分析基于影像组学的肺结节恶性程度预测诊断

分析基于影像组学的肺结节恶性程度预测诊断

王艳菊王艳春

第三人民医院四川省精神卫生中心/四川省射洪县中医院王艳菊王艳春肺癌是当今世界上发病率最普遍的癌症之一，随着经济社会的发展，肺癌的发病率正在逐年上升。肺癌的死亡率极高，2015年我国肺癌患者就有61.02例死于肺癌，预计到2025年我国每年将有100万新发肺癌患者，会有90万死于肺癌，肺癌的死亡率高居癌症死亡率的首位。肺癌治疗困难，对患者及患者家庭造成严重干扰，治疗肺癌具有重要的意义。研究证明，肺癌患者越早得到治疗存活率越高，5年存活率能从14%上升至49%。然而肺癌早期症状不典型，不容易被患者察觉，等症状加重确诊时患者的肺癌已转为肺癌晚期，治愈几率小。因此肺癌的早期检测对于肺癌的治疗具有重要的作用。目前肺癌的检测主要是通过实验室和细胞组织病理学检查、影像学检查等。影像学检查是目前运用得比较广泛的一种检查方法，在疾病的检测中具有重要的作用。

1.预测肺结节恶性程度的重要性

结节病属于多系统的肉芽肿性疾病，病因未明，会累及其他组织器官，患者的肺、眼等器官都会受到不同程度的侵犯。肺结节就是结节病中的常见一种病，是肺癌的早期阶段表现形式。晚期肺癌会压迫邻近的器官组织或者发生远处转移，患者出现吞咽困难、胸痛胸闷、咯血等症状，治疗困难、死亡率高。研究证明，肺癌患者越早得到治疗存活率越高，5年存活率能从14%上升至49%，所以对肺癌早期的表现形式肺结节的及时检测及恶性程度的预判能明显提高肺癌患者的存活率。

2.影像组学

2.1影像组学的概述

影像组学是2012年荷兰学者提出来的一种分析方法，影像通常指放射影像，放射影像是影像组学的研究对象，有CT、MR影像等。组学相当于系统学，就是将和研究对象所有相关的因素都聚集在一起进行研究。所谓影像组学就是将影像图像中的全部信息都提取出来进行综合性分析的方法。影像组学来源于计算机辅助检测或者诊断，主要是采用自动化算法从选中区域提取信息进行统计学分析。

2.2基于影像组学的肺结节恶性程度预测诊断

影像组学的工作流程主要包括图像采集、图像分割、图像特征提取和量化、特征选择、建立模型、影像组学的应用领域、辅助诊断、肿瘤预测等。基于影像组学的肺结节恶性程度预测诊断就是在影像组学的工作流程上结合肺结节病症对肺结节的恶性程度进行预测、诊断。

2.2.1图像采集：即病例入组，通过CT、MRI和PET-CT等影像扫描方式实现病例入组，采集病例信息。

2.2.2ROI提取：也就是感兴趣区分割，肺结节恶性程度预测的ROI提取主要是经验丰富的专业医师对着肺结节的区域进行手工的分割（勾画），勾画以后，横向上各增加已勾选肺结节最左侧和右侧横向最大距离四分之一。纵向上各增加已勾选肺结节最上侧和下侧纵向最大距离四分之一。需要注意的是，因为下一个阶段的特征选择有边缘特征，所以在提取时会适当保留部分边缘的背景区域，并用医师勾画好的边缘填充内部区域，生成二值图像。

2.2.3高通量特征提取：高通量特征提取的数据是下一个阶段进行恶性程度预测的重要依据。在肺结节影像组学的高通量特征提取中，通过设计相应的肺结节高通量特征进行肺结节特征提取。特征主要包括形状特征、大小特征、纹理特征、密度与强化度、边缘毛刺程度等。

2.2.4肺结节恶性程度预测：将选取的肺结节高通量特征输入分类器，预测肺结节的恶性程度。影像组学的分类预测模型主要包括：logistic回归模型、随机森林、聚类分析、交叉验证等。随机森林是一个比较普遍的决策树概念是很多决策树的随机组合体，将数据放入后，决策树会对放入的数据样本进行判断，并通过如果-然后的一系列假设进行推理，预测结果选择被决策树选择次数最多的样本为最终结果。肺结节的恶性程度分为5个级别，从1~5表示不同的恶化程度，等级越高表示恶性程度越高。在恶性程度预测时采用随机森林的分类方法。将上一个阶段提取的高通量肺结节图像数据放入随机森林模型中，决策树就会判断出患者肺结节的恶性程度。

2.3影像组学对肺结节恶性程度预测的价值

肺癌的早期治疗能显著提高肺癌的存活率，所以肺结节的早期检测与治疗具有重要的意义。在检测肺结节的影像检查时常采用CT检查，能消除骨骼重叠的影响、提供更高的图像分辨率、灰度对比度。但CT预测肺结节的恶性程度主要是通过放射医生对CT的图像进行打分从而确定恶性程度，但每次在用CT对肺癌患者进行诊断时都会产生许多的全肺部CT图像，在肺癌发生率逐渐增高的当情况下，肺结节的影像数据量相应的也会与日俱增，医师的工作量在增大的同时可能会出现判断失误现象，影响患者的肺癌早期检测，错过最佳诊治时间。给予影像组学的肺结节恶性程度预测借助计算机的辅助，能极大的减轻医师的工作量，提高工作质量，使得检查结果更加定量化和标准化。

3.总结

肺癌是一种死亡率极高的恶性疾病，在患病早期症状不明显，具有隐匿性质，晚期治疗困难，存活率低，对早期肺癌进行检测并采取及时的治疗是治疗肺癌唯一安全可靠的方法。肺结节是肺癌在早期的症状表现，对肺结节的早期恶性程度检测具有重要的意义，能有效降低肺癌患者的死亡率，提高存活率。影像组学是一种便捷可靠的分析方法，通过采用自动化算法从选中的肺结节区域提取信息进行统计学分析，能快速准确的判断出肺结节患者的恶性程度，在肺癌发病率逐渐提高的今天能明显减轻医师的工作量，还能避免医师由于工作量、复杂而出现的检漏现象，能使检测结果更加标准化和定量化，提高肺结节的检测质量，让患者得到及时的治疗。

document.getElementById('cnt-ad').style.display='none';