化疗后浸润癌残余的诊断有较高的敏感性,两医生敏感性分别为94．7％和97．4％,特异性分别为42．8％和57．1％,准确性分别为86．6％和91．1％。DCE-MRI对化疗后MHR判断,两医生敏感性分别为95．5％和81．8％,特异性分别为73．9％和82．6％,准确性分别为84．4％和82．2％。不同观察者间的一致性检验,Kappa值分别为0．728和0．778,有较好一致性。结论DCE-MRI对于乳腺癌新辅助化疗后浸润癌残余的诊断有较高敏感性,有助于化疗后术前无创性评价乳腺癌的病理反应性。     

动态增强磁共振成像特征与乳腺癌预后和病理分型的相关性

目的探讨动态增强磁共振成像(DCE-MRI)特征与乳腺癌预后和病理分型的相关性。方法收集新乡医学院第三附属医院2016年1~12月行DCE-MRI检查并经手术病理证实为乳腺癌的患者40例,分别统计分析MRI图像特征及雌激素受体(ER)、孕激素受体(PR)、人表皮生长因子受体-2(Her-2)等预后相关分子生物学指标以及病理分型,采用Spearman等级相关分析乳腺癌DCE-MRI表现特征与分子生物学指标的相关性。结果病变直径与ER、PR、Her-2阳性表达率无显著相关性(r=-0.119、0.063、0.237,P>0.05)。病变形态与Her-2阳性表达率呈显著正相关(r=0.296,P<0.05),与ER、PR的表达无显著相关性(r=0.219、0.211,P>0.05)。病变强化形式与PR阳性表达率呈负相关(r=-0.304,P<0.05),与ER、Her-2表达无相关性(r=0.396、-0.393,P>0.05)。病变TIC类型与ER、PR、Her-2的表达均无显著相关性(r=0.254、0.315、0.396,P>0.05);而早期增强率与Her-2阳性表达率呈显著正相关(r=0.498,P<0.05),与ER、PR的表达无相关性(r=0.125、0.241,P>0.05)。病变形态、强化形式及早期强化率与乳腺癌的病理分型存在显著正相关(r=0.399、0.323、0.513,P<0.05);而病变直径、TIC类型与乳腺癌的病理分型无显著相关性(r=0.313、0.308,P>0.05)。结论 DCE-MRI图像病变形态及强化形式与乳腺癌预后相关指标和病理分型存在一定相关性,为从影像学角度评估乳腺癌的生物学行为、预后及病情严重程度等提供了理论依据。     

Effectiveness of dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging in evaluating clinical responses to neoadjuvant chemotherapy in breast cancer

Background  Use of neoadjuvant chemotherapy necessitates assessment of response to cytotoxic drugs. The aim of this research was to investigate the effectiveness of dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging (MRI) for evaluating clinical responses to neoadjuvant chemotherapy in breast cancer patients.

Methods  We examined patients receiving neoadjuvant chemotherapy for primary breast cancer between October 2007 and September 2008. Dynamic contrast-enhanced MRI was used to examine breast tumors prior to and after neoadjuvant chemotherapy. The MRI examination assessed tumors using Response Evaluation Criteria in Solid Tumors (RECIST). The Miller-Payne grading system was used as a histopathological examination to assess the effect of the treatment. We examined the relationship between the results of RECIST and histopathological criteria. In addition, we used time-signal intensity curves (MRI T-SI) to further evaluate the effects of neoadjuvant chemotherapy on tumor response.

Results  MRI examination of patients completing four three-week anthracycline-taxanes chemotherapy treatment revealed that no patients had complete responses (CR), 58 patients had partial responses (PR), 29 patients had stable disease (SD), and four with progressive disease (PD). The effectiveness of neoadjuvant chemotherapy (CR + PR) was 63.7% (58/91). The postoperative histopathological evaluations revealed the following: seven G5 (pCR) cases (7.7%), 39 G4 cases (42.9%), 16 G3 cases (17.6%), 23 G2 cases (25.3%), and six G1 cases (6.6%). The effectiveness (G5 + G4 + G3) was 68.1% (62/91). MRI T-SI standards classified 53 responding cases, 29 stable cases, and nine progressing cases. These results indicated that the treatment was 58.2% effective (53/91) overall.

Conclusions  Dynamic contrast-enhanced MRI and histopathological standards were highly correlated. Importantly, MRI T-SI evaluation was found to be useful in assessing the clinical effectiveness of neoadjuvant chemotherapy.

     

钼靶X线与动态增强磁共振扫描对乳腺疾病诊断的对比研究

目的比较钼靶X线摄影与动态增强磁共振扫描(DCE-MRI)诊断乳腺疾病的敏感性和特异性。方法 50例患者共63枚病灶,其中恶性29例34枚病灶,良性21例29枚病灶。钼靶X线摄影采用参数自动优化(AOP)曝光模式;DCE-MRI采用乳腺表面相控阵线圈,常规扫描短时间反转恢复序列(STIR)、T1加权像(T1WI)、T2加权快速自旋回波序列(FSE-T2)抑脂序列以及Vibrant动态增强序列。比较两种检查方法诊断乳腺病变的敏感性、特异性、准确率、阳性预测值、阴性预测值以及两种检查方法诊断的符合度。结果钼靶X线摄影与DCE-MRI检查显示拟诊恶性病灶数均为32枚,但与病理对照的灵敏度、特异度、阳性预测值和阴性预测值分别为67.65%(23/34)6、8.97%(20/29)、71.88%(23/32)、64.52%(20/31)和85.29%(29/34)、89.66%(26/29)、90.63%(29/32)、83.87%(26/31);良性病灶时间-信号强度曲线多为Ⅲ型,恶性病灶时间-信号强度曲线多为Ⅰ型或Ⅱ型。结论 DCE-MRI诊断乳腺疾病的敏感性及特异性均高于钼靶X线摄影。